Osmoza este un fenomen biofizic în care apa (sau un alt solvent) se deplasează de la o soluție mai puțin concentrată la o soluție mai concentrată printr-o membrană parțial permeabilă (cu alte cuvinte, lasă să treacă unele particule, dar le blochează pe altele).
Solventul va menține această migrare până când se atinge echilibrul în concentrație.
Atunci, ori de câte ori are loc o migrare netă a moleculelor de apă dintr-o soluție care are o concentrație scăzută de solut spre una care are o concentrație mai mare de solut, numim acest fenomen osmoză. Această mișcare este, de asemenea, denumită uneori „în josul gradientului de concentrație”.
Presiunea osmotică este forța necesară pentru a împiedica mișcarea apei prin membrana semipermeabilă.
Termenul osmoză, care în greacă înseamnă „împingere” sau „impuls”, a fost inventat pentru prima dată de J.A. Nollet, care în 1747 a descris un experiment în care a folosit o vezică de animal pentru a separa două camere care conțineau apă și vin. El a observat că volumul din camera care conținea vin a crescut și, dacă camera era închisă, presiunea creștea.
Cum funcționează osmoza
Un experiment clasic pentru osmoză implică împărțirea unui pahar cu apă în două jumătăți, cu o membrană semipermeabilă între ele și sare adăugată pe una dintre părți. Veți observa curând că apa migrează din partea paharului fără sare către partea cu soluție salină. Această mișcare a apei va continua până când concentrația de sare va fi aceeași pe ambele părți.
Este același motiv pentru care nu ar trebui să puneți niciodată un melc lângă sare, ceea ce ar face ca biata creatură să moară pe măsură ce îi este extrasă apa.
Cheia osmozei este prezența unei membrane semipermeabile care face mai probabil ca moleculele de apă dintr-o soluție cu concentrație scăzută să se ciocnească de membrană și să treacă prin ea, în timp ce moleculele de apă dintr-o soluție concentrată vor avea mult mai puține molecule de apă care să se ciocnească de membrană și să treacă prin ea. Această nepotrivire înseamnă că există o probabilitate statistică mai mare ca mai multe molecule de apă să treacă prin membrană dintr-o soluție mai puțin concentrată. Odată ce probabilitatea statistică a moleculelor de apă care trec prin membrană este egală, osmoza se oprește.
Osmoza în natură
Osmoza este unul dintre procesele esențiale ale vieții. Fiecare celulă a corpului nostru, plantele și animalele din jurul nostru își datorează supraviețuirea osmozei.
Să luăm, de exemplu, plantele. Când le udăm, turnăm apă pe capătul tulpinii și pe sol. Dacă celulele plantei sunt înconjurate de o soluție care conține o concentrație mai mare de molecule de apă decât soluția din interiorul celulelor, apa va intra în frunze, fructe și flori prin osmoză. În timpul acestui proces, celula plantei va deveni fermă.
Dar, dacă o plantă este înconjurată de o soluție care conține o concentrație mai mică de apă, atunci moleculele de apă din soluția din interiorul celulelor plantei vor fi expulzate prin osmoză, transformând planta în flască.
Când udăm plantele, udăm de obicei capătul tulpinii și solul în care acestea cresc. Prin urmare, rădăcinile plantelor absorb apa și, de la rădăcini, apa călătorește spre diferite părți ale plantelor; fie că este vorba de frunze, fructe sau flori. Fiecare rădăcină acționează ca o barieră semipermeabilă, care permite moleculelor de apă să se transfere de la o concentrație mare (sol) la o concentrație mică (rădăcini). Rădăcinile au păr, ceea ce mărește suprafața și, prin urmare, absorbția de apă de către plante.
Poate că un exemplu mai ușor de relaționat este în propriul nostru corp. Atunci când bem apă, celulele o absorb prin osmoză, la fel ca rădăcinile plantelor. Peretele celular acționează ca o membrană semipermeabilă, creând o presiune osmotică între interiorul și exteriorul celulei. Sângele este o soluție mai diluată decât citoplasma celulei, astfel încât apa va traversa peretele celular. Același lucru este valabil și pentru nutrienți și minerale, care sunt, de asemenea, transferate prin osmoză.
Omul a recunoscut potențialul osmozei încă din antichitate, folosindu-l pentru a conserva alimentele. Anticii au observat că adăugarea de sare sau zahăr îndepărtează apa din țesuturi. La acea vreme, procesul se numea imbibiție, datorită faptului că soliții precum sarea și zahărul atrăgeau apa din materialul pe care îl atingeau.
Care este diferența dintre osmoză și difuzie
Difuzia și osmoza sunt ambele procese de transport pasiv, ceea ce înseamnă că nu necesită aport de energie pentru a deplasa substanțele. Ambele procese sunt esențiale pentru buna funcționare a proceselor biologice, cum ar fi transportul apei sau al nutrienților între celule.
Principala diferență între cele două este că difuzia poate avea loc în orice amestec, chiar și atunci când două soluții nu sunt separate de o membrană semipermeabilă, în timp ce osmoza are loc exclusiv prin intermediul unei membrane semipermeabile.
Difuzia uniformizează compoziția aerului prin redistribuirea speciilor chimice, cum ar fi oxigenul din aer, până la atingerea echilibrului: cu alte cuvinte, până când gradientul de concentrație – diferența de concentrație dintre două zone – a fost eliminat. Dacă concentrația unei specii nu este inițial uniformă, în timp, difuzia va determina un transfer de masă în favoarea unei concentrații mai uniforme.
Bottom line: osmoza – mișcarea naturală a apei într-o soluție prin intermediul unei membrane semipermeabile – este esențială pentru întreaga biologie. Este un proces de transport pasiv, ca și difuzia, dar cele două sunt distincte.