Es
innegable la violencia potencial que caracterizaría una crisis de agua: porque
alrededor de cuatro décimas partes de la población mundial vive en cuencas de
ríos compartidas por varios países y porque la cantidad de agua disponible
permanece constante a pesar de que la población mundial aumenta. Expertos de
las Naciones Unidas han expresado sus temores de que estallen guerras por este infravalorado
recurso, como las que se han desencadenado por el petróleo. Por estas razonas
resulta un alivio saber que, en la segunda década del siglo XXI, la
desalinización del agua marina ya proporciona agua potable suficiente para
abastecer a una población de ciento ochenta millones de habitantes. ¿En qué consiste
el proceso?
Para
visualizar la ósmosis se puede hacer un experimento sencillo: tomemos una vasija
que dividimos en dos partes separadas mediante una membrana especial (los
técnicos la apellidan semipermeable porque permite el paso del agua y no de las
sustancias disueltas); llenamos con agua uno de los receptáculos y vertemos una
disolución azucarada en el otro. Comprobaremos que el agua fluye espontáneamente
hacia el recipiente azucarado. Si, en vez de una disolución azucarada, colocáramos
agua salada su lugar y le aplicáramos presión, el líquido fluiría en sentido
inverso: desalinizaríamos agua marina convirtiéndola en potable; a nadie
extrañará que los técnicos llamen ósmosis inversa a este proceso.
Las
membranas de las células animales y vegetales operan de una manera análoga:
dejan pasar las moléculas de agua (y de algunas moléculas pequeñas), aunque
resultan impermeables para otras sustancias disueltas; sustancias que crean una
presión (la presión osmótica) capaz de alcanzar grandes valores: sólo veinte
gramos de azúcar disueltos en un litro de agua desarrollarían una presión que
equilibraría una columna de agua de catorce metros de altura. El movimiento del
agua a través de la membrana, sino se regula, puede conseguir que algunas
células se arruguen y deshidraten por una pérdida excesiva del líquido, o bien
que se hinchen, hasta reventar, por un aumento desmesurado. Debido a la ósmosis,
el agua salada no quita la sed: porque las células de los riñones no pueden
eliminar orina cuya presión osmótica sea superior a la de los tejidos, al
contrario, eliminan más agua que extraen del cuerpo. También se debe a la
ósmosis la acción de las sales purgantes: como la pared del intestino es
semipermeable para ellas, extraen agua del interior del organismo hacia el intestino.
Sí,
la ósmosis interviene en más lugares de lo esperado.
6 comentarios:
Hola Epi.
¿Una columna de agua de 14 metros de altura con 20 gramos de azúcar? ¿De qué grosor es esa columna de agua? Supongo que se tratará de un capilar muy fino.
Saludos.
Estimado amigo
La presión atmosférica habitual (1 atmósfera) equilibra a una columna de mercurio de 76 cm de altura, o lo que es lo mismo a una columna de agua de 10 metros. No importa el tamaño ni la sección del tubo.
Unos cálculos sencillos me permiten saber que la presión osmótica ejercida por una disolución de azúcar con la concentración mencionada ejerce una presión de 1,4 atmósferas. Esta presión es capaz de equilibrar a una columna de agua de 14 metros. Evidentemente, no es necesario que sea un tubo capilar; se trata de una columna de agua en un tubo de cualquier tamaño y sección.
Saludos cordiales
Epi
Hola Epi.
Claro que una columna de mercurio se equilibra, a una presión atmosférica normal, a una altura de 76 cm, pero se trata de un tubo CERRADO POR SU PARTE SUPERIOR.
Cuando hablamos de presión osmótica, normalmente se consideran recipientes (o tubos) abiertos por arriba. En ellos, la columna que contiene el agua con el soluto, también está afectada por la presión atmosférica, algo que no ocurre en un barómetro.
Saludos.
Estimado amigo
Vamos a hacer el experimento con tubos abiertos.
Dispongamos de un recipiente con forma de cubo que tiene una membrana semipermeable en el medio; en ambos lados de la membrana y en la parte de arriba existe un tubo abierto por ambos extremos.
1º Veamos que sucede si vertemos en ambos lados del recipiente la misma disolución. La altura del líquido en ambos tubos sería la misma.
2º Continuemos con el experimento: vertemos en un lado del recipiente una disolución cuya presión osmótica es 0,4 atm y en el otro lado una disolución cuya presión osmótica sea 1,4 atm. La diferencia de altura del líquido entre ambos tubos debe compensar la diferencia de presión, o sea 1,4-0,4 = 1 atm, que es la presión que ejerce una columna de agua 10 m.
3º Vamos con el tercer y último experimento. En uno de los recipientes coloco agua pura y en el otro una disolución cuya presión osmótica es 1,4 atm. La diferencia de presión osmótica entre ambos recipientes es 1,4-0 = 1,4 atm. Por tanto la altura de la columna de agua en uno de los tubos (por supuesto que abiertos) es 14 metros superior a la otra (es la altura que se requiere para compensar 1,4 atm).
Como has podido comprobar aún siendo los tubos abiertos sigue sin importar el tamaño o la sección del tubo. Una presión osmótica de 1,4 atm levanta una columna de 14 metros de agua.
Cordialmente
Epi
PD. Por las razones expuestas, si se tratase de un único tubo abierto forrado en la parte de abajo con la membrana, que contuviese dentro la disolución azucarada de presión osmótica 1,4 atm e introducido en un recipiente lleno de agua: sucedería lo mismo, también levantaría una columna de agua de 14 metros; sin importar la sección ni el tamaño del tubo.
Estimado amigo
Reflexionando de nuevo sobre tus apreciaciones se me ocurrieron dos matizaciones.
1º Cuando afirmo que la sección del tubo carece de importancia, hago una suposición implícita: el área es lo suficientemente grande como para despreciar los efectos debidos a la capilaridad.
2º Una breve justificación para demostrar (al menos de una manera teórica) que el área de la sección del tubo no importa.
La presión se define como la fuerza que se ejerce por unidad de superficie. La fuerza ejercida por una columna de agua será su peso que es su masa multiplicada por la aceleración de la gravedad; la masa es el volumen por la densidad; y el volumen de una columna de agua es la superficie multiplicado por la altura del líquido. Resumiendo la presión será la superficie por la altura por la densidad por la aceleración de gravedad, todo dividido por la superficie; como las superficies del numerador y denominador se simplifican el resultado es que la presión de la columna de agua sólo depende de la densidad del líquido, la altura y la aceleración de la gravedad.
Cordiales saludos.
Epi
Estimado amigo
En los vegetales, la savia no asciende desde las raíces hasta las hojas debido a la ósmosis, sino debido fundamentalmente a la disminución de presión en las hojas provocada por la transpiración. Parece que los arces almacenan gran cantidad de azúcares en sus raíces, en tal caso el agua entra en las raíces por ósmosis y empuja la savia hasta las hojas.
Saludos
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