Trabajo práctico de Ósmosis Universidad de Buenos Aires Fisica Biológica
Comisión n°2 Grupo nº 5
Integrantes: Camila Sol Villaroia Guadalupe Belen Tavagnutti Maria Sol Ortiz Rocío Abril López
Docente:
FISICA BIOLOGICA
Miguel Rivolta
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Introducción La ósmosis es un fenómeno en el que se produce el paso de un solvente desde una solución más diluida a otra más concentrada, a través de una membrana semipermeable pura (que permite el paso de solventes, pero no de solutos). Las moléculas de agua en la ósmosis pasan desde los medios hipotónicos (concentración de solutos baja) hacia los hipertónicos (concentración de solutos elevada), provocando un aumento de presión sobre la cara de la membrana del compartimento hipotónico, que se denomina presión osmótica, y se puede medir experimentalmente a través de un osmómetro. La presión osmótica se puede definir como la presión que debe aplicarse a una solución para impedir el pasaje de solvente hacia ella, cuando los líquidos se hallan separados por una membrana semipermeable pura, y se calcula cómo:
π = R
. T . Osmolaridad
Siendo
R la constante universal de los gases ideales que relaciona entre sí diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia y es 8,31 J/mol k T la temperatura a la que se encuentran medida en grados Kelvin Osmolaridad la concentración expresada en osmolaridad/litro.
Como consecuencia del proceso osmótico se puede alcanzar el equilibrio, igualándose las concentraciones y por lo tanto los medios serán isotónicos. En cambio, la difusión es la tendencia de toda sustancia a esparcirse uniformemente a través del espacio que se encuentra a su disposición. Esta depende de la temperatura, del soluto y del medio en el cual se difunde. Podemos categorizarla en difusión simple y difusión facilitada. La difusión simple es el movimiento de las moléculas en el fluido, desde las regiones de alta concentración a las de menor concentración, como es el caso del agua, gases disueltos y moléculas liposolubles que cruzan la membrana con facilidad. Se intercambian sustancias disueltas de muy bajo peso molecular, cuanto menor tamaño molecular y mayor carácter hidrófobo, mejor difunde la sustancia a través de la membrana. Por otro lado, la difusión facilitada es altamente específica para diferentes iones y moléculas, los cuales pasan a través de la membrana a través de proteínas transportadoras especificas llamadas carriers, ya que las membranas son impermeables a compuestos iónicos o polares. Esta difusión es más rápida y presenta cinética de saturación (es decir que cuando los transportes se saturan, aunque la diferencia de concentración aumente, el flujo alcanzará un valor máximo). Normalmente los procesos de difusión están sujetos a la Ley de Fick:
J= D . ΔC/ΔX
Siendo
J el flujo de moléculas D el coeficiente de difusión ΔC/ΔX el gradiente de concentración
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Aplicando dos constantes presentes en la ley, se define como permeabilidad de membrana al cociente entre el coeficiente de difusión y el espesor de membrana
P= D/e.
También es importante considerar la velocidad del pasaje a través de la membrana para una sustancia determinada, que se calcula cómo:
V= J x área de contacto
Objetivos Verificar el fenómeno de ósmosis, determinar la presión osmótica de soluciones acuosas a distinta temperatura, y determinar la velocidad media del pasaje del solvente.
Materiales y método Para comenzar la experiencia se colocó en un vaso de precipitados agua destilada. Se llenó la campana de vidrio que contiene la membrana semipermeable pura de celofán con la solución acuosa de sacarosa y se midió su temperatura= 21,5°C. Se sumergió la campana en el vaso de precipitados hasta que se enrasó. Luego en otro vaso de precipitados se colocó agua destilada a 40°C. Se llenó la campana que contuvo la membrana semipermeable pura de celofán con una solución de sacarosa y se midió su temperatura= 40°C. Se sumergió la campana en el vaso de precipitados hasta que se enrasó. Luego de 15 minutos, se midió la altura alcanzada por ambos líquidos. Por un lado la solución de sacarosa a 21,5°C midió 2,3 cm, y por otro lado, la solución de sacarosa a 40°C midió 4,5 cm. Para finalizar se realizó los cálculos correspondientes. CÁLCULOS Solución A= Sacarosa a 40°C = × = × (0.25) = , = ℎ × = 4,5 × 0,196 = ,
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= × = 1
× 0,88
= ,
18 2 → 1 2 0,88 2 → = ,
1 2 → 6,02 × 10 é 0,049 2 → = , × é = ×× = 1,1
× 980
× 4,5
= = , × −
= 900 → 2,94 × 10 é 1 → = , × é/
Solución B= Sacarosa a 21,5°C = ℎ × = 2,4 × 0,196 = ,
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= × = 1
× 0,45
= ,
18 2 → 1 2 0,45 2 → = ,
1 20 → 6,02 × 10 é 0,025 2 → = , × é
=×× = 1,1
× 980
× 2,3
= , = , × −
= 900 → 1,5 × 10 é 1 → = , × é/
Resultados Solución A: Sacarosa a 40ºC; Solución B: Sacarosa a 21,5ºC Presión Osmótica de Solución A: 4,78 x10 -3 atmósfera Presión Osmótica de Solución B: 2,44 x10 -3 atmósfera Cantidad de moléculas de H 2O que pasaron a Solución A: 2,94 x10 22 moléculas Cantidad de moléculas de H 2O que pasaron a Solución B: 1,5 x10 22 moléculas Velocidad de pasaje de solvente a Solución A: 3,26 x10 19 moléculas/segundo Velocidad de pasaje de solvente a Solución B: 1,66 x10 19 moléculas/segundo
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Discusión y conclusiones En el experimento utilizamos dos soluciones de sacarosa y dos volúmenes de agua destilada para apreciar el fenómeno de osmosis. Colocamos cada solución en un osmómetro diferente, y agua destilada en dos vasos precipitados. Luego de unos 15 minutos aproximadamente, observamos el fenómeno de ósmosis ya que se produjo un aumento en la altura de ambas soluciones. En una solución hubo mayor pasaje de solvente que en otra, esto se debe a que las soluciones se encontraban a distinta temperatura, lo que hizo que la altura final fuera distinta (la altura fue mayor en el que estaba a mayor temperatura). Como las osmolaridades de las soluciones eran iguales, pero la temperatura distinta, la presión osmótica fue distinta para cada situación, obteniendo nuevamente mayor valor la solución que estaba a mayor temperatura. Concluimos que debemos tener en cuenta un factor tan importante como la temperatura, ya que su valor afectará tanto a la presión osmótica, como también al aumento de la altura en las columnas. Evidenciamos que a temperatura mayor, mayor será la presión osmótica y la altura.
Bibliografía
Libro “Fisica Biologica Veterinaria’’ de Humberto Cisale. http://www.infobiologia.net/p/osmosis.html https://edwsus.wordpress.com/segundo-corte-2/talleres/constante-universal-de-los-gasesideales/ http://membranascelulares.blogspot.com.ar/2011/04/tipo-de-transportes-de-lamembrana.html
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Trabajo práctico de diálisis Introducción La diálisis elimina los productos de desecho y líquidos de la sangre que los riñones no pueden eliminar, y ayuda a mantener el equilibrio en el organismo corrigiendo los niveles de diversas sustancias tóxicas en la sangre. Existen dos modalidades de diálisis: hemodiálisis y diálisis peritoneal. En la hemodiálisis, la máquina de diálisis utiliza una presión para extraer el líquido de la sangre a través de la membrana y que este pase al líquido de diálisis. En la diálisis peritoneal, se utiliza la glucosa presente en el líquido de diálisis, que provoca que el exceso de líquido salga de la sangre y pase al líquido de diálisis para ir eliminándolo periódicamente. Independientemente del tratamiento que se elija, la misión es similar: sustituir algunas de las funciones del riñón. El tratamiento debe eliminar los productos de desecho y el exceso de líquido, y equilibrar la cantidad de electrolitos y otras sustancias en el organismo. Una diálisis eficaz requiere una membrana semipermeable selectiva, sangre y líquido de diálisis. La membrana semipermeable selectiva separa la sangre del líquido de diálisis, y permite el paso de algunas sustancias ( solutos difusibles) pero no de otras ( solutos no difusibles). También permite que los productos de desecho, el agua, los electrolitos y otras sustancias, pasen desde la sangre al líquido de diálisis (y algunas veces en la dirección opuesta) mediante un proceso llamado difusión, que es un transporte pasivo, ya que no requiere gasto de energía porque va a favor del gradiente de concentración. El movimiento de un Ion a través de la membrana, es determinado tanto por el gradiente de concentración como por la diferencia de potencial eléctrico. Todos los procesos de transporte de moléculas a través de la membrana se hallan subordinados al Equilibrio Gibbs - Donnan que es el equilibrio que se produce entre los iones que pueden atravesar la membrana y los que no son capaces de hacerlo. Para este equilibrio deben verificarse dos condiciones:
la presencia de un ion no difusible la conservación de electroneutralidad en cada compartimento (carga neta=0).
Las consecuencias en el estado final son:
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El producto de las concentraciones de los iones difusibles a ambos lados de la membrana es igual. Se origina un potencial de membrana como consecuencia del transporte pasivo Desequilibrio osmótico
El potencial de equilibrio de un ion es el valor del potencial de membrana para el cual el ion se encuentra en equilibrio pasivo (flujo neto=0). Puede tomar cualquier valor y ser calculado en cualquier celula, pero siempre dependerá de la relación de concentraciones del ion considerado a cada lado de la membrana. Puede calcularse mediante la ecuación de Nernst:
R.T
E = _____ . ln Ce/Ci Z.F
Siendo
E el potencial de membrana R la constante universal de los gases ideales que relaciona entre sí diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia y es 8,31 J/mol k T la temperatura medida en grados Kelvin Z la carga del ion. F la constante de Faraday que es 96500 cb/mol Ce la concentración externa Ci la concentración interna
Objetivo Purificación de una solución mediamente el procedimiento de diálisis.
Materiales y métodos Para comenzar a realizar la experiencia se llenó el dializador con una solución de Fenolftaleína y NaCl. Se llenó el vaso de precipitados con agua destilada. Se tomó dos muestras de cada medio para realizar el control. De las muestras del vaso de precipitados, a una se le agregó unas gotas de solución de NaOH y dio reacción negativa (incoloro), a la segunda muestra se le agregó unas gotas de AgNO3 y también dio reacción negativa (incoloro). Luego, se repitió el mismo procedimiento con las muestras del dializador, primero se colocó NaOH y dio reacción positiva a la Fenolftaleína (color rosa); y por último, se colocó unas gotas de AgNO3 y dio reacción positiva al NaCl (precipitado blanco). Se sumergió parcialmente el dializador en el vaso de precipitados. A los 15 minutos se tomó dos muestras de cada medio. En las muestras del vaso de precipitados, se colocó como reactivo el
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NaOH y dio señal negativa a la Fenolftaleína (incoloro); y luego se colocó en la segunda muestra AgNO3 y dio señal positiva al NaCl (precipitado blanco). En las muestras del dializador, se colocó como reactivo el NaOH y dio señal positiva a la Fenolftaleína (color rosa); en la segunda muestra se colocó AgNO3 y dio señal positiva al NaCl (precipitado blanco). SUSTANCIA
INICIAL
FENOLFTALEÍNA NaOH: VASO NaCl
FENOLFTALEÍNA CAMPANA NACL
FINAL NaOH:
NEGATIVO (INCOLORO)
NEGATIVO (INCOLORO)
AgNO3:
AgNO3:
NEGATIVO (INCOLORO)
POSITIVO (PRECIPITADO BLANCO)
NaOH:
NaOH:
POSITIVO (ROSA)
POSITIVO (ROSA)
AgNO3:
AgNO3:
POSITIVO POSOTIVO (PRECIPITADO (PRECIPITADO BLANCO) BLANCO)
Resultados Solución: Fenolftaleína + Cloruro de Sodio -
-
Fenolftaleína: reacción con NaOH Inicial
Final
Vaso
Incoloro (-)
Incoloro (-)
Campana
Color rosado (+)
Color rosado (+)
Cloruro de Sodio: reacción con AgNO 3 Inicial
Final
Vaso
Incoloro (-)
Color blanco (+)
Campana
Color blanco (+)
Color blanco (+)
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Discusión y conclusiones En primer lugar, realizamos un control del agua destilada que se encontraba en el vaso precipitado y de la solución (formada por NaCl y fenolftaleína) que se hallaba en la campana, para ver que se cumplan las condiciones y así los resultados obtenidos al final de la experiencia sean válidos. Condiciones: la campana debía contener sólo fenolftaleína y NaCl y, el vaso precipitado sólo debía contener agua destilada. Para verificarlo, se tomaron 4 muestras en total: a dos de ellas se les agregaron un par de gotas de NaOH y a las otras dos, se les agrega AgNO 3. Las dos muestras de agua destilada no deberían reaccionar, ya que están libres de fenolftaleína y NaCl. El resultado fue que no hubo reacción. En las dos muestras de la campana sí debería haber reacción, y así sucedió: en aquella donde agregamos NaOH tomó un color rosa pálido; y aquella donde agregamos AgNO 3 dio un precipitado color blanquecino. Luego de verificar las condiciones, sumergimos en el vaso precipitado la campana. Esperamos unos minutos y luego repetimos la extracción de 4 muestras en total, para ver si el fenómeno de difusión había ocurrido, y pudimos observar que así fue: Las dos muestras de la campana dieron reacción positiva, tanto como con NaOH como con AgNO3 ; para las dos muestras del contenido del vaso precipitado, la muestra a la cual se le agregó AgNO3 dio positivo, y aquella a la que se le agregó NaOH no tuvo reacción, ya que por difusión, la membrana semipermeable selectiva sólo dejó que difundan las partículas del NaCl, y no la molécula de fenolftaleína que es de mayor tamaño. Con esta experiencia observamos el proceso de diálisis para purificar una solución. No eliminamos de manera total el NaCl que se encontraba en la solución de la campana, sino que la concentración de éste disminuyó al producirse la difusión hacia el agua destilada que se encontraba en el vaso precipitado.
Bibliografía
https://www.diaverum.com/es-AR/Informacion-sobre-los-rinones/Como-funciona-la-dialisis/ https://biologia-4to.wikispaces.com/Transporte+activo+y+pasivo https://holabebe2016.files.wordpress.com/2016/04/2-3-equilibrio-de-gibbs-donnan.pdf https://es.scribd.com/doc/137677081/Presion-osmotica-y-efecto-Donnan
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