Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Pression osmotique (hydrostatique)
- Relier la pression osmotique à la concentration en soluté
- Testez-le vous-même
L'osmose est un processus qui se produit entre deux conteneurs séparés par une barrière semi-perméable. Si la barrière a des pores suffisamment larges pour laisser passer les molécules d'eau mais suffisamment petits pour bloquer les molécules d'un soluté, l'eau s'écoulera du côté présentant la plus faible concentration de soluté vers le côté présentant la plus grande concentration. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la concentration de soluté soit égale des deux côtés ou que le volume résistant à la pression change du côté où la concentration est supérieure à la force entraînant l'eau à travers la barrière. Cette pression est osmotique ou hydrostatique et varie directement avec la différence de concentration de soluté entre les deux côtés.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
La pression osmotique entraînant l'eau à travers une barrière imperméable augmente avec la différence de concentration des solutés de chaque côté de la barrière. Dans une solution contenant plus d'un soluté, additionnez les concentrations de tous les solutés pour déterminer la concentration totale en soluté. La pression osmotique ne dépend que du nombre de particules de soluté et non de leur composition.
Pression osmotique (hydrostatique)
Le processus microscopique à l'origine de l'osmose est un peu mystérieux, mais les scientifiques le décrivent de la manière suivante: Les molécules d'eau sont dans un état de mouvement constant et elles migrent librement dans un récipient non restreint pour égaliser leur concentration. Si vous insérez une barrière dans le conteneur à travers laquelle ils peuvent passer, ils le feront. Cependant, si un côté de la barrière contient une solution avec des particules trop grosses pour passer à travers la barrière, les molécules d’eau qui passent de l’autre côté doivent partager un espace avec elles. Le volume du côté du soluté augmente jusqu'à ce que le nombre de molécules d'eau des deux côtés soit égal.
L'augmentation de la concentration de soluté réduit l'espace disponible pour les molécules d'eau, ce qui réduit leur nombre. Cela à son tour augmente la tendance de l'eau à s'écouler de l'autre côté. Pour anthropomorphiser légèrement, plus la différence de concentration en molécules d'eau est grande, plus elles "veulent" se déplacer de l'autre côté de la barrière, du côté du soluté.
Les scientifiques appellent cela une pression osmotique ou une pression hydrostatique impérieuse, et une quantité mesurable. Mettez un couvercle sur un récipient rigide pour empêcher le volume de changer et mesurez la pression nécessaire pour empêcher l'eau de monter pendant que vous mesurez la concentration de la solution du côté avec le plus de soluté. En l’absence de tout changement de concentration, la pression exercée par le couvercle sur la couverture est la pression osmotique, en supposant que les concentrations des deux côtés ne soient pas égalisées.
Relier la pression osmotique à la concentration en soluté
Dans la plupart des situations réelles, telles que les racines tirant l'humidité du sol ou les cellules échangeant des fluides avec leur environnement, il existe une certaine concentration de solutés des deux côtés d'une barrière semi-perméable, telle qu'une racine ou une paroi cellulaire. L'osmose se produit tant que les concentrations sont différentes et la pression osmotique est directement proportionnelle à la différence de concentration. En termes mathématiques:
P = RT (C)
où T est la température en Kelvins, ∆C est la différence de concentration et R est la constante de gaz idéale.
La pression osmotique ne dépend pas de la taille des molécules de soluté ni de leur composition. Cela dépend seulement de combien il y en a. Ainsi, si plus d’un soluté est présent dans une solution, la pression osmotique est:
P = RT (C1 + C2 + ... Cn)
où C1 est la concentration de soluté, et ainsi de suite.
Testez-le vous-même
Il est facile de se faire une idée rapide de l’effet de la concentration sur la pression osmotique. Mélanger une cuillère à soupe de sel dans un verre d'eau et mettre dans une carotte. L'os s'écoulera de la carotte dans l'eau salée par osmose, et la carotte se ratatinera. Maintenant, augmentez la concentration en sel à deux ou trois cuillères à soupe et enregistrez combien plus rapidement et complètement la carotte se ratatine.
L’eau d’une carotte contient du sel et d’autres solutés; l’inverse se produira donc si vous la plongez dans de l’eau distillée: la carotte va gonfler. Ajoutez une petite quantité de sel et notez combien de temps il faut pour que la carotte gonfle ou si elle gonfle à la même taille. Si la carotte ne gonfle pas ou ne se ratatine pas, vous avez réussi à faire une solution qui a la même concentration en sel que la carotte.