La ósmosis es un fenómeno que ocurre cuando se tiene dos soluciones con diferentes grados de concentración, separadas por una membrana semipermeable. En estos casos la solución disolvente se filtrará a través de la membrana, mezclándose con la solución menos densa hasta equilibrar las soluciones. Este es un proceso que ocurre sin producir ningún tipo de gasto energético. Se trata de un proceso que ocurre con mucha frecuencia en la naturaleza, principalmente en las células.
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¿Cómo funciona la ósmosis?
Una forma sencilla de comprender como funciona la ósmosis es a través de un simple ejemplo: supongamos que tenemos dos disoluciones de agua con sal, una con mayor concentración de sal que la otra y ambas en un mismo recipiente, separadas únicamente por una membrana semipermeable, la cual solo dejará pasar el agua. Lo que sucederá es que, sin la necesidad de ningún tipo de energía, el agua de la solución menos concentrada pasará a tener una mayor concentración hasta que ambas estén igualadas.
Tomando en cuenta este ejemplo, en base a la concentración de solutos (sal) y solventes (agua), podemos clasificar los medios de la siguiente forma:
Hipotónicos
Es cuando la concentración del soluto, se mantiene por debajo del nivel del medio con el que está siendo comparando.
Hipertónico
Es cuando la concentración del soluto se vuelve superior al nivel del medio con el que se está comparando.
Isotónico
Es cuando ambos medios encuentran la igualdad en la concentración.
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¿Qué es la presión osmótica?
Se le conoce como presión osmótica a la fuerza o presión que ejerce el líquido solvente sobre la cara de la membrana del lado en que se encuentra la disolución con menor concentración. Una forma más técnica de definirla es, como la presión ejercida sobre la membrana semipermeable desde el medio hipotónico hacia el hipertónico.
Ósmosis en los seres vivos
Ya que las células requieren del “equilibrio osmótico” para poder realizar todas sus funciones de forma normal, todos los seres vivos se ven afectados por la ósmosis, tanto dentro de su organismo, como externamente en el medio ambiente. Esto puede evidenciarse en organismos que viven cerca del océano o salares, ya que estos son ambientes con alta salinidad y una fuerte presión osmótica, motivo por el que estas criaturas deben desarrollar sistemas de osmoregulación.
Ósmosis en las células animales
La ósmosis se da de forma natural en las células ya que estas se encuentran compuestas de membranas semipermeables. Así que, si los animales no cuentan con algún tipo de mecanismo que regule la presiona a nivel celular, estas pueden hacerlo solas gracias a la presión osmótica a través de estos dos fenómenos:
- Citólisis: Sucede cuando la célula se encuentra en un medio hipotónico, por lo que, para poder lograr el equilibrio isotónico, se ve en la necesidad de absorber agua. Cuando esto ocurre, puede que se dé el caso de que la célula explote, produciendo la citólisis.
- Crenación: Es un fenómeno que ocurre cuando la célula se encuentra en un medio hipertónico, el cual obliga a la célula a dejar salir el agua en su interior. Causando que la célula muera por deshidratación.
Los seres vivos tienen órganos específicos para realizar la regulación del equilibrio osmótico, entre ellos los riñones, las branquias en los peces o las glándulas de sal en las aves.
Ósmosis en las células vegetales
Al igual que las células animales, las células vegetales se encuentran recubiertas de membranas semipermeables. Y al igual que las demás células, el paso del agua ayuda a la célula a equilibrarse, siendo el medio isotónico su tendencia. Por lo que también pueden ocurrir los siguientes fenómenos:
- Turgencencia: Este fenómeno, también conocido como turgencia, es una respuesta de la célula a un medio hipotónico, en donde absorberá agua para llenar sus vacuolas.
- Plasmolisis: Es la respuesta a un medio hipertónico, en el cual la célula vegetal permitirá la salida de agua a través de su membrana celular. Cuando esto ocurre, la membrana plasmática puede terminar despegándose de la pared vegetal, produciendo una plasmólisis, la cual tiene dos estados: reversible e irreversible.
Ósmosis inversa
Es un proceso completamente opuesto al de ósmosis convencional, en el cual se requiere de un gasto de energía para que el solvente contenido en el medio con mayor concentración pase al medio menos concentrado. Ejerciendo la presión osmótica del lado del medio hipertónico, dando un resultado completamente opuesto, en vez de una solución equilibrada, se obtiene una solución muy concentrada y una con un nivel de concentración muy bajo.
¿Para qué sirve?
Tanto la ósmosis convencional como la ósmosis inversa son muy útiles por la capacidad de separar solutos en disolución de forma activa, por lo que se les han encontrado muchos usos en la actualidad. Entre los más comunes tenemos:
Desalinización
Uno de los principales usos que se le da al ósmosis inversa es en procesos de desalinización del agua. Utilizando este mecanismo se puede conseguir del agua bruta cerca de un 40% de agua producto y el resto sería agua salubre.
Reducción de la dureza
Se considera agua dura al agua que tiene disueltos iones de magnesio y calcio, los cuales, si se mezclan con otros elementos, pueden originar sulfatos, carbonatos o hidróxidos, los cuales pueden acumularse en tuberías y ocasionar obstrucciones. Se puede utilizar el tratamiento del agua con ósmosis inversa para disminuir considerablemente la dureza del agua. A nivel industrial esta técnica es muy utilizada, aunque se suele complementar con otros métodos.
Usos industriales
El sector industrial es uno de los que ha logrado obtener mayores beneficios del proceso de ósmosis, utilizándolo para obtener agua de alta calidad, pintado por electrodeposición, fabricación de catalizadores, fabricación de fécula de patata, tintado de fibras textiles, circuitos de refrigeración semiabiertos, concentrado de zumos de frutas, preconcentrado de suero lácteo, estabilización de vinos, fermentación alcohólica, preconcentrado de la clara de huevo, entre muchos otros usos.
