Osmosis y difusión
La ósmosis es la difusión del agua, o el movimiento natural del agua desde un área de solución más diluida a un área de solución más concentrada, a menudo a través de una membrana selectivamente permeable, en un intento de equilibrar las dos concentraciones. El proceso de difusión tiene lugar debido al movimiento browniano o al movimiento de las partículas debido a su energía cinética natural. La ósmosis y la difusión tienen lugar de forma natural y se producen en casi todos los sistemas vivos y no vivos en algún grado. Muchos animales y organismos microscópicos han desarrollado formas especiales de regular la ósmosis y la difusión cuando necesitan invertir cualquiera de estos procesos. Por ello, muchos animales de agua dulce no pueden sobrevivir en agua salada y viceversa.
Cuando las células mueven materiales a través de sus membranas plasmáticas por difusión se denomina transporte pasivo ya que no se requiere energía. Sin embargo, si el sistema requiere que las moléculas se muevan a contracorriente de la difusión, se debe utilizar el transporte activo y se requiere energía. Esto es necesario para la digestión de los alimentos, así como para muchas otras aplicaciones. Considere el resultado de sólo ser capaz de difundir la mitad de los alimentos que usted come en el torrente sanguíneo si el transporte activo no era posible.
Es posible detener el proceso de ósmosis aplicando una presión significativa a un lado del sistema para detener este movimiento a través de la membrana selectivamente permeable. Esto se conoce como presión osmótica y se calcula mediante la fórmula π = mKosm, donde π es la presión osmótica, m es la molalidad y Kosm es una constante. La constante Kosm depende de la temperatura, por lo tanto, es necesario sustituir las variables de la Ley del Gas Ideal para derivar la ecuación π = MRT, donde M es la molalidad, R es la constante del gas ideal y T es la temperatura en Kelvin.
El proceso de ósmosis inversa es el proceso de purificación del agua salada mediante la superación de la presión osmótica del agua forzando las moléculas en un tubo que contendrá sólo agua purificada. Esto es posible ya que la membrana se elige de manera que sólo las pequeñas moléculas de agua pueden ser exprimidas a través de la membrana y los iones disueltos más grandes no pueden. Este proceso también puede llevarse a cabo destilando el agua, calentándola hasta el punto de ebullición y condensando el vapor de agua en un recipiente separado. Dado que los iones no se vaporizan con el agua, permanecen en el tanque original para ser eliminados posteriormente.
¿Cuánta presión se necesitaría para purificar un agua salada de 2L que tiene 292,5g de cloruro de sodio disuelto si la temperatura del recipiente es de 25˚C?