Paolo Arcari » 7.Pressione osmotica

Proprietà colligative e pressione osmotica

Le proprietà colligative delle soluzioni dipendono dalla concentrazione effettiva delle particelle presenti in soluzione, indipendentemente dalla loro natura.

Le proprietà colligative sono l’abbassamento della tensione di vapore, l’abbassamento del punto di congelamento, l’innalzamento del punto di ebollizione e la pressione osmotica.

Guarderemo in dettaglio solo la pressione osmotica.

Diffusione

Per poter comprendere la pressione osmotica, bisogna far riferimento al concetto di diffusione.

La diffusione in sistemi non omogenei è il trasferimento netto di particelle da regioni a più alta concentrazione verso quelle a più bassa concentrazione. Essa avviene molto velocemente nelle miscele gassose, più lentamente nei sistemi liquidi anche se i componenti si muovono sempre dalle regioni a concentrazione maggiore verso quelle a concentrazione minore.

La diffusione in fase liquida è alla base dell’osmosi, che si verifica quando in una soluzione liquida alcuni componenti possono diffondere liberamente rispetto ad altri che non possono farlo.

Osmosi

L’osmosi si verifica quando due soluzioni a concentrazione diversa vengono separate da una membrana semipermeabile. Questa membrana si lascia attraversare dal solvente ma non dal soluto, la cui diffusione quindi non può avvenire liberamente. La membrana, infatti, funziona come un setaccio lasciandosi attraversare solo dal solvente e da soluti di piccole dimensioni (ioni, urea, amminoacidi, glucosio). Non esistono membrane permeabili solo al solvente.

Rappresentazione dell'osmosi

Pressione osmotica

Come conseguenza dell’osmosi si ha un passaggio di solvente dalla soluzione meno concentrata a quella più concentrata e il dislivello che si osserva tra i due rami del recipiente quando viene raggiunto l’equilibrio rappresenta la pressione osmotica della soluzione.

La pressione osmotica può quindi anche essere definita come quella pressione che bisogna esercitare sulla soluzione più concentrata per evitare il trasferimento netto di solvente dalla soluzione più diluita a quella più concentrata.

Rappresentazione della pressione osmotica

Osmole e osmolarità

Partendo dalla pressione osmotica, si possono introdurre i concetti di osmole e osmolarità.

L’osmole è l’unità di misura del numero di particelle osmoticamente attive che contribuiscono alla pressione osmotica di una soluzione. Una osmole contiene un numero di Avogadro di particelle osmoticamente attive.

L’osmolarità è definita come il numero di osmoli per litro di soluzione: osM = n. osmoli/1L.

Per il calcolo delle osmoli, e quindi dell’osmolarità, occorre considerare il grado di dissociazione che il soluto presenta. Ad esempio, una mole di glucosio in soluzione acquosa corrisponde ad una osmole, dal momento che il glucosio non subisce in acqua alcuna dissociazione, mentre una mole di cloruro di sodio corrisponde a due osmoli, dal momento che il cloruro di sodio subisce dissociazione liberando uno ione cloruro e uno ione sodio.

L’osmolarità viene utilizzata in campo medico per esprimere la concentrazione di fluidi biologici come il sangue, le urine ecc. poichè questi contengono un gran numero di particelle diverse tra loro ed è utile conoscerne la loro concentrazione.

Tonicità

La tonicità è una misura comparativa della pressione osmotica di due soluzioni separate da una membrana semipermeabile. Essa viene utilizzata per descrivere il comportamento cellulare quando viene paragonato l’ambiente extracellulare con quello intracellulare. Come la pressione osmotica, la tonicità dipende soltanto dai soluti che non possono superare la membrana, poiché solo questi ultimi esercitano una pressione osmotica. I soluti che oltrepassano la membrana, invece, non condizionano la tonicità, perché saranno sempre in uguale concentrazione su entrambi i lati della membrana.

Rispetto ad una soluzione di riferimento una soluzione può essere:

isotonica, se ha stessa osmolarità
ipotonica, se ha osmolarità inferiore
ipertonica, se ha osmolarità superiore.

Soluzioni fisiologiche

Le cellule sono molto sensibili alla tonicità delle soluzioni. Ad esempio, i globuli rossi quando messi a contatto con soluzioni non isotoniche vanno incontro al fenomeno della emolisi o della plasmolisi. In particolare, nell’emolisi si ha la rottura del globulo rosso per rigonfiamento causato dall’ingresso netto di solvente in seguito a trattamento con soluzioni ipotoniche; nella plasmolisi si ha il raggrinzimento del globulo rosso causato dalla uscita netta di solvente in seguito a trattamento con soluzioni ipertoniche.

Questo è il motivo per cui si iniettano sempre soluzioni isotoniche.

Le soluzioni fisiologiche, normalmente utilizzate nelle terapie mediche, sono soluzioni isotoniche rispetto ai fluidi biologici. Esse hanno anche altre caratteristiche come sterilità, pH uguale a quello fisiologico, assenza di prodotti tossici.