Difusión y ósmosis

Difusión

La difusión es un fenómeno de transporte en que las partículas se mueven de una región en la que tienen una concentración alta a una región en la que tienen una concentración menor. La velocidad a la que se mueven estas partículas se conoce como el ritmo de difusión, y está influida por los siguientes factores:

• Temperatura: Si la temperatura aumenta, el ritmo de difusión aumenta.

Al aumentar la temperatura, aumenta la energía cinética de las partículas, lo que quiere decir que estas se mueven más rápido. Por tanto, las partículas se extienden más rápido por la solución y aumenta el ritmo de difusión.

• Tamaño de la partícula: Si el tamaño de la partícula aumenta, el ritmo de difusión disminuye.

Las partículas de mayor tamaño se vuelven menos móviles en los disolventes, disminuyendo su velocidad y, por tanto, el ritmo de difusión.

• Masa de la partícula: Si la masa de la partícula aumenta, el ritmo de difusión disminuye.

Al igual que las partículas de mayor tamaño, las partículas más pesadas son menos móviles en solución y disminuye el ritmo de difusión. En una solución, el soluto es la sustancia que quieres disolver y el disolvente es el medio en el que se disuelve el soluto. En el caso de las células, el agua es el componente principal, así como el disolvente principal en que las sustancias se disuelven para participar en las reacciones.

Ósmosis

La ósmosis es una forma especial de difusión en la que las concentraciones de agua de las dos soluciones separadas por una membrana parcialmente permeable alcanzan el equilibrio. Este equilibrio ocurre cuando las moléculas de agua se mueven de la solución más concentrada a la menos concentrada.

En el caso de las células, puede darse la ósmosis gracias a que las membranas celulares son semipermeables. Pueden ocurrir las siguientes situaciones:

• Medio hipotónico -> la concentración de soluto fuera de la célula es menor que dentro de ella. Debido a la ósmosis, hay un movimiento neto de moléculas de agua del exterior de la célula a su interior, haciendo que se hinchen.

• Medio isotónico -> el soluto del exterior de la célula tiene la misma concentración que fuera de la célula. Por tanto, no hay movimiento neto de moléculas de agua a través de la membrana en ninguna dirección.

• Medio hipertónico -> la concentración de soluto en el exterior de la célula es mayor que en su interior. Esto provoca el movimiento neto de moléculas de agua del interior de la célula al medio externo, haciendo que encojan.

Los fenómenos de ósmosis deben ser controlados y son muy importantes para las células sanguíneas. Si los eritrocitos están rodeados de solución hipotónica, habrá un movimiento neto de moléculas de agua que les hará hincharse y, finalmente, explotar. Por otro lado, si las células están rodeadas de solución hipertónica, perderán agua y encogerán.

Potencial hídrico

El potencial hídrico (ψ) cuantifica la tendencia del agua a moverse de una región a otra, como en la ósmosis. Es la suma de varios potenciales, incluyendo el potencial de presión (ψ_p) y el potencial de soluto (ψ_π).

ψ = ψ_p + ψ_π

• Potencial de presión (ψ_p): Si el potencial de presión aumenta, el potencial hídrico aumenta.

• Potencial de soluto (ψ_π): Si la concentración de soluto aumenta, el potencial hídrico disminuye.

El potencial de soluto (ψ_π) puede calcularse mediante la ecuación de van 't Hoff: ψ_π = i∙C∙R∙T

En que i es el factor de van 't Hoff o constante de ionización (proporción de partículas en solución por cantidad disuelta), C es la concentración molar del soluto (mol/l), R es la constante de gas ideal (0,00831 l∙bar/mol∙K), y T es la temperatura absoluta (K). Nótese que la constante de ionización es 1 en el caso de las moléculas que no se ionizan al disolverse.