Alcuni materiali hanno la capacità di lasciarsi attraversare soltanto dall’acqua o da piccole molecole impedendo il passaggio di altre sostanze o, in genere, molecole relativamente grandi. Questi materiali si definiscono membrane semipermeabili proprio perché non consentono il transito di tutte le molecole. Le membrane semi permeabili sono perlopiù di natura vegetale, sotto forma di derivati della cellulosa, ma esistono anche membrane sintetiche come ad esempio il cellophane.
Il funzionamento di tali membrane è peculiare perché in esse sono presenti dei piccoli fori che consentono il passaggio dell’acqua (solvente) e dei piccole altre sostanze ma impediscono, perlopiù fisicamente, il transito di molecole più grandi.
L’osmosi
Quando si divide un recipiente mediante una membrana semi permeabile e lo si riempie di acqua il solvente resta in stasi,, sebbene possa passare dalla membrana attraverso i piccoli fori. Se, invece, uno dei due compartimenti viene riempito con una soluzione avviene che le molecole di acqua, presenti nel compartimento dove non c’è altro, possono passare nel compartimento in soluzione ma il soluto non potendo passare attraverso una membrana rimane bloccato nel compartimento. In altre parole l’acqua è libera di passare nel compartimento dove ci sono altre molecole nel quale tale operazione è più lenta perché una piccola quantità di acqua può passare ma, chiaramente, le molecole più grosse rimangono bloccate dai piccoli fori della membrana.
Maggiore è la quantità di soluto maggiore è la difficoltà che ha l’acqua (nel compartimento in soluzione) a passare nel compartimento dove non c’è soluto.
Dopo un determinato periodo di tempo, che tiene conto solo della concentrazione ed è indifferente al tipo di soluto, il sistema si trova in equilibrio e le molecole di acqua, di ambedue compartimenti, fluiscono da un compartimento all’altro alla medesima velocità. Il compartimento con il soluto, tuttavia, avrà un livello d’acqua maggiore rispetto al compartimento in cui, inizialmente, era presente solo l’acqua; questo perché le molecole d’acqua in soluzione sono rimaste “intrappolate” nel compartimento a causa della presenza del soluto.
Pressione osmotica
Per impedire il fenomeno dell’osmosi, o in altri termini per evitare il dislivello della soluzione dovuto alla presenza del soluto, è necessario applicare una forza nel recipiente in cui è presente il soluto. Questa forza varia a seconda della quantità e non del tipo di soluto presente nella soluzione.
Il calcolo della pressione osmotica può essere operato tenendo conto dell’equazione dei gas reali a patto di considerare alcune semplificazioni.
da cui
Dove con n si intende il numero di molti del soluto.
Comparazione tra due soluzioni.
Qualora si volessero comparare due soluzioni si utilizzano i termini isotonica, ipotonica, ipertonica per indicare, rispettivamente, che la soluzione in questione ha la stessa pressione osmotica, una pressione osmotica inferiore, una pressione osmotica superiore.
L’osmosi inversa.
L’osmosi inversa è quel procedimento con il quale si spinge il solvente di una soluzione ipertonica verso la soluzione ipotonica applicando una forza, che varia a seconda della quantità del soluto, nel recipiente contenente la soluzione ipertonica. Questo procedimento è utilizzato in molte industrie e, specialmente, serve a togliere il sale dall’acqua marina rendendola così adatta ad usi civili.