Définition de l'osmose
L'osmose est le passage spontané d'un solvant (qui dans les systèmes biologiques est généralement de l'eau), de la solution dans laquelle les solutés sont plus dilués à celle dans laquelle ils sont plus concentrés ; ce mouvement - qui se produit à travers une membrane semi-perméable - se poursuit jusqu'à ce qu'une situation d'équilibre soit atteinte, dans laquelle les deux solutions gagnent et maintiennent la même concentration.
Exemple pratique
Pour mieux clarifier la notion d'osmose, imaginons que nous ayons un récipient divisé en deux compartiments de volume égal (A et B) par une membrane semi-perméable (c'est-à-dire perméable uniquement au solvant - en l'occurrence l'eau - et non au soluté). compartiment A il y a une solution aqueuse dans laquelle une cuillère à soupe de glucose a été dissoute, tandis que dans la partie B nous avons une solution aqueuse de volume égal dans laquelle trois cuillères à soupe de glucose ont été dissoutes (il est donc plus concentré). différence crée un gradient de concentration pour le glucose sur les côtés de la membrane et, comme ce sucre ne peut pas la traverser, l'équilibre est atteint avec le passage de l'eau du compartiment A (où le glucose est plus dilué) vers le compartiment B (où il est plus abondant ). Si vous préférez, on peut aussi dire que l'eau passe par osmose de la solution dans laquelle elle est la plus concentrée (A) à celle dans laquelle elle est la moins concentrée (B).
Suite à ce flux, le niveau d'eau en B augmente et diminue en A, créant une certaine différence de niveau entre les deux. Ce phénomène se termine lorsque les deux solutions atteignent la même concentration, la maintenant alors constante.
Solutions hypotoniques, isotoniques et hypertoniques
En prenant deux solutions avec une concentration molaire différente (nombre différent de particules dissoutes dans celles-ci), la solution avec la concentration molaire la plus faible est définie comme hypotonique et la plus concentrée est hypertonique. Deux solutions sont au contraire isotoniques (ou équimolaires) lorsqu'elles ont la même concentration.
Dans l'exemple qui vient d'être fait, la solution B est hypertonique (elle contient donc plus de solutés) que l'autre (définie comme hypotonique) ; par conséquent, dans des conditions normales, le solvant se déplace par osmose de la solution hypotonique à la solution hypertonique. Nous avons parlé de conditions standards car, en jouant avec les lois de la physique, il est possible de renverser la notion même d'osmose et de favoriser le passage du solvant de la concentration la plus diluée à la plus concentrée (osmose inverse).
Pression osmotique et osmose inverse
Comme exprimé jusqu'à présent, le flux net du solvant - généré par osmose - continue jusqu'à ce que les deux solutions aient atteint la même concentration. Eh bien, ce mouvement peut être contré, arrêté ou même inversé en appliquant une pression sur le compartiment avec la concentration la plus élevée.
Dans l'exemple précédent il suffit de placer un piston dans le compartiment B (dont on se souvient d'avoir une concentration plus élevée), et de le pousser vers le bas avec une certaine force, pour favoriser le passage de l'eau vers A ; dans ce cas on parle d'inverse osmose.
La pression osmotique est la pression qui s'oppose exactement au passage du solvant à travers la membrane semi-perméable ; par conséquent, c'est la pression nécessaire pour contrer l'osmose.
Pour ce qui a été dit jusqu'ici, deux solutions isotoniques ont la même pression osmotique ; il faut donc souligner que la pression osmotique dépend exclusivement du nombre de particules présentes dans la solution et non de leur nature.
L'osmose et le corps humain
Les membranes plasmiques qui entourent les cellules du corps humain, en fait, sont des membranes semi-perméables, qui permettent le passage direct, par osmose, de petites molécules (telles que l'eau et l'urée), mais pas de celles ayant un poids moléculaire plus élevé ( tels que les protéines, les acides aminés et les sucres). Les équilibres osmotiques dans les fluides corporels sont donc essentiels pour garantir aux cellules un environnement optimal pour vivre.
Si on prend une cellule comme un globule rouge et qu'on la plonge dans une solution hypotonique, celle-ci - par osmose - subit un gonflement (causé par l'entrée d'eau), qui peut même la faire exploser. solution hypertonique la cellule elle subit, du fait du passage de l'eau vers l'extérieur, une déshydratation sévère qui la fait plisser. Heureusement, dans l'organisme humain, les cellules sont immergées dans des solutions isotoniques par rapport à leur environnement interne, et il existe différents systèmes pour maintenir ces liquides en équilibre osmotique.
Pression osmotique et stockage des aliments
Pensons un instant à une confiture maison... le sucre est ajouté en abondance non seulement pour améliorer sa saveur, mais aussi et surtout pour augmenter sa durée de conservation. Pourtant, le sucre est un élément important pour la vie de nombreux micro-organismes impliqués dans la dégradation du produit. Cette apparente contradiction est démantelée par le concept même d'osmose.
