H2O;

parafilm.

Procedimento: forare con un trapano a colonna la carota

in modo di farla aderire al tappo.

All'interno del tappo è posto un capillare.

Nel becher contenente acqua viene immersa

la carota ed all'interno di essa si pone

la soluzione zuccherina molto concentrata

e colorata.

Conclusioni: dopo qualche minuto si nota che l'acqua

all'interno della carota aumenta, e questo si

può dedurre dal fatto che il livello della

soluzione presente nel capillare è aumentato;

mentre l'acqua presente nel becher diminuisce.

L'OSMOSI: UN PARTICOLARE TIPO DI DIFFUSIONE

Una membrana che permette il passaggio di alcune sostanze, mentre impedisce il passaggio di altre, è detta selettivamente impermeabile. Il movimento di molecole d'acqua attraverso una membrana di questo tipo è un caso speciale di diffusione che viene detto osmosi. L'osmosi consiste in un trasferimento netto di acqua da una soluzione che ha potenziale idrico maggiore a una soluzione che ha potenziale idrico minore. In assenza di altri fattori che influenzano il potenziale idrico (come la pressione), il movimento d'acqua per osmosi avverrà da una regione di minore concentrazione di soluto(e quindi di maggiore potenziale idrico) a una regione di minore concentrazione di soluto (e minore potenziale idrico)

La diffusione dell'acqua non è influenzata da che cosa è sciolto in essa, ma da quanto è disciolto, cioè dalla concentrazione di particelle di soluto (molecole o ioni) presenti nell'acqua. Una particella piccola di soluto, come per esempio uno ione di sodio, ha la stessa importanza di una particella più grande, come per esempio una molecola di zucchero.

Due o più soluzioni che hanno un uguale numero di particelle disciolte per unità di  volume e, quindi, lo stesso potenziale idrico, sono dette isotoniche.  Non c'è  un movimento netto di acqua attraverso una membrana che separi due soluzioni tra loro isotoniche a meno che su uno dei lati non si eserciti una pressione detta osmotica o di turgore. La pressione osmotica in una cellula priva di parete, immersa in una soluzione ipotonica, può essere tanto alta da far scoppiare la cellula stessa(emolisi): l'acqua infatti, entra nella cellula fino a farla gonfiare e spezzare, quindi, la sua membrana.

L'espressione matematica della pressione osmotica è simile a quella relativa alla legge dei gas: ?V=Nrt dove la pressione osmotica è indicata con ?? V è il volume iniziale della soluzione, n è il numero di moli della sostanza in soluzione (soluto), T la temperatura assoluta (in kelvin) e R una costante che vale 0,083.

Mettendo a confronto soluzioni con differenti concentrazioni, quella meno concentrata (e quindi con maggiore potenziale idrico) è detta ipotonica e quella più concentra (con minore potenziale idrico) è detta ipertonica. Nell'osmosi, le molecole d'acqua diffondono attraverso una membrana selettivamente permeabile da una soluzione ipotonica (o d'acqua pura) a una ipertonica.

Si parla di equilibrio dinamico quando V1=V2 dove V1 è la velocità dell'acqua nel passare da una soluzione ipotonica ad una ipertonica e V2 è la velocità dell'acqua nel passare da una soluzione ipertonica ad una ipotonica.

Osmosi e organismi viventi

Il movimento osmotico dell'acqua attraverso una membrana cellulare selettivamente permeabile pone ai sistemi viventi alcuni problemi cruciali. Questi problemi variano a seconda che la cellula, o l'organismo, sia ipotonica, isotonica o ipertonica rispetto all'ambiente che la circonda.

I liquidi corporei di molti pesci di mare, per esempio, sono ipotonici rispetto all'acqua salata circostante; perciò l'acqua tende ad uscire per osmosi dal loro corpo.

Una serie di artifici, tuttavia, permette a questi pesci di bere acqua di mare e poi di espellere i soluti in eccesso mantenendo le concentrazioni interne dei soluti ai livelli appropriati. Gli organismi unicellulari che vivono in acqua salata, invece, sono solitamente isotonici rispetto all'ambiente in cui vivono ed in questo modo risolvono il problema. Anche le cellula della maggior parte degli invertebrati marini sono isotoniche rispetto all'acqua di mare; analogamente, le cellule degli animali superiori sono isotoniche rispetto al sangue ed alla linfa che costituiscono il mezzo acquoso nel quale vivono.

Molti tipi di cellule vivono invece in un ambiente ipotonico. In tutti gli organismi unicellulari che vivono in acqua dolce, come il Paramecio, l'interno della cellula è ipertonico rispetto all'acqua circostante; di conseguenza l'acqua tende ad entrare nella cellula per osmosi. Se troppa acqua entrasse nella cellula, diluirebbe il contenuto cellulare al punto da interferire con le sue funzioni e potrebbe, alla fine, provocare la rottura della membrana cellulare. Ciò viene impedito da un organulo specializzato, il vacuolo contrattile, che raccoglie l'acqua delle varie regioni della cellula e la pompa fuori mediante contrazioni ritmiche.

Turgore

Le cellule vegetali sono di solito ipertoniche rispetto all'ambiente che le circonda, perciò l'acqua tende a diffondersi al loro interno. Questo spostamento d'acqua verso l'interno della cellula crea una pressione interna contro la parete cellulare che nelle cellule giovani, fa espandere la parete ed allungare la cellula. L'allungamento di una cellula vegetale in via di maturazione è conseguenza diretta del movimento osmotico dell'acqua verso l'interno della cellula.

Quando le cellule vegetali maturano, la parete cellulare che le circonda cessa di crescere. Le cellule vegetali mature hanno dei caratteristici grossi vacuoli centrali che contengono soluzioni di sali e di altre sostanze (negli agrumi, per esempio, contengono gli acidi che conferiscono ai frutti il tipico sapore aspro); a causa di queste soluzioni concentrate, l'acqua ha una forte tendenza a entrare nelle cellule.

Nella cellula matura, però, la parete cellulare non si espande ulteriormente: la sua resistenza all'espansione produce una pressione diretta del citoplasma verso l'esterno. Questa pressione impedisce un movimento netto di altra acqua verso l'interno della cellula; di conseguenza non si raggiunge un equilibrio di concentrazione idrica e l'acqua continua a "cercare" di entrare, mantenendo, così, una pressione costante, esercitata dall'interno, sulla parete cellulare. Questa pressione è detta turgore. Il turgore mantiene rigida la parete cellulare e mantiene eretta la pianta; quando il turgore diminuisce, in seguito ad una perdita di acqua, la pianta avvizzisce; la perdita di turgore è detta plasmolisi: il citoplasma e il vacuolo si raggrinziscono e quindi il citoplasma cessa di spingere contro la parete cellulare. Come un pneumatico quando c'è una perdita d'aria, la cellula diventerà floscia, cioè, come si suol dire, flaccida.

Se le cellule di una pianta diventano flaccide, la pianta perde la sua capacità di mantenersi eretta e comincia ad appassire.

Una cellula immersa in una soluzione ipertonica, quindi, lascerà uscire l'acqua dal suo interno e si raggrinzirà.