Osmosi

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Membrana semipermeabile

In chimica, il termine osmosi indica la diffusione del solvente (ad esempio acqua) attraverso una membrana semipermeabile (che fa passare solvente e non soluto). Il movimento del solvente avviene in modo da equilibrare la concentrazione nei due compartimenti, ovvero il solvente passa dal compartimento a minore concentrazione di soluto verso una regione a maggior concentrazione di soluto, quindi a differenza di quanto accade nel processo di osmosi inversa, dove invece il solvente passa dal compartimento a maggiore concentrazione di soluto verso una regione a minore concentrazione di soluto.

L'osmosi è un processo fisico spontaneo, vale a dire senza apporto esterno di energia, che tende a diluire la soluzione più concentrata, e a ridurre la differenza di concentrazione. Si tratta di un fenomeno importante in biologia, dove interviene in alcuni processi di trasporto passivo attraverso membrane biologiche.

Pressione osmotica

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Lo stesso argomento in dettaglio: Pressione osmotica.

Ogni soluzione possiede una pressione osmotica che è direttamente proporzionale alla sua molarità. Quando sui due lati della membrana si trovano soluzioni a diversa concentrazione, le molecole di solvente si muovono in senso opposto alla differenza di pressione osmotica, dalla soluzione a concentrazione di soluto minore (ipotonica) verso la soluzione con concentrazione di soluto maggiore (ipertonica), fino a quando le concentrazioni di soluto nelle due soluzioni diventano identiche (isotoniche) e i due potenziali chimici si equivalgono. Il meccanismo attraverso cui avviene è ritenuto legato alle interazioni delle molecole del soluto con la membrana, i cui urti trasferirebbero momento di allontanamento dalla membrana alle molecole del solvente.[1]

Osmosi inversa

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Lo stesso argomento in dettaglio: Osmosi inversa.

L'osmosi inversa è invece il fenomeno che si verifica quando si applica, alla superficie di una membrana semipermeabile che separa due soluzioni di concentrazione diversa, una differenza di pressione contraria alla pressione osmotica e a essa superiore, per cui il flusso del solvente avviene dalla soluzione più concentrata a quella più diluita, aumentando così ulteriormente la differenza di concentrazione tra i due compartimenti. L'osmosi inversa è una delle tecnologie usate per rendere potabile l'acqua marina e purificare le acque degli acquedotti dal rubinetto di casa.

Elettro-osmosi

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L'elettrosomosi è il fenomeno per il quale si genera un flusso di materia attraverso una membrana quando il fluido è sottoposto a una differenza di potenziale. Questo effetto diventa tanto più apprezzabile quanto più diminuiscono le dimensioni dei canali di passaggio del fluido. Questo effetto è fondamentale in alcune tecniche di separazione chimica come l'elettroforesi capillare.[2]

La termo osmosi è il fenomeno per il quale si genera un flusso di materia attraverso una membrana quando viene applicato al sistema un gradiente termico.[3][4]

Conservazione degli alimenti

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Lo stesso argomento in dettaglio: Trasformazione agroalimentare.

L'osmosi costituisce un importante fattore di protezione degli alimenti contro le alterazioni microbiche. Infatti, in un ambiente ad alta pressione osmotica, è bassa la quantità di acqua biodisponibile e pochi microorganismi sono in grado di crescervi. Spesso l'osmosi interviene anche nella preparazione di questi alimenti.

Alcuni metodi di conservazione dei cibi che sfruttano l'effetto osmotico, sia a livello industriale che in ambito casalingo, sono la salatura, la salamoia.

Anche le marmellate e gli alimenti canditi, per la loro alta concentrazione di zucchero, presentano un'alta pressione osmotica che protegge questi alimenti dalla maggior parte delle degradazioni microbiche.

Negli alimenti essiccati o affumicati, si ottiene un ambiente con un'alta pressione osmotica facendo evaporare l'acqua originariamente presente.

  1. ^ Philip Nelson, Biological Physics, W.H. Freeman, 16 dicembre 2013, ISBN 978-0-7167-9897-2.
  2. ^ (EN) Christian J. C. Biscombe, The Discovery of Electrokinetic Phenomena: Setting the Record Straight, in Angewandte Chemie International Edition, vol. 56, n. 29, 10 luglio 2017, pp. 8338–8340, DOI:10.1002/anie.201608536. URL consultato il 6 luglio 2023.
  3. ^ (EN) M. Essalhi, N. T. Hassan Kiadeh e M. C. García-Payo, 10 - Thermo-osmosis, Elsevier, 1º gennaio 2021, pp. 279–312, DOI:10.1016/b978-0-12-821016-1.00001-2, ISBN 978-0-12-821016-1. URL consultato il 6 luglio 2023.
  4. ^ (EN) V. María Barragán e Signe Kjelstrup, Thermo-osmosis in Membrane Systems: A Review, in Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics, vol. 42, n. 3, 1º luglio 2017, pp. 217–236, DOI:10.1515/jnet-2016-0088. URL consultato il 6 luglio 2023.

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