CIENCIA    BÁSICA

EXPERIMENTAL  PARA

ESTUDIANTES    DE

INGENIERÍA    QUÍMICA

 

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ÓSMOSIS


Estudio de un FENÓMENO DE TRANSFERENCIA DE MASA

               INTRODUCCIÓN

              Uno de los fenómenos más comunes en el universo es la difusión, que por definición es el flujo de materia o energía de una zona con mayor concentración  a una con menor concentración.

La difusión al ser un fenómeno natural, puede adoptar varias formas tales como difusión calorífica (energética), osmosis y diálisis (en la materia). Siempre que tengan un gradiente de concentración con relación al medio que les rodea.

Las soluciones presentan el fenómeno de la osmosis cuando se separan mediante una membrana semipermeable (que permite el paso del disolvente, pero no así del soluto), y cuyas concentraciones son distintas. En éstas condiciones se observa que el disolvente tiene tendencia a atravesar la membrana en el sentido de la disolución cuya concentración es más elevada, lo que tiene como consecuencia un aumento de la cantidad de disolvente en la parte que contiene la disolución más concentrada y una disminución de la cantidad de éste en el lado en que se encuentra la disolución cuya concentración es menor. De tal forma que cuando el volumen de la solución más diluida disminuye, el volumen de la solución más concentrada aumenta. El efecto continúa hasta que la presión hidrostática consigue equilibrar dicha tendencia. Por lo tanto, se dice que la solución más diluida ejerce una presión a la que se da el nombre de presión osmótica. Este equilibrio entre la presión hidrostática y la presión osmótica permite determinar la magnitud de ésta a partir de la medición de altura que alcanza el disolvente.

El proceso osmótico depende de varios factores que determinan su eficacia; los dos principales son la solubilidad del soluto en el disolvente, y la naturaleza de la membrana a utilizar.

A su vez, la solubilidad se encuentra determinada por los enlaces químicos que cada componente en la disolución presenta,  la entalpía y la entropía de los factores y los cambios estructurales que presenten los iones con que se esté trabajando. Por ello, antes de preparar la disolución deben conocerse la solubilidad del soluto, tener en cuenta que la solubilidad aumenta con la temperatura, que algunas sustancias absorben o desprenden energía en forma de calor al ser disueltas y que cuando se mezcla un soluto con el solvente puede ocurrir una concentración o aumento del volumen.

En tanto que las membranas a utilizar, son más permeables con las soluciones que tengan orígenes parecidos, así una membrana animal tendrá preferencia por una solución de lípidos, mientras que una membrana de origen vegetal facilitará la acción de una solución de naturaleza glúcida.

OBJETIVO 

El objetivo principal que se pretende lograr en éste experimento es que el alumno observe el fenómeno de la difusión.

Para ello se introducirá al alumno en el manejo del método científico experimental, determinando para ello las etapas del mismo,  y por tanto dando inicio a la aplicación de dicho método, propiciando así la elaboración de pequeños proyectos experimentales. 

 JUSTIFICACIÓN 

Este proyecto experimental tiene como finalidad que el alumno aplique los conocimientos adquiridos en la parte teórica del curso, en lo referente a las etapas del método científico. Particularmente en la etapa de la observación. Para lo cual se induce al alumno a realizar mediciones  que le permitan apreciar o distinguir cambios significativos en un proceso físico. Así mismo estudiar el concepto de concentración dando inicio al estudio de algunos tópicos de interés para  la química.

                PROYECTO EXPERIMENTAL

               Observación del efecto del cambio de la concentración de una solución, y/o del efecto del cambio de la superficie de una membrana en el fenómeno de la ósmosis.

DISEÑO EXPERIMENTAL

MATERIALES                                                  REACTIVOS

Un vaso de precipitados  300 mL.

Agua destilada

Una probeta de 250 mL

Solución 0.1 M de glucosa.

Una cinta métrica.

Solución 0.3 M de glucosa.

Una balanza analítica. 

Solución 0.5 M de glucosa.

Huevos

Solución al 15% de ácido acético.

METODOLOGÍA: Para la observación del efecto del  CAMBIO  en  la  CONCENTRACIÓN de una solución en el fenómeno de la ósmosis.

El material debe estar limpio y seco.

Actividades a desarrollar por el alumno: Preparar una solución al 15 % de ácido acético.

Tomar las mediciones de la circunferencia longitudinal y transversal de varios huevos, así como su masa. Sumergir éstos en la solución previamente preparada y dejar reposar durante la noche  para que reaccione el carbonato del cascarón de los mismos.

Al día siguiente enjuagar perfectamente los huevos, realizar mediciones de la circunferencia (longitudinal, transversal  y masa, así como del volumen final  del fluido en el vaso.

Terminado lo anterior, se introducen los mismos huevos  en  las diferentes soluciones de glucosa.  Se dejan reposar durante toda la noche, al día siguiente se realizan las mediciones de circunferencias, masa y volumen final  del fluido en el vaso.

Se repiten las actividades anteriores para otras soluciones, si así se propone, y se determinan los datos experimentales.

Anotar en una tabla los resultados del experimento.

 

Masa del huevo

Circunferencia Longitudinal

Circunferencia Transversal

Volumen del Fluido Inicial

Volumen del Fluido Final

Ácido Acético

 

         

Glucosa en sus diferentes concentraciones

         

Agua Destilada

 

         

Otras soluciones

         

 METODOLOGÍA: Para la observación del efecto del CAMBIO  en  la  SUPERFICIE DE UNA MEMBRANA  en el fenómeno de la ósmosis.

El material debe estar limpio y seco.

Actividades a desarrollar por el alumno: Preparar una solución al 15 % de ácido acético.  Sumergir en esta solución varios huevos en diferentes vasos, cada uno con diferente nivel de la solución, de tal manera que al reaccionar el ácido acético con el carbonato de sodio de los cascarones éste genere diferentes áreas de membrana. Dejar por una noche que el ácido reaccione con el carbonato de los cascarones.

Enjuagar al día siguiente los huevos, y medir las diferentes áreas de membrana.

Por el extremo opuesto de cada  huevo realizar una perforación de manera muy cuidadosa e introducir un pequeño tubo de vidrio, procurando sellar las uniones y proceder a observar la difusión, colocando los huevos en una solución de concentración conocida.

Anotar en una tabla los resultados del experimento.

 PRECAUCIONES

Evitar que la concentración de las soluciones sean demasiado altas

1.- En caso de que esto ocurra, el alumno debe explicar que sucede en este caso y por qué.

Los experimentos no requieren de material o equipo sofisticado. Es muy importante que la reacción  del carbonato del cascarón de los huevos con el ácido acético, se lleve a cabo de manera completa para dejar completamente libre la membrana. 

REFERENCIAS 

"Referencias En construcción el contenido de esta sección está sujeto a cambios"

Bibliografía básica:

 
  1. Claude A. Ville, Biología, edición, Editorial Interamericana, México 1985.

  2. R. H. Petrucci, Química General, Fondo Educativo Interamericano, EUA, 1977.

  3. Samuel H. Maron y Carl F. Prutton, Fundamentos de Fisicoquímica, Décima edición, editorial Limusa,  México 1979.

  4. Vázquez, G. F. y Gil F. E. “Concentración de soluciones. Molaridad, normalidad y molalidad”, A. G. T. Editor, México, 1992,  pp. 39.

Bibliografía complementaria:

 
  1. Crank J. “The mathematics of diffusion”, second edition, Oxford science publications, New York, pp 5., 2000

 

Web Bibliografía básica:

 
  1. La Seguridad en los Laboratorios de Prácticas, Universidad de Alcalá, 1995, Comisión de Seguridad y Salud Laboral                                                                                                        http://www2.uah.es/edejesus/seguridad.htm

  2. Ósmosis                                                                                      http://www.unad.edu.co/curso_biologia/osmosis.htm

 

 

 

 

 

 

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Última modificación: 14 de Diciembre de 2014