Volume 1

10. Pressione osmotica 4 acqua Se mettiamo una goccia di inchiostro in un bicchiere contenente acqua distillata, osserviamo che in breve tempo le molecole di inchiostro si disperdono in tutto il recipiente e l acqua assume una colorazione uniforme (Fig. 10.6), avviene cioè un processo di diffusione perché le molecole di inchiostro si spostano dalla zona a maggiore concentrazione verso quelle a minore concentrazione; nello stesso tempo anche le molecole di acqua si spostano verso la zona a minore concentrazione di acqua e quindi a maggiore concentrazione di soluto (inchiostro). Alla fine il sistema raggiunge un equilibrio dinamico e l inchiostro si disperde uniformemente nell acqua. Poniamo ora un ostacolo al movimento delle particelle di soluto (Fig. 10.7) utilizzando una membrana semipermeabile che consenta il passaggio delle sole molecole di solvente l acqua ma non del soluto inchiostro. Nel lato A abbiamo inserito acqua pura e inchiostro, nel lato B solo acqua pura. Le particelle di inchiostro tenderebbero a passare dal lato A al lato B del recipiente, ma sono ostacolate dalla presenza della membrana: solo le molecole di acqua possono spostarsi nel lato A. Il dislivello di altezza h instaura una pressione idrostatica che controbilancia quella esercitata dal solvente sulla membrana. Se sul lato A viene sistemato un pistone con cui si possa esercitare una pressione uguale e contraria a quella osmotica, il livello dei due lati rimane invariato e quindi non si ha movimento delle molecole di acqua. Essendo una proprietà colligativa, la pressione osmotica dipende dal numero di particelle di soluto presenti in soluzione, dal volume V della soluzione e dalla temperatura T, secondo una relazione uguale a quella che lega la pressione, la temperatura e il volume nei gas perfetti. V = n R T inchiostro sistema in equiulibrio Figura 10.6. B A B A quindi: h = n R T V dove: = pressione osmotica; V = volume; n = numero di moli; T = temperatura; R = costante dei gas (0,0821 l atm/mole ). membrana semipermeabile Figura 10.7. Time out LE SOLUZIONI I fertilizzanti somministrati alle colture vengono sciolti dall acqua presente nel terreno. Questo comporta la formazione e l arricchimento della soluzione circolante nel terreno. Grazie al fenomeno dell assorbimento, cioè alla possibilità del terreno di trattenere gli ioni presenti nella soluzione circolante, gli elementi nutritivi possono così essere assorbiti dalle radici delle piante, attraverso un vero e proprio processo di osmosi che si realizza a livello della parete cellulare del pelo radiale. + + ++ NH4 K ++ Ca - Ca - - + - - Na - - + ++ Na - Complesso adsorbente argilloso - ++ Ca + - - - K + K - Mg Ca Mg H Ca + ++ 140 ++ ++ I colloidi argillosi, che possiedono cariche negative, anioni, trattengono sulla superficie i cationi presenti nella soluzione circolante del terreno. Ogni catione interagisce con le cariche del colloide impegnando un numero di cariche negative uguale a quelle positive possedute. I cationi sono adsorbiti e trattenuti con diversa intensità. L intensità decresce andando dallo ione H+ seguito da Ca++, K+, NH4+, Na+. Passando dalla soluzione circolante al complesso adsorbente argilloso, l interazione è di adsorbimento, mentre quando un catione legato al colloide è sostituito da un altro (con bilanciamento di cariche) proveniente dalla soluzione circolante, l interazione è di doppio scambio.