FACULTAD CIENCIAS QUÍMICO BIOLÓGICAS

“QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO”

Materia: Fisicoquímica Básica

Docente: Luis Humberto Cach Piste

Trabajo: Experimento de la Ósmosis

EXPERIMENTOS DE LA ÓSMOSIS

Introducción:

Comprender los términos claves es crucial para entender lo que está sucediendo durante los experimentos de ósmosis con osos de goma. La ósmosis ocurre cuando los líquidos fluyen a través de una membrana semipermeable desde un ambiente de hipertónico a hipotónico. Esta definición también necesita una explicación. Las membranas semipermeables permiten que algunas cosas pasen a través de ellas (más frecuentemente los líquidos) pero otras no. Hipertónico e hipotónico son términos comparativos: las soluciones hipertónicas tienen una mayor concentración de solutos, mientras que los hipotónicos tienen una concentración relativamente más baja. La difusión es el movimiento activo de una sustancia de hipertónica a hipotónica, hasta que una solución isotónica (concentración igual) sea alcanzada.

Para que la célula funcione eficientemente, debe mantenerse en un ambiente estable conocido como homeostasis. Para mantener este equilibrio existen mecanismos para el transporte selectivo de materiales hacia el interior o exterior de la célula. Las membranas de la célula son selectivamente permeables, permitiendo el paso de algunas sustancias o partículas (moléculas, átomos, o iones), e impidiendo el paso de otras. Esta selectividad se debe a la capa doble de fosfolípidos de la membrana. La manera en que las moléculas pasan por la membrana depende en parte de la polaridad de las mismas. Las moléculas hidrofóbicas, o no polares, pasan con relativa libertad a través de la capa de lípidos, mientras que moléculas hidrofílicas, o polares, incluyendo el agua, y las moléculas de mayor tamaño, pasan a través de canales formados por proteínas transportadoras. La regulación del transporte de las moléculas, o la dirección en que se mueven depende de su gradiente de concentración (diferencia en concentración entre dos lugares).

Las moléculas se mueven constantemente debido a su energía cinética y se esparcen uniformemente en el espacio disponible (llamado movimiento browniano, fuerza motriz de la difusión).Difusión se define como el movimiento natural de las partículas de un área de mayor concentración a un área de menor concentración hasta alcanzar un equilibrio dinámico, en el cual el movimiento neto de partículas es cero. La difusión no requiere gasto de energía por parte de la célula y por lo tanto es un movimiento pasivo. Cuando la célula transporta sustancias en contra de un gradiente de concentración (de un área de menor concentración a un área de mayor concentración) se requiere energía (ATP) y sucede movimiento activo.

El componente principal de la célula es el agua, que actúa como solvente (el agente que disuelve) de solutos orgánicos e inorgánicos. El movimiento de agua a través de una membrana selectivamente permeable se llama osmosis (difusión de agua) y sucede siempre del área de mayor concentración de agua (con menor concentración de soluto) al área de menor concentración de agua (con mayor concentración de soluto). El agua se moverá entonces, a favor de un gradiente de concentración hacia el área de mayor concentración de soluto (donde hay una menor concentración de moléculas de agua libres). Cuando la célula contiene una concentración de solutos mayor que su ambiente externo, se dice que la célula está en una solución hipotónica, y como consecuencia, el agua entra a La célula causando que se expanda.Si la concentración de solutos es mayor fuera de la célula, se dice que la célula está en una solución hipertónica; la célula pierde agua y se encoge. Si las concentraciones de soluto son iguales en ambos lados de la membrana, se dice que la célula está en una solución isotónica, donde el movimiento neto es cero.

Las células animales funcionan óptimamente en ambientes isotónicos. En las células vegetales, sin embargo, cuando la vacuola se llena de agua, ésta ejerce presión contra la pared celular hasta llegar a un punto donde se impida que entre más agua (presión de turgencia) y la célula se encuentra túrgida (firme), lo cual es el estado ideal de estas células. Por otra parte, si la célula vegetal pierde agua, la célula sufre plasmólisis al separarse la membrana celular de la pared celular, lo cual suele ser letal para la célula.

Objetivo:Observar el fenómeno de la osmosis por medio de experimentaciones con materiales naturales y artificiales en

los diferentes tipos de soluciones.

EXPERIMENTACIÓN CON REMOLACHA (MATERIAL NATURAL)

Llevaremos a cabo un experimento para demostrar las diferencias entre solución isotónica, hipertónica e hipotónica.

Para esto utilizaremos trozos de la remolacha (Beta vulgaris), cuyas células almacenan en la vacuola central el pigmento violeta betacianina. Y varias sustancias tales como la sal, el azúcar, el detergente comercial y la acetona en diferentes concentraciones.

Nuestra idea se basa en que las soluciones hipotónicas no se afectan en mucho porque los vegetales poseen pared celular que contrarresta la presión de turgencia y evita la lisis osmótica celular, pero las hipertónicas posiblemente hagan que el líquido intracelular salga al exterior evidenciándose por pérdida de pigmentos.Materiales:

Cortesitos de remolacha Agua Sal

Azúcar Detergente o acetona Frasquitos o tubos de ensayo

Instrucciones:

1.- Se cortan seis pedazos de remolacha (15 mm de largo) con un sacabocado y se colocan en tubos de ensayo o frascos rotulados del 1 al 6.

2.-Se prepara agua muy salada (tipo 80% P/V) o sea 80 gramos de sal por cada 100 ml de agua) Agua medianamente salada (15 ó 20% P/V)

Preparados de azúcar (uno al 80% y otro al 15%) junto con el agua. De la misma manera se prepara detergente líquido o acetona (comercial) al 20% o 30 % P/V.

3.-Luego a cada tubo se le agregan estas soluciones hasta sobrepasar 2 veces el tamaño del trozo de remolacha.

De esta manera tendremos 9 frascos remolacha/solución:1. Agua sola 2. Sal 15% 3. 0.9% P/V de sal4.Sal 60-80% 5. Azúcar 15%

6. Azúcar 60-80% 7. 0.9% P/V de Azúcar8.Detergente 30% (control positivo) daña la membrana 9.Acetona (control positivo) daña la membrana.

Para luego comparar la perdida de pigmentos. La concentración fisiológica de sales de la remolacha que es como 0.9% P/V de azúcar y de sal.

EXPERIMENTOS CON OSOS DE GOMA (MATERIAL ARTIFICIAL)

Usar los osos de goma es una gran forma para encontrar interesante y comprender el proceso de la ósmosis (algo sobre estos caramelos de color brillante que será cautivador para los jóvenes estudiantes). Además, en los experimentos de ósmosis con los osos de goma, éstos se hinchan hasta varias veces su tamaño normal, lo que puede ser muy divertido e inesperado.

Composición del oso de goma:

Los osos de goma están hechos de gelatina y agua, comenzando como un líquido y enfriándose para convertirse en una solución masticable y gomosa. Este es un resultado de la presencia de gelatina, cuyas moléculas son como cadenas y crean una matriz sólida.

Experimento con osos de goma: agua del grifo.

Un experimento de ósmosis con osos de goma consiste en remojarlos durante la noche en agua corriente. Para realizar este experimento, primero deberías hacer que los estudiantes midan la altura, el ancho y la profundidad del oso de goma y que registren esta información en sus libros de laboratorio. Coloca los osos de goma en vasos de agua (uno por estudiante) y aparta. Luego discute las hipótesis: ¿que piensan los alumnos que sucederá a los osos? Al día siguiente, los osos se habrán ampliado, a medida que el agua se haya movido por difusión a través de la membrana semipermeable del oso para alcanzar un estado isotónico, donde la concentración de las moléculas de agua dentro y fuera del oso serán las mismas. Pide a los estudiantes que

midan los osos de nuevo y calcula el porcentaje de crecimiento.

Experimento con osos de goma: agua salada.

Lleva a cabo el mismo experimento, pero esta vez remojando los osos de goma en agua salada. Una vez más pide a los estudiantes predecir el resultado: ¿la adición de sal cambiará el resultado del experimento de alguna manera? Si empapas en agua salada los osos de goma ampliados en el agua, éstos se encogerán, ya que la ósmosis hará que el agua salga del oso de goma. Sin embargo, si empapas nuevos osos de goma en agua salada, se reducirán enormemente, ya que la construcción de la goma de los osos los hará sostener su forma y tamaño, en su mayor parte, aun cuando el agua salga del oso.

EXPERIMENTO DE LEY DE LOS GASES IDEALES

Introducción:

Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. Las partículas de un gas ideal se mueven libremente y no tienen atracción entre ellas, por lo que no pueden convertirse en líquidos o sólidos, las partículas de los gases reales se atraen entre sí y se pueden convertir en líquidos y sólidos.

El modelo de los gases ideales tiene dos ventajas: los gases reales se parecen al modelo ideal cuando las temperaturas son altas y las presiones bajas

El modelo de gas ideal tiende a fallar a temperaturas menores o a presiones elevadas, cuando las fuerzas intermoleculares y el tamaño intermolecular es importante. También por lo general, el modelo de gas ideal no es apropiado para la mayoría de los gases pesados, tales como vapor de agua o muchos fluidos refrigerantes. A ciertas temperaturas bajas y a alta presión, los gases reales sufren una transición de fase, tales como a un líquido o a un sólido. El modelo de un gas ideal, sin embargo, no describe o permite las transiciones de fase. Estos fenómenos deben ser modelados por ecuaciones de estado más complejas.

El modelo de gas ideal ha sido investigado tanto en el ámbito de la dinámica newtoniana (como por ejemplo en "teoría cinética") y en mecánica cuántica (como "partícula en una caja"). El modelo de gas ideal también ha sido utilizado para modelar el comportamiento de electrones dentro de un metal

(en el Modelo de Drude y en el modelo de electrón libre), y es uno de los modelos más importantes utilizados en la mecánica estadística

En condiciones normales tales como condiciones normales de presión y temperatura, la mayoría de los gases reales se comporta en forma cualitativa como un gas ideal. Muchos gases tales como el nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, gases nobles, y algunos gases pesados tales como el dióxido de carbono pueden ser tratados como gases ideales dentro de una tolerancia razonable.

Objetivo:

Conocer la ley de los gases ideales cómo se lleva a cabo la presión y volumen de un gas a temperatura constante utilizando un experimento de una botella que respira.

En este experimento intentaremos demostrar la presión y volumen de un gas a temperatura constante de la ley de los gases ideales.

Materiales:

Un par de cañitas de refresco Dos globos Cinta aislante Una botella de plástico Guantes de látex

Un popote Hoja de papel Plastilina

Instrucciones:

Con el par de cañitas de refresco, dos globos y cinta aislante construiremos una parte de nuestro aparato respiratorio. La botella de plástico representa la caja torácica (el lugar donde están los pulmones), la cañita de refrescos la tráquea. Los globos representan los pulmones y el guante el diafragma (el principal musculo responsable de la respiración

Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).