Introducción

La osmosis es un fenómeno físico relacionado con el comportamiento de un solido como soluto de una solución ante una membrana semipermeable para el solvente pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión simple a través de la membrana, sin "gasto de energía". La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para el metabolismo celular de los seres vivos.

Los objetivos a concordar son los siguientes:

- Reconocer la osmosis y osmosis inversa.
- Ejemplificar usos cotidianos o diarios de la osmosis.
- Definir los conceptos mas complejos del tema.
- Identificar experimentos y funcionamiento de la osmosis a través de videos e imágenes.

Marco Teórico

¿Qué es la osmosis?

La ósmosis u osmosis es un proceso físico-químico que hace referencia al pasaje de un disolvente, aunque no de soluto, entre dos disoluciones que están separadas por una membrana con características de semipermeabilidad. Estas disoluciones, por otra parte, poseen diferente concentración.
Una membrana semipermeable es aquella que contiene poros de dimensión molecular. Como el tamaño de estos poros es muy reducido, sólo pueden atravesar la membrana las moléculas más pequeñas, no así las de mayor tamaño.

Esto quiere decir que, si una de estas membranas se encarga de separar un líquido y de dividirlo en dos particiones, se producirán diversos fenómenos que se explican a partir de las nociones de potencial electroquímico y difusión simple.
El primer concepto está vinculado a que, al sumar el potencial de los componentes de una solución, el resultado será superior al de los componentes químicos de cada uno de ellos. Debido a esta falta de equilibrio, las partículas solventes fluirán hacia la zona que tenga menor potencial, algo que se conoce como presión osmótica mensurable. El solvente, por su parte, se dirigirá rumbo al soluto para conseguir un equilibrio del potencial o para lograr que la presión hidrostática pueda equilibrar la presión osmótica.

Más exactamente podemos determinar que existen dos clases de ósmosis claramente diferenciadas. Así, en primer lugar, hallamos el llamado fenómeno de la ósmosis directa que es aquel proceso de tipo natural que tiene lugar en todas las células vivas y tiene como resultado que se consiga la extracción de agua pura de lo que es el medio ambiente.

Y luego, en segundo lugar, nos encontramos con la ósmosis inversa. Esta no es un fenómeno fruto de la Madre Naturaleza sino que es un proceso inventado por el propio ser humano y que consiste en “darle la vuelta” al anterior tipo de ósmosis. De ahí que el fin que persigue es conseguir agua purificada tomando como punto de partida un área de agua salada o impura.

La manera de alcanzar dicho objetivo es llevando a cabo la presión propiciando que se produzca así el paso del agua a través de lo que es un membrana semipermeable. Y todo ello en sentido contrario al que tiene lugar de manera natural.
Entre los ejemplos que podemos establecer para comprender el proceso de la ósmosis inversa se encuentran algunos tan sencillos como el que se utiliza para concentrar lo que es el suero del queso o removerle el alcohol a la cerveza así como el agua para el riego.

Es importante destacar que la ósmosis es un fenómeno que tiene una gran importancia en la fisiología de las células de los seres humanos y de los animales.

El agua destilada y el agua filtrada por osmosis inversa (OR)

El agua es un fuerte disolvente; por eso contiene elementos invisibles como minerales, oxígeno, nutrientes, desechos orgánicos, polutantes, etc. El agua pura, libre de cualquier sustancia es antinatural y se podría comparar con un hueco dentro de la atmósfera. Este hueco absorbe todo lo que lo rodea hasta que la presión se iguala con la del medio ambiente. Lo mismo sucede con el agua pura que absorbe todos los elementos a su alrededor, hasta el punto en que se satura y se homogeniza con el medio en que se encuentra y pierde su capacidad de disolver más sustancias.

Desde la creación del planeta tierra, el agua de lluvia ha extraído los minerales de las montañas y valles para llevarlos al océano. El agua del mar está saturada de ciertos minerales desde hace milenios, sin embargo, los ríos continúan llevándole minerales. El resultado de esto lo podemos ver en el fondo del océano donde hay todas estas formaciones o depósitos de minerales. Si supiéramos extraer los minerales del fondo del océano seríamos muy ricos.

Tanto el agua destilada como el agua filtrada por osmosis inversa (OR), carecen de minerales a tal punto que se asemejan al “agua pura”. Esta “agua pura” debería tener un pH de 7, pero no es así. Su pH es ácido. La razón de este fenómeno es que el “agua pura” absorbe monóxido de carbón de la atmósfera. A pesar de que su pH es ácido no contiene minerales ácidos. Si el “agua pura” se guarda en una botella de plástico, adquiere el olor del plástico. Por esta razón estos dos tipos de agua deberían ser puestos en botellas de vidrio o de un plástico especial, que impida la entrada de monóxido de carbón. La Coca Cola fue originalmente embasada en botellas de vidrio. Luego vino la botella de plástico en la cual pierde efervescencia. Más tarde mejoraron la calidad de las botellas de plástico, pero de todas maneras las botellas de Coca Cola deberían tener fecha de vencimiento. El monóxido de carbón pasa a través del plástico lo que hace que el “agua pura” se vuelva ácida.

Uso como agua potable:

Cada vez es más frecuente el uso de la desalinización para producir agua para consumo humano, y la tendencia probablemente continuará conforme aumenta la escasez de agua a causa de las presiones que produce el crecimiento demografico, la sobreexplotación de los recursos hídricos y la contaminación de otras fuentes de agua.

Los sistemas de desalinización actuales están diseñados para tratar tanto el agua estuarina, costera y marina, como también aguas salobres interiores (tanto superficiales como subterráneas).
El agua producida mediante la osmosis inversa es “agresiva” para los materiales utilizados, por ejemplo en la distribución del agua y en las tuberías y dispositivos de fontanería domésticos.
Los materiales generalmente utilizados en las instalaciones domésticas pueden ser atacados por estas aguas agresivas, por este motivo también después de la desalación se suele estabilizar el agua. Este proceso se hace sustancias químicas como carbonato cálcico y magnésico con dióxido de carbono. Una vez aplicado este tratamiento, el agua desalinizada no debería ser más agresiva que el agua de consumo habitual.

El agua desalinizada suele mezclarse con volúmenes pequeños de agua más rica en minerales para mejorar su aceptabilidad y, en particular, para reducir su agresividad. Algunas aguas subterráneas o superficiales pueden utilizarse, tras un tratamiento adecuado, para mezclar en proporciones mayores y pueden mejorar la dureza y el equilibrio iónico.

Ejemplos de uso cotidiano:

Fermentación de la cerveza: La cerveza fermentada con un bajo contenido alcohólico no posee ni un sabor ni un aroma satisfactorios. Por lo que es mejor producir una cerveza con un contenido alcohólico normal o alto y reducir o eliminar dicho contenido posteriormente.

El proceso de la desalcoholización de la cerveza se basa en el hecho de que algunas membranas retienen difícilmente el etanol.

La cerveza se bombea hacia la membrana de ósmosis inversa obteniéndose por un lado un permeado formado por agua, la mayor parte del alcohol y algunos ácidos orgánicos de bajo peso molecular y por otro un concentrado de cerveza. El agua no destilada, junto con los componentes de bajo peso molecular se mezclan de nuevo con la cerveza concentrada, dando lugar a la cerveza con bajo contenido en alcohol.

Jugos azucarados: Con la ósmosis inversa se puede preconcentrar los jugos azucarados antes de su evaporación para eliminar gran parte del agua que poseen. Así se puede reducir consumos energía y aumentar capacidad de evaporación.

Diálisis: Es un proceso mediante el cual se extraen las toxinas y el exceso de agua de la sangre, normalmente como terapia renal sustitutiva tras la pérdida de la función renal en personas con fallo renal; el proceso en sí se trata de limpiar la sangre. 

La diálisis trabaja con el principio de la difusión de soluto a lo largo de un gradiente de concentración a través de una membrana semipermeable. En todos los tipos de diálisis, las plaquetas pasa en un lado de una membrana semipermeable, y un líquido de diálisis pasa en el otro lado. Alterando la composición del líquido de diálisis, las concentraciones de solutos indeseados, (principalmente potasio y urea), en el líquido son bajas, pero los solutos deseados, (por ejemplo sodio), están en su concentración natural encontrada en la sangre sana, o en el caso de bicarbonato, mayor, para neutralizar la acidiosis que está presente a menudo.

Tipos de diálisis: 

Hay dos tipos principales de diálisis, de hemodiálisis y de diálisis peritoneal. La hemofiltración no es en sentido estricto un tratamiento de diálisis, pero es extremadamente similar. Otro tipo de diálisis que se está usando es la hemodiafiltración.

Hemodiálisis:

En hemodiálisis, la sangre del paciente se pasa a través de un sistema de tuberías (un circuito de diálisis), vía una máquina, a una membrana semipermeable, (el dializador) que tiene líquido de diálisis corriendo en el otro lado. La sangre limpiada es entonces retornada al cuerpo vía el circuito. La ultrafiltración ocurre aumentando la presión hidrostática de la sangre en el circuito de diálisis para hacer que el agua cruce la membrana bajo un gradiente de presión. El proceso de la diálisis es muy eficiente, permitiendo que el tratamiento sea ejecutado intermitentemente, generalmente tres veces por semana, pero a menudo volúmenes bastante grandes de líquido deben ser eliminados en una sesión que a veces puede ser exigente para el paciente y su familia.

Diálisis peritoneal: 

En la diálisis peritoneal, una solución estéril especial corre a través de un tubo a la cavidad peritoneal, la cavidad abdominal alrededor del intestino, donde la membrana peritoneal actúa como membrana semipermeable. El líquido se deja allí por un período para absorber los residuos, y después se quita a través del tubo vía un procedimiento estéril. Esto generalmente se repite un número de veces durante el día. En este caso, la ultrafiltración ocurre vía ósmosis, pues la solución de diálisis se provee en varias fuerzas osmóticas para permitir un cierto control sobre la cantidad de líquido a ser eliminado. El proceso de diálisis, en este caso, es menos eficiente que en la hemodiálisis, pero el proceso de ultrafiltración es más lento y suave y es realizado en el lugar de habitación del paciente. Esto les da más control sobre sus vidas que una opción de diálisis basada en un hospital o clínica.

Marco Conceptual

Agua destilada: Es aquella a la que se le han eliminado las impurezas e iones mediante destilación. La destilación es un método en desuso para la producción de agua pura a nivel industrial. Esta consiste en separar los componentes líquidos de una mezcla.

Agua filtrada: Se denomina agua potable o agua para consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restricción debido a que, gracias a un proceso de purificación, no representa un riesgo para la salud. Es como el agua destilada pero no desmineralizada por completo.

Saturar: Combinar dos o más sustancias satisfaciendo totalmente las valencias de los átomos que las forman, de modo que las moléculas del compuesto obtenido no posean afinidad alguna disponible, para combinarse con ulterior cantidad de alguno de los elementos que las integran.

Efervescencia: Es el escape de gas de una disolución acuosa. Un ejemplo se ve en las bebidas carbonatadas, en las cuales el gas que se escapa del líquido es el dióxido de carbono. Las burbujas que se ven son producidas por la efervescencia del gas disuelto, que por sí mismo no es visible en su forma disuelta.

Desalinizacion: Proceso mediante el cual se elimina la sal del agua de mar o salobre. Las plantas desaladoras (también conocidas como desalinizadoras, ver nota terminológica) son instalaciones industriales destinadas a la desalación, generalmente del agua de mar o de lagos salados con el propósito de la obtención de agua potable.

Recursos hídricos: Se constituyen en uno de los temas naturales renovables más importante para la raza humana. Tanto es así que las recientes investigaciones del planeta saturno se dirigen a buscar vestigios de agua en otros planetas y lunas, como indicador de la posible existencia de vida en ellos.

Agua salobre: Se llama agua salobre al agua que tiene más sal disuelta que el agua dulce, pero menos que el agua de mar. El agua salobre es típica de los estuarios, y resulta de la mezcla del agua del río con el agua del mar. También se encuentra agua salobre de origen fósil en ciertos acuíferos asociados con rocas salinas.

Fermentación: Es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

Permeabilidad: Es la capacidad que tiene un material de permitirle a un líquido que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado.

Impermeabilidad: Es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

Concentración: Es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente la sustancia que disuelve al soluto, y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A menor proporción de soluto disuelto en el disolvente, menos concentrada está la disolución, y a mayor proporción más concentrada está.

Evaporización: Es un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial.

Equilibrio químico: Es el estado en el que las actividades químicas o las concentraciones de los reactivos y los productos no tienen ningún cambio neto en el tiempo. Normalmente, este sería el estado que se produce cuando una reacción química evoluciona hacia adelante en la misma proporción que su reacción inversa.

Catabolismo: Es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento adecuado de la energía química desprendida en forma de enlaces de alta energía en moléculas de adenosín trifosfato. Las reacciones catabólicas son en su mayoría reacciones de reducción-oxidación.

Anabolismo: Son los procesos del metabolismo que tienen como resultado la síntesis de componentes celulares a partir de precursores de baja masa molecular, por lo que recibe también el nombre de biosíntesis.

Mezclas homogéneas: Son aquellas cuyos componentes no son identificables a simple vista, es decir, se aprecia una sola fase física.

Mesclas heterogéneas: Son aquellas cuyos componentes se pueden distinguir a simple vista, apreciándose más de una fase física.

Solución o disolución: Es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias, que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.

Soluto: Se llama soluto a la sustancia minoritaria que se encuentra en unas disoluciones (aunque existen excepciones) en una disolución. Esta sustancia se encuentra disuelta en un determinado disolvente.

Disolvente o solvente: Es una sustancia que permite la dispersión de otra sustancia en esta a nivel molecular o iónico. Es el medio dispersante de la disolución.

Anexo

Hemodiálisis.

Diálisis peritoneal.

Experimento de purificación del agua con osmosis.

Explicación molecular de funcionamiento de purificación del agua.

Proceso de la diálisis.

Conclusión

Al finalizar el blog me he dado cuenta la importancia que tiene el agua en nuestra vida cotidiana, y hay cosas que uno no se da cuenta que están sucediendo que es la desmineralización del agua, en el caso del hogar el agua potable como también la filtración de la sangre a través de la osmosis. Es decir sin agua no hay vida y lo mejor de todo es que la osmosis la descontamina o en el caso de la diálisis, la sangre es la que se filtran las toxinas.

También pude concluir los objetivos principales que me propuse al tema, si bien es cierto, no tuve la idea de hacer un blog totalmente extenso ya que mucha gente se aburre al leerlo; sino hacer las ideas un poco mas generales y claras.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Ósmosis

http://www.radyobogaz.com/equipos-de-osmosis-inversa-y-los-peligros-ocultos.html

http://www.aguayaire.com/t-11.htm

http://todosalud-tusaludesimportante.blogspot.com/2009/08/osmosis-inversa.html

http://www.mimandote.com/foros/nutricion-dietas/temas/39923-agua-osmosis-inversa-buena-para-salud

http://definicion.de/osmosis/

http://es.wikipedia.org/wiki/Diálisis_renal

NOMBRE: Johan Ordenes Galleguillos
CURSO: Segundo medio A
FECHA: Jueves 19 de Abril, 2012
ASIGNATURA: QuímicaCOLEGIO: Colegio Santa Familia