Elementare8acqua salata

congelamentopressione osmotica

Opportuno schermo completo-cliccare se serve

Perché l’acqua di mare,salata, congela sotto 0°C mentre l’acqua dolce,di fiumi,laghi.rubinetto, congela a 0°C ?

Perché l’acqua salata quando inizia a congelare non congela sempre in tutta la sua massa,volume ?

Osservazioni sperimentali:acqua dolce congela a 0°C

Acqua liquida Acqua solida:ghiaccio

Temperatura >0°C Temperatura =< 0 °C

Osservazioni sperimentali:acqua salata congela a temperature inferioriallo 0°C in proporzione alla concentrazione di Sali presenti(valori approssimati per motivi didattici…)

C=1

-2°C

C=2

-4°C

C=3

-6°C

C=4

-8°C

C=5

-10°C

concentrazione

temperatura

1 5

-2C

-10C

A –2°C l’acqua salata comincia a congelare:il sale rimane nell’acqua noncongelata e la concentrazione quindi aumenta:il congelamento non procede

finchè la temperatura non si abbassa ulteriormente (es.-4°C):allora altraacqua congela aumentando ancora la concentrazione salina nel residuoche non può congelare se la temperatura non scende ancora (es. a -6°C)

e così fino ad eventuale completo congelamento

Congela a -4°C

ghiaccio

Congela a -6°C

ghiaccio

Acqua salata con C=16congela a -2°C

ghiaccio

Acqua di raffreddamento nel circuito del motore,tergicristallo:potrebbe congelare se la temperatura ambientale dovesse scendere sotto lo °C (inverno…):per evitare tale inconveniente si prepara una miscelacontenente acqua e sostanze di vario tipo che con la loroconcentrazione abbassano il punto di congelamento della miscelatanto più quanto più risulta concentrata la soluzione

motore

Circuito di raffreddamento motore

Perché bere acqua salata non disseta, anzi produce disidratazione?Perché certe piante e animali possono vivere in acqua salata(mare)

e altri morirebbero?

Soluzione di acqua e soluto (es.zucchero,sale..)

Livello uguale nei due vasi

Membrana di separazione permeabilealle molecole di acqua e di soluto

Passaggio reversibile attraverso la membrana e mantenimento omogeneità e livello

Soluzione di acqua e soluto (es.zucchero,sale..)uguale concentrazione nei due ambienti

Livello uguale nei due vasi

Membrana di separazione semipermeabile:permeabilesolo alle molecole di acqua nei due sensi

Passaggio reversibile dell’acqua attraverso la membrana e mantenimento omogeneità e livello

Situazione iniziale:vasi contenenti solo acquaseparati da membrana semipermeabile,che permette solo ilpassaggio bidirezionale del solvente (acqua) ma impedisce

il passaggio del soluto

Introducendo un soluto in un ramo dello strumentosi osserva una variazione di livello nei due rami:si innalza nel ramo contenente acqua e solutoe si abbassa nel ramo contenente solo acqua:il dislivello aumenta con l’aumentare dellaconcentrazione del solutosoluto…come mai ?…come mai ?

soluto

dislivello

soluto

dislivello

Ipotesi:la pressione esercitata sulla membrana da entrambe le parti risultaequilibrata se esiste un passaggio bidirezionale contemporaneo di molecoledi solvente e di soluto:i livelli delle colonne non cambiano:se il passaggio avviene solo da solvente a soluzione,si crea un accumulodi solvente nel ramo contenente il soluto e la colonna aumenta di livello:la nuova pressione idrostatica esercitata sulla faccia della membrana rivoltaverso la soluzione deve essere equilibrata da una nuova pressione cheintegra quella del solo solvente la cui colonna è diminuita:la nuova pressionesi definisce Pressione osmotica:si verifica che tale pressione variacon la natura del solvente e con la concentrazione del soluto(apparentemente non dipende dalla natura del soluto)

Pressione = K*c

Praticamente se esiste una separazione semipermeabile tra due diversiambienti con diversa concentrazione (esempio liquido extracellulare

e liquido intracellulare separati da membrana cellulare semipermeabile)si verifica un flusso di solo solvente (acqua) dall’ambiente con soluzione

più concentrata a quello con soluzione meno concentrata:la elasticitàdella membrana può influire sul fenomeno…

Liquido intracellulare più concentratosolvente entra e rigonfia la cellula(anche fino a farla scoppiare):esempioemolisi e iniezioni non fisiologiche…

Liquido extracellulare (acqua salata bevuta) più concentrato di quellointracellulare:richiama acqua dall’interno della cellula, disidratandola

Concentrazione maggiore esterna

Concentrazione maggiore interna

Concentrazioni uguali:equilibrio osmotico

Bere quindi acqua salata non disseta perché non può essere assorbitadalle cellule che hanno una concentrazione inferiore

Così solo le piante e gli animali che riescono a mantenere unaconcentrazione intracellulare superiore a quella dell’acqua marinapossono vivere nel mare o in luoghi salmastri (come le spiagge):altre piante o animali morirebbero (e quindi non li troviamo nel mare)

Bassa concentrazione acquasimileconcentrazione nel pescepuò vivere in equilibrio con ambiente

Alta concentrazione acquabassa concentrazione nel pescenon può essere in equilibrio:migra…

Esempio migrazione salmoni per cambiamento osmotico durante la vita

Torrente e fiume con concentrazione crescente da sorgente a foce

Mare con elevata concentrazione

Salmone appena nato presso sorgente:organismocon bassa concentrazione in equilibrio con ambiente

Crescendo, aumenta la concentrazione interna e quindi scende verso zone più concentrate finchègiunge al mare ove rimane per alcuni anni inequilibrio con concentrazione ambiente

Cambiamento di concentrazione interna stimola il salmone adultoa cercare ambienti sempre meno concentrati, più adatti al suoambiente interno:risale il fiume,il torrente ,fino alla sorgente:depone le uova…finsice il suo ciclo vitale

Zona salmastra

Terreno normale

Pianta con elevata concentrazionein equilibrio con ambiente:prolifera

Pianta con bassa concentrazionein equilibrio con ambiente:prolifera

La pianta produce semi che cadononel terreno e producono altra pianta

La pianta produce semi che cadononel terreno e producono altra piantama se cadono in zona salmastramuoiono:selezione

Un animale marino può cambiare zona se non compatibile con proprio internouna pianta non può farlo:se seme cade in zona inospitale, muore