Osmómetro

Archiu:Osmomètre de DUTROCHET (Etat initial).PNG

Osmómetro de Dutrochet

Archiu:Pfeffer Osmotische Untersuchungen-5-3.jpg

Osmómetro de Pfeffer.

La definició de osmómetro ha evolucionat a través del temps. En un principi un osmómetro era un aparat que s'amprava per a medir la pressió osmótica entre una solució i un solvent: actualment també es denomina osmómetro als aparats utilisats per a determinar l'osmolaridad de les solucions, és dir, les concentracions efectives de soluts que causen la pressió osmótica, alguns dels quals no ampren mides de pressió osmótica sino unes atres propietats coligativas que conduïxen a resultats més exactes.

Història

El primer osmómetro va ser inventat pel fisiólogo francés Henri Dutrochet en 1828. L'aparat és molt simple, i consta d'un got ple de solvent o d'una solució diluïda. En un atre recipient en forma d'embut invertit es coloca una membrana semipermeable en la boca més ampla, i en l'atra boca es conecta un tubo capilar llarc. Dins d'este recipient es coloca la solució concentrada i s'introduïx en l'atre got de manera que la membrana quede en contacte en abdós solucions. En produir-se la dissolució del solvent en la solució concentrada, el seu nivell pressionarà sobre el tubo capilar fins que la pressió hidrostàtica produïda compense la pressió osmótica.

Dutrochet no realisava medicions precises, sino que el seu aparat s'utilisava per a visualisar el fenomen. Els primers experiments de precisió varen ser realisats per l'alemà Wilhelm Pfeffer en 1877, qui va construir un osmómetro perfeccionant el model de Dutrochet.

En les dos primeres décades de el XX les tècniques per a medir la pressió osmótica varen millorar. Frazer i colaboradors varen treballar entre 1916 i 1921 en el disseny d'un osmómetro d'alta pressió. Varen millorar els dispositius porosos a on es depositava el ferrocianuro de coure, capaços de soportar grans pressions. El osmómetro de Frazer dispon d'un sofisticat mecanisme per a medir els canvis de pressió, basant-se en els canvis de resistència elèctrica dels metals en contacte en la solució, o el canvi de l'índex de refracció de l'aigua, en lloc de l'usual manómetro de mercuri. En este aparat Frazer va conseguir medicions de pressió osmótica de l'orde de 273 atmòsfera.

En eixa mateixa época, G. S. Hartley va introduir una nova tècnica que permetia major aforro de temps en la medició de la pressió osmótica. Ocorria que les medicions en osmómetros ordinaris estaven subjectes a una llarga espera, perque el fluix osmótico és un procés de transport llent. La modificació de Hartley va ser molt simple i efectiva: consistix en conseguir en forma immediata l'equilibri, aplicant una pressió per a que el fluix osmótico siga cancelat. Esta modificació va disminuir considerablement el temps en el registre de les mides de la pressió osmótica.

L'obtenció de bons equips durant la década de 1920 va fer possible l'exitosa determinació dels pesos moleculars de macromoléculas, com polímeros, proteïnas i polisacàrits.

Tipos de osmómetros de membrana

Osmómetro estàtic

L'aparat més simple és el de Dutrochet. En el moment en que s'aplega a un equilibri, per mig de la medició de l'altura de la columna de solució concentrada és possible determinar la pressió osmótica:

$\Pi =P_h=\rho \cdot g\cdot h$

a on:

• Π és la pressió osmótica.
• P_h la pressió hidrostàtica.
• ρ la densitat de la solució concentrada.
• g l'acceleració de la gravetat.
• h l'altura de la columna de solució concentrada.

Una volta determinada la pressió osmótica, aplicant l'equació de Van Hoff, és possible calcular la concentració de solut (o la diferència de concentracions entre abdós solucions:

$\Pi =c\cdot R\cdot T$

Osmómetro dinàmic

Els osmómetros estàtics requerixen molt temps per a poder realisar la llectura de les altures que alcancen les solucions dins del tubo capilar, ya que el solvent es difon llentament en la solució més concentrada aplegant a l'estat d'equilibri despuix d'una o dos hores. Per este motiu el sistema va ser deixat de costat pels investigadors. Gràcies a l'invenció del osmómetro dinàmic ha segut possible recuperar la medició de la pressió osmótica en una tècnica analítica.

Els osmómetros dinàmics es basen en la medició de chicotetes diferències de pressió a abdós costats de la membrana semipermeable que separa les dos solucions de diferent concentració. Com els estàtics, estan formats per dos cambres separades per una membrana semipermeable. En una de les cambres es coloca el solvent i en l'atra una solució. La diferència respecte dels models estàtics radica en el método de llectura de la pressió osmótica.

Per eixemple, en un tipo molt amprat de osmómetro dinàmic, la pressió osmótica es medix per mig d'una bombeta d'aire situada en la cambra del solvent. L'aparició de la pressió osmótica en la membrana es transmet a totes les parts del líquit (principi de Pascal), produint una deformació de la microburbuja d'aire, que pot ser detectada i mida per mig d'un raig de llum que la travesse i incidixca despuix en una cèlula fotoeléctrica.

Una volta detectada la diferència de pressió s'actua automàticament per mig d'un motor servo sobre un depòsit mòvil ple de solvent conectat per mig d'un tubo capilar a la cambra de solució, baixant-ho fins a conseguir, per mig de disminució de la pressió hidrostàtica, compensar l'excés de pressió del solvent per la pressió osmótica. El depòsit deixa de desplaçar-se quan es detecta que la microburbuja recupera la seua forma original. D'esta manera, en pocs minuts és possible obtindre una medició de la pressió osmótica.

Els osmómetros dinàmics han permés l'automatisació dels anàlisis, i s'ampren de manera rutinària en molts laboratoris per a determinar la concentració de solucions.