Presión osmótica

Qué es la presión osmótica

En términos físicos, equivale a la presión que habría que aplicar sobre la disolución más concentrada para detener por completo el flujo de disolvente hacia ella. Cuanto mayor es la diferencia de concentración entre ambos lados de la membrana, mayor es esa presión. Da igual si el soluto es glucosa, sodio o una proteína: lo que cuenta es cuántas partículas hay disueltas por unidad de volumen, no de qué tipo son.

El término procede del griego ὠσμός (ōsmós), "impulso" o "acción de empujar". Fue el químico escocés Thomas Graham quien, en 1854, acortó los vocablos endosmose y exosmose (acuñados poco antes por el fisiólogo francés Henri Dutrochet para describir la entrada y la salida de líquido a través de una membrana) en la palabra única osmose, de la que deriva la ósmosis actual. La Real Academia Española recoge hoy esa misma raíz griega en su definición del término.

Mecanismo físico

Para que el fenómeno se produzca, la membrana debe dejar pasar el disolvente pero retener el soluto. El agua se desplaza entonces desde el lado más diluido hacia el más concentrado. No existe una fuerza que la empuje activamente en esa dirección; simplemente, el sistema tiende hacia el estado de mayor desorden posible, el de mayor entropía. El proceso continúa hasta que la presión hidrostática generada por la columna de líquido ganada iguala a la presión osmótica, y ahí el flujo neto se detiene.

Van't Hoff formalizó esto de forma matemática: para disoluciones diluidas, la presión osmótica es proporcional a la concentración molar del soluto y a la temperatura absoluta, con una ecuación de la misma forma que la de los gases ideales. La analogía sorprende, porque una disolución y un gas apenas tienen nada en común.

Desarrollo histórico

El fenómeno se documentó por primera vez en 1748, cuando el físico francés Jean Antoine Nollet colocó alcohol y agua a ambos lados de una vejiga animal y observó que el agua la atravesaba con facilidad mientras el alcohol apenas lo hacía. Nollet describió el fenómeno; no llegó a medir la presión que generaba.

Más de siglo y medio después, en 1901, el químico neerlandés Jacobus van't Hoff recibió el primer Premio Nobel de Química de la historia, concedido, entre otros méritos, por establecer las leyes matemáticas que gobiernan la presión osmótica de las disoluciones diluidas.

Diferenciación con otras presiones fisiológicas

No toda presión que mueve agua entre compartimentos corporales tiene origen osmótico. La presión hidrostática de la sangre depende de la fuerza de bombeo del corazón y de la resistencia vascular, sin relación alguna con la concentración de solutos. La presión oncótica, en cambio, sí es un caso particular de presión osmótica: la que generan específicamente las proteínas del plasma, demasiado grandes para atravesar la pared capilar con la misma facilidad que el agua o los iones.

Tampoco debe confundirse con la osmolaridad ni con la osmolalidad, que son formas de cuantificar la concentración de partículas osmóticamente activas (por litro de disolución la primera, por kilogramo de disolvente la segunda). A partir de esas medidas se define la tonicidad de una solución, es decir, si al ponerla en contacto con una célula la hinchará, la encogerá o la dejará indiferente.

Relevancia en los sistemas biológicos

En el organismo, la presión osmótica del plasma se mantiene dentro de un margen muy estrecho gracias a la regulación hormonal del equilibrio hídrico, sobre todo a través de la vasopresina y del mecanismo de la sed. Basta una variación de pocos miliosmoles por litro para activar esos mecanismos. A escala celular, la membrana plasmática se comporta como la membrana de vejiga animal del experimento de Nollet: si el medio que rodea a una célula está más concentrado que su interior, el agua sale y la célula se encoge; si está más diluido, el agua entra y la célula se hincha. Ese comportamiento diferencial es el que da nombre a las disoluciones isotónicas, hipertónicas e hipotónicas.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra ósmosis?

Del griego ὠσμός, "impulso". El químico Thomas Graham acuñó la forma corta osmose en 1854, a partir de los términos endosmose y exosmose que había propuesto antes Henri Dutrochet.

¿Es lo mismo que la presión oncótica?

No. La presión oncótica es solo la fracción de la presión osmótica generada por las proteínas del plasma. La presión osmótica total incluye además a los electrolitos y otras moléculas pequeñas, mucho más numerosas.

¿Por qué se dice que es una propiedad coligativa?

Porque, junto con el descenso crioscópico, el aumento ebulloscópico y el descenso de la presión de vapor, depende exclusivamente del número de partículas disueltas, sea cual sea su naturaleza. Una disolución de glucosa y otra de urea, a igual concentración molar, generan en teoría la misma presión osmótica pese a tratarse de moléculas muy distintas. En los electrolitos el cálculo se complica, porque cada molécula se disocia en varias partículas: el cloruro sódico, por ejemplo, se separa en dos iones, de modo que su presión osmótica real duplica a la esperada por su concentración molar simple. Van't Hoff tuvo que introducir un factor de corrección, hoy llamado factor de van't Hoff, que el químico sueco Svante Arrhenius explicaría pocos años después con su teoría de la disociación electrolítica.

¿Qué diferencia hay entre osmolaridad, osmolalidad y tonicidad?

La osmolaridad cuenta partículas por litro de disolución; la osmolalidad, por kilogramo de disolvente, una diferencia mínima en la sangre pero relevante en laboratorio. La tonicidad añade un matiz biológico: solo tiene en cuenta los solutos que no atraviesan libremente la membrana celular, los únicos capaces de generar un movimiento neto de agua.

Referencias

1. Real Academia Española. Ósmosis. Diccionario de la lengua española.
2. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Equilibrio hidroelectrolítico. MedlinePlus en español.
3. Garritz A. Jacobus Hendricus van't Hoff. Premio Nobel hace cien años. Educación Química, UNAM.
4. Presión osmótica. Wikipedia, la enciclopedia libre.