Ósmosis y Difusión

Práctica 4 - Ósmosis y Difusión

Objetivo:

Observar la difusión y la ósmosis de dos membranas con diferentes soluciones, y comprobar que nuestras suposiciones acerca de estos tipos de transporte son acertadas.

Introducción:

La ósmosis y la difusión son dos tipos de transporte pasivo. Estos  tipos de transporte ocurren entre 2 soluciones y tienen como objetivo igualar las concentraciones de estas.

La difusión es un transporte de solutos a través de la membrana. En este tipo de transporte, el medio más concentrado (hipotónico) viaja al medio menos concentrado (hipertónico) o lo que es igual a decir que viaja a favor del gradiente de concentración. Existen 2 tipos de difusión: la difusión simple y la difusión facilitada.

La difusión simple es el transporte a través de membranas permeables. Aquí, los solutos pueden fluir del interior al exterior de la membrana y viceversa de manera espontánea.  Un ejemplo de este tipo de difusión es el intercambio de gases entre la sangre y los tejidos.

La difusión facilitada es aquella que requiere la ayuda de proteínas llamadas permeasas. Debido a las propiedades químicas de las permeasas y los tamaños moleculares de los solutos, estos no pueden fluir de manera espontánea. En este caso, la velocidad es controlada por la cantidad de permeasas disponibles. Todos los minerales y ciertos aminoácidos son transportados de esta manera.

La ósmosis es el flujo de agua entre 2 líquidos capaces de mezclarse a través de una membrana semipermeable.A diferencia de la difusión, se dice que la ósmosis va en contra del gradiente.  Este proceso es esencial para la supervivencia celular y el metabolismo de los seres vivos. Durante la ósmosis, el disolvente tiende a cruzar la membrana semipermeable por unos poros pequeños,previamente formados por acuaporinas, que solo dejan pasar las moléculas de agua hasta que se logre igualar la cantidad en ambos lados.

Solución hipotónica;esta solución contiene baja concentración de soluto en relación con la concentración del citoplasma . El agua se difunde desde la solución al interior de la célula , provocando el aumento de volumen en ella. En el ser humano un ejemplo sería  la hemólisis que ocurre cuando la membrana de los glóbulos rojos se rompe liberando así hemoglobina.

Solución hipertónica; nos indica que la concentración extracelular es mayor a la intracelular, por lo tanto el solvente tienes que moverse al lugar donde es mayor la concentración del soluto, provocando que la célula se deshidrate.

Solución isotónica; son aquellas donde la concentración del soluto es la misma en ambos lados de la membrana lo cual no altera el volumen de la célula. Un ejemplo son las disoluciones fisiológicas como los sueros que se emplean para reemplazar líquidos en el cuerpo que son la del NaCl al 0.9% o en glucosa al 5.5%.

Material:

• 2 membranas
• Solución de glucosa y colorante a .1 M
• Solución de almidón y NaCl
• 2 Vasos con H2O
• Soporte Universal
• Azul de Metileno
• Probeta llena de agua

Procedimiento:

Para este experimento, se colocaron en cada membrana, una solución distinta, es decir, en la primera se colocó solución de glucosa y colorante y en la segunda solución de almidón y NaCl.

A continuación se tomó la medida de conductividad de los vasos con agua, obteniendo como resultado:

Después se introdujo la primera membrana, la que contiene glucosa, dentro de un vaso con agua y se registra el cambio de conductividad:

En este caso podemos observar que la conductividad no cambió mucho, y podemos insinuar que se llevó a cabo la ósmosis, ya que el agua entró. En esta membrana habíamos tomado como precaución extra colocar un pequeño capilar para comprobar si en realidad había habido un transporte de agua hacia adentro de la membrana. De esta manera vemos cómo iba subiendo el nivel del agua en el capital y podríamos asumir que estaba llevando a cabo la osmosis.

Se introduce la segunda membrana en el segundo vaso con agua y se registra el cambio de conductividad:

Por último se observó un gran incremento, pues se llevó a cabo una difusión en la cual el sodio salió de la membrana y se mezcló con el agua aumentando su conductividad.

Se pueden comprobar los resultados no solo mediante el aparato vernier pero también yodo lugol y nitrato de plata para poder ver si verdaderamente ocurrió la ósmosis o la difusión, como se explica más adelante en el texto.

Como ejemplo final de la ósmosis y difusión, tenemos una probeta llena de agua a la cual le agregaremos unas pocas gotas de azul de metileno. Nosotros hacemos esto para poder ver de una manera más clara cómo funciona la difusión. El azul de metileno busca llenar todo el agua de su color usando simplemente difusión. Al cabo de unos segundo, el agua ya será de color azul y el colorante habrá alcanzado todos los rincones de la probeta.

Podemos entonces concluir que el cloruro de sodio, al ser una molécula lo suficientemente pequeña para cruzar la segunda membrana, al entrar en contacto con el agua del vaso de precipitados, se disocia, y el sodio al ser un metal que se esparce por toda la solución, aumenta la conductividad en el fluido. Sin embargo en la primera membrana, la glucosa al ser una molécula demasiado grande no es capaz de atravesar la membrana, razón por la cual la presión osmótica provoca el movimiento del cuerpo de agua al interior de la membrana para equilibrar las concentraciones haciendo que el contenido de la membrana se eleve por medio del capilar, ya que al aumentar su volumen, el líquido con glucosa y colorante es forzado a subir.

Y para poder demostrar que el sodio se movió de la membrana al recipiente, añadimos nitrato de plata el cual al encontrarse con el cloruro de sodio disociado tiene la propiedad de formar nuevos enlaces cambiando la manera en la cual los rayos de luz la atraviesa cambiando de ser incoloro a verse como una pasta blanquecina. por el otro lado, para comprobar que el almidón al ser demasiado grande como soluto para poder cruzar la membrana, colocamos el contenido de la membrana en una caja de petri y posteriormente añadimos yodo lugol el cual al unirse a las glucosas que conforman el almidón, lo tiñe de un color azul opaco. En cambio, no es necesario teñir nada en la membrana de glucosa, ya que de haber podido cruzar la membrana, el agua del recipiente tendría el mismo tono que el de la glucosa dentro de la membrana, haciendo a la glucosa y al almidón moléculas osmóticamente eficaces ya que promueven la ósmosis a diferencia de la molécula osmóticamente ineficaz como lo es el cloruro de sodio.

Este experimento nos sirvió para  llegar a la conclusión de que nuestras células nunca llegan a un equilibrio gracias a distintas bombas que generan gradiente de cargas para poder seguir funcionando y si llegaran a algún equilibrio este causará automáticamente la muerte.

Práctica 3 - Ley de Beer

Práctica 3 - Ley de Beer

La Ley de Lambert Beer es un recurso matemático que expresa como la materia absorbe la luz. La ley de Beer afirma que la cantidad de luz que sale de una muestra es disminuida por tres fenómenos: la concentración de la sustancia, la distancia de la trayectoria óptica y la absorbencia o el coeficiente de extinción.  La relación de la Ley de Beer puede ser expresada como Absorbancia= coeficiente molar de extinción * distancia (cm) * concentración molar o A= εdc.

El objetivo del experimento es determinar la concentración de una solución desconocida de Sulfato de cobre (III). Para poder saber la concentración, se utilizará el LED rojo del calorímetro y se calculará la longitud de onda basada en el espectro de absorbancia de la solución. A mayor concentración, mayor cantidad de luz se absorbe.  Se utiliza un haz de luz enfocado de manera precisa para penetrar el elemento procesado. Una célula fotoeléctrica de silicio mide la intensidad resultante de luz. La alteración de la intensidad de la luz, causada por la absorción y/o difusión está explicada en la Ley Lambert-Beer.

Esta ley afirma que la cantidad de luz que sale de una muestra es disminuida por tres fenómenos físicos:

1. La cantidad de material de absorción en su trayectoria (concentración)
2. La distancia que la luz debe atravesar a través de la muestra (distancia de la trayectoria óptica)
3. La probabilidad de que el fotón de esa amplitud particular de onda sea absorbido por el material (absorbencia o coeficiente de extinción).          

                                         I

A medida que un haz de luz atraviesa un medio absorbente, la cantidad de luz en cualquier volumen es proporcional a la intensidad de luz incidente multiplicado por el coeficiente de la absorción, por consiguiente la cantidad de haz decae a medida que pasa através del medio absorbente, lo cual es demostrable con la de ley de beer.

Aplicaciones ;

1) industrias de pinturas

2) industrias farmacéuticas

3) distintos métodos de espectrofotometría para química analítica

Mientras tanto una técnica muy utilizada para determinar la concentración de los compuestos de una mezcla es la colorimetría. el fundamento de la técnica consiste en que si se pasa luz blanca a través de una solución coloreada, algunas longitudes de ond se absorben con preferencia sobre otras. Muchos compuestos no son coloreados, pero pueden absorber luz en la región visible si se someten a la acción de un reactivo apropiado.

Material:

• Laptop
• Logger pro demo
• Colorímetro
• Tubos de ensayo
• Pipetas
• Cubetas
• Agua destilada
• Solución (CuSO4)
• Papel/paño
• Agitador

Procedimientos:

Comenzamos por preparar una concentración de sulfato cúprico al 0.1M. Después de hacer todos los cálculos, vamos a contar con una solución de sulfato cúprico y en un vaso de precipitados, un poco de agua. A partir del sulfato cúprico y el agua vamos a hacer distintas preparaciones para poder determinar sus concentraciones con el colorímetro. Comenzamos por hacer la primera. Colocamos 1 ml de sulfato cúprico y 4 ml de agua con una pipeta dentro de un tubo de ensayo. En nuestro segundo tubo de ensayo colocaremos 2 ml de sulfato cúprico y 3 ml de agua y así sucesivamente hasta tener el último tubo de ensayo con 5ml. Empezamos el registro de dato al calibrar el colorímetro al colocar agua en la primer cubeta. Una vez hecho esto, empezamos a tomar datos de todas las preparaciones. Por último tenemos nuestra preparación desconocida, la cual creamos mezclando todas las demás preparaciones en un mismo tubo de ensayo. Colocamos este esta última preparación en la cubeta y dejamos que fuera analizada.

Se debe de tomar registro de cada dato arrojado y preparar un gráfica en la cual se ejemplifique el cambio de absorbancia con respecto a su concentración.

Resultados:

Mililitros	Absorbancia
1ml	0,054
2 ml	0,115
3 ml	0,194
4ml	0,237
5ml	0,320
Desconocido	0,114

CONCLUSIONES

Los resultados muestran que entre mayor concentración había mayor absorbancia. Como resultado la gráfica que obtuvimos se veía de esta manera. Durante este experimento es importante recordar que al usar la perrilla se debe de tener cuidado para que el agua no llegue hasta la perrilla y haya una contaminación, de igual manera es importante solo tomar las celdas por el lado rayado para que así la luz pueda pasar sin ningun bloqueo. En medicina esta técnica puede llegar a ser utilizada para ver los niveles de alguna sustancia específica, ya que su mayor ventaja es que no es necesario el aislamiento del compuesto y se pueden determinar los constituyentes de una mezcla compleja  en el cuerpo como por ejemplo en un análisis de orina o uno de sangre.

Aquí podemos ver cómo se inserta agua en la pipeta desde el vaso de precipitados. La pipeta en este caso tiene una bomba manual en el extremo para generar vacío y así atraer el líquido a su interior

Después en los respectivos tubos de ensaye se van Añadir la cantidad indicada de agua para cada uno de los tubos

Posteriormente se va a agregar solución en cada uno de los tubos de ensayo cuya cantidad es inversamente proporcional a la medida del agua en ml.

Podemos apreciar como con la pipeta ya cargada podemos llenar las cubetas al 90% de su capacidad cada una con una de las soluciones de los tubos de ensaye ya preparadas.

1ml

2ml

3ml

4ml

desconocido

En la gráfica que nos muestra el dispositivo podemos apreciar cómo a partir de la muestra control los siguientes puntos de la Gráfica se van elevando al aumentar la concentración del soluto en la solución .Esto se debe a que mientras menos luz pueda ser refractada dentro del aparato va a existir más soluto dentro de esa solución ya que se interponen en la dirección de los rayos de luz. Y cuando combinamos las diferentes soluciones a diferentes concentraciones evidentemente la concentración resultante va estar entre los valores  de la segunda y la última toma, Es decir de las más diluidas y de las más concentradas, por lo tanto el punto desconocido de la Gráfica corresponde a la solución de la concentración mezclada

Práctica Logger Pro Vernier

Práctica 2 - Logger Pro de Vernier

Objetivo:

Observar y registrar a través del Logger Pro de Vernier las propiedades físicas y químicas del bicarbonato de sodio y el vinagre cuando reaccionan.

Introducción:

“Vernier Software & Technology” es un software educacional que utiliza sensores y gráficas para el aprendizaje en ciencia. Vernier fue una de las primeras compañías en utilizar las computadoras y sensores en experimentos de laboratorio.

“Software & Technology” fue fundado en Portland, Oregon en 1981 por un jóven profesor de física David Vernier. Los primeros programas fueron simulaciones para las computadoras Apple II que incorporaba gráficas para representar los datos. Gradualmente la compañía se fue expandiendo.

El software que se utiliza hoy en día es compatible con sistemas operativos como IOS y Windows. Vernier es colaborador con Texas Instruments. Gracias a esta colaboración, desarrollaron el Logger Pro, equipo que se utilizó en el laboratorio.

Para ver su funcionamientos, se analizó la reacción entre el vinagre y el bicarbonato de sodio. El vinagre contiene ácido acético, y por cada molécula tiene un átomo de hidrógeno y un ion de acetato, mientras que el bicarbonato de sodio tiene una molécula de sodio, un átomo de hidrógeno y una molécula de dióxido de carbono.

En el momento de mezclarse, al ser el bicarbonato una base, va a atraer el átomo de hidrógeno del vinagre y lo va a juntar con su átomo de hidrógeno y su oxígeno formando una molécula de agua (H2O), el ion de aceto se una con el sodio creando un Sodio Acetato y el dióxido de carbono se libera en forma de gas, generando que aumente la presión.

Procedimiento:

Para analizar los cambios que se daban por la reacción utilizamos cuatro sensores distintos:

Sensor de pH

Sensor de Conductividad

Sensor de Temperatura

Sensor de Presión

Primero, medimos la temperatura, el pH y la conductividad del agua para cerciorarnos de que los instrumentos funcionan correctamente. Como siguiente paso, medimos todas las condiciones iniciales del ácido acético. Una vez registrados estos datos, lo hicimos reaccionar con bicarbonato de sodio e inmediatamente medimos la presión. Ahora nuevamente medimos el pH, la temperatura y la conductividad del ácido acético. Los datos registrados ya no eran los mismos.

Registro de datos:

MEDIDAS	ÁCIDO ACÉTICO INICIAL	ÁCIDO ACÉTICO CON BICARBONATO DE SODIO
pH	2.54	6.39
Temperatura C°	27.7	19.9
Conductividad  µm cm	287.5	321.3
Presión atm	1.82

Temperatura: Primera prueba de los sensores del Vernier

Presión:

Registros iniciales marcados con el Logger Pro Vernier:

Analisis:

Es importante medir la presión de la solución al ultimo ya que el medir esta puede resultar en que el aparato se ensucie por lo cual se requiere más cuidado. Al medir la presión también es importante tomar medidas antes y después de la reacción para así poder comparar y analizar los resultados. Por ejemplo en la reacción del ácido acético con el bicarbonato la conductividad subió mientras que la temperatura permanece igual y hubo un cambio en el pH que lo hizo mas básico.