L’osmosi è un processo in cui un fluido passa attraverso una membrana semipermeabile, passando da un’area in cui un soluto come il sale è presente in basse concentrazioni ad un’area in cui il soluto è presente in alte concentrazioni. Il risultato finale dell’osmosi, escludendo i fattori esterni, sarà una quantità uguale di fluido su entrambi i lati della barriera, creando uno stato noto come “isotonico”. Il fluido più comunemente usato nelle dimostrazioni di osmosi è l’acqua e l’osmosi con un’ampia varietà di soluzioni fluide è la chiave per ogni organismo vivente sulla Terra, dall’uomo alle piante.
Ci sono alcuni termini chiave relativi all’osmosi che possono essere utili da conoscere quando si pensa a come funziona l’osmosi. Il fluido che passa attraverso la membrana è noto come solvente, mentre la sostanza disciolta nel fluido è un soluto. Insieme, il solvente e il soluto disciolto formano una soluzione. Quando una soluzione ha bassi livelli di soluto, è considerata ipotonica, mentre le soluzioni con alti livelli di soluto sono conosciute come ipertoniche.
In un classico esempio di osmosi, le piante usano l’osmosi per assorbire acqua e sostanze nutritive dal suolo. La soluzione nelle radici delle piante è ipertonica, assorbendo acqua dal terreno ipotonico circostante. Le radici sono progettate come membrane selettivamente permeabili, che ammettono non solo l’acqua, ma alcuni soluti utili, come i minerali di cui la pianta ha bisogno per sopravvivere. L’osmosi svolge anche un ruolo fondamentale nelle cellule vegetali e animali, con i fluidi che entrano ed escono dalla parete cellulare per introdurre sostanze nutritive ed eliminare i rifiuti.
Il fluido passa sia dentro che fuori la membrana semipermeabile in osmosi, ma di solito c’è un flusso netto in una direzione o nell’altra, a seconda di quale lato della membrana ha una maggiore concentrazione di soluti. È possibile alterare il processo di osmosi creando pressione nella soluzione ipertonica. Quando la pressione diventa così intensa che il solvente della soluzione ipotonica non può passare attraverso la membrana, si parla di pressione osmotica e impedisce il raggiungimento di uno stato isotonico.
I principi che stanno alla base dell’osmosi sono la chiave per comprendere un’ampia varietà di concetti. Ad esempio, la condizione medica a volte fatale nota come intossicazione da acqua si verifica quando le persone bevono una grande quantità di acqua molto rapidamente, causando una diluizione dell’acqua che scorre liberamente attraverso i loro corpi. Questa soluzione diluita è in grado di spingere attraverso le membrane cellulari, grazie all’osmosi, e può far esplodere le cellule mentre si espandono per accogliere l’acqua. Al contrario, quando le persone si disidratano, le cellule si accartocciano e muoiono poiché l’acqua che scorre liberamente nel corpo diventa altamente concentrata con i soluti, facendo defluire l’acqua dalle cellule nel tentativo di raggiungere uno stato isotonico.