La pression osmotique est une force volumétrique qui résiste au processus naturel d’osmose. Il est le plus souvent référencé en biologie humaine, où une cellule vivante contient une solution concentrée d’eau et de certains autres éléments qu’elle sépare des solutions extérieures par une membrane semi-perméable. Le processus naturel d’osmose tend à égaliser les concentrations de matériaux solutés dans une solution en faisant passer la solution à travers de telles membranes, et la pression osmotique est la quantité de pression qu’une cellule vivante exerce pour résister à cette force. Une telle pression protège les composants internes de la cellule de la dilution et des solutions nocives qui pourraient traverser la membrane et perturber l’activité cellulaire normale ou la mitose.
Comme de nombreuses forces naturelles, l’osmose est une force qui pousse les solutions vers un état d’équilibre. Lorsqu’une solution entourée d’une fine membrane contient une concentration plus élevée d’un produit chimique, tel que du sel ou du sucre, que la même solution à l’extérieur de la membrane, les forces d’équilibre conduisent la solution entière vers un état de concentration uniforme de produits chimiques. Ce processus naturel est particulièrement important en ce qui concerne l’eau dans les formes de vie sur Terre, qui a un niveau d’énergie potentielle qui l’amène à diluer les solutions concentrées par diverses forces telles que l’osmose et la gravité. Cette condition est appelée potentiel hydrique, et la capacité de l’eau à exercer cette force augmente avec le volume et la profondeur de l’eau, ce qui est une forme de pression hydrostatique osmotique.
Alors que le potentiel de l’eau est une force d’égalisation pour différentes solutions, l’opposé de cette force est connu sous le nom de potentiel osmotique, qui est la valeur de l’énergie potentielle que la pression osmotique a pour résister à un état d’équilibre. Les calculs pour déterminer la valeur réelle de la pression osmotique ont d’abord été élaborés par Jacobus Hoff, un chimiste néerlandais lauréat du prix Nobel de la fin du 19e au début du 20e siècle. Ses idées ont ensuite été affinées par Harmon Morse, un chimiste américain de la même période.
Puisque le processus de pression osmotique peut également être envisagé pour des gaz séparés par une membrane semi-perméable, il obéit aux mêmes règles physiques que la loi des gaz parfaits. L’équation de la pression osmotique peut donc être énoncée comme P = nRT/V, où « P » est la pression osmotique et « n » est la quantité de soluté ou le nombre de moles de molécules présentes dans le volume – « V » – de Solution. La valeur de « T » représente la température moyenne de la solution et « R » est la valeur constante de gaz de 8.314 joules par degré Kelvin.
Bien que la pression osmotique soit importante en biologie cellulaire pour les animaux en termes de protection de la cellule contre l’intrusion de solutés chimiques indésirables ou de la solution externe elle-même, elle sert un objectif plus fondamental chez les plantes. En contrecarrant la force du potentiel hydrique, les cellules végétales utilisent la pression osmotique pour conférer un certain degré de turgescence ou de rigidité aux parois cellulaires végétales. En combinant cette force entre plusieurs cellules végétales, cela donne à la plante la capacité de produire des tiges qui se tiennent debout et peuvent résister aux dommages causés par les forces climatiques comme le vent et la pluie. C’est pourquoi les plantes ont tendance à se faner et à s’affaisser lorsqu’elles manquent d’eau, car les parois cellulaires ont une pression hydrostatique osmotique insuffisante pour résister aux forces de gravité et aux conditions météorologiques.