Osmose Pression osmotique

1 Situation exprimentaleCalcul des flux

Membrane impermable au solutT = 0 (mais permable au solvant)

n = nombre de moles du solut par Kg de solvant

Solvant purSolution

Piston Membrane slective

P2P1

1 2

P1 P2 les pressions

1er Cas P1 = P2

Par diffusion, un flux de solvant de 2 1 (le piston est repouss vers la gauche)

Ce flux de solvant par diffusion est le phnomne d osmose

Calcul du flux osmotique

Loi de Fick 2 1

SFlux D C

e

eS

D Coefficient de diffusion

e paisseur de la membrane

Caractristique de la membrane

C gradient des concentrations pondrales du solvant

0

02 n

n1f ========

0

01 nn

nf

++++====

00

0

nnn

nnn

-1fC++++

====++++

========

12Flux Si n

Si n0 est le nombre de moles de solvant par Kg, n reprsente la molalit du solut

Le flux par diffusion, le flux osmotique mesure la molalit du ou des soluts (avec un T = 0)

2me Cas P1 P2

Au flux de diffusion, inchang, sajoute algbriquement un flux de filtration

La somme algbrique de ces 2 flux le flux net

P1 < P2P = P1 - P2 < 0Les deux flux vont dans le mme

sens. Le flux net > flux de diffusion (flux osmotique)

P1 > P2P positifLe flux de filtration soppose au

flux de diffusionSelon la diffrence Ff - Fd

Flux net exosmose si P>>>>>>>>0 1 2 Ff > Fd

Flux net endosmose si P ~ 02 1 Ff < Fd (le solvant

sera plus concentr en 2, donc il repasse en 1)

Osmomtre de DutrochetFe :flux d'eau entrant (endosmose) eauFs : flux d'eau sortant (exosmose) sucre

gh = pression osmotique

3me Cas Conditions dquilibre

Quelle doit tre la diffrence de pression telle que le flux net soit nul ?

Flux de diffusion = flux de filtration

PSK"f

nn

DSK'f

f

0d

====

====

osmotiquepressionTnn

KP0

============

fKT

D ====

T = temprature

On fait rentrer ttes les cstes dans K et on fait apparatre T qui est proportionnelle D

n = nombre de moles du solutn0 = nombre de moles par unit de masse du solvant

Par dfinition : on appelle pressionosmotique la diffrence depression ncessaire et suffisantepour que le flux de filtrationcompense exactement le flux dediffusion

Pour une membrane donne, uneT donne la pression osmotique,est proportionnelle nElle permet de dnombrer lenombre de particules dispersesdans lunit de masse de solvantpour lesquelles T la transmittanceest nulle(La solution est dilue)

Parler de pression osmotique napas de sens si lon ne prcise pasla membrane en cause.

TMC

K

mTK

m

m

====

====

iim

m

mpTK

mTpK

========

++++====

jJ

iim m'mTK

Expressions de la Pression osmotique

Un seul solut neutre

m = molalit (T=0)

C = Conc. Pondrale par kg de solvant

Km (const. dpend du solvant)

Electrolyte(s) (transmittance nulle)

(T temprature)

p ou p i = nombre dions produits par dissociation

Cas gnral

Osmolalit de la solution

jjj mp'm ==== m i = soluts neutres

RTm r====

2 Loi de Vant Hoff

Autre loi de la Pression osmotique

- exacte

+ simple

Vn

Vn

m ir ========

La Constante est indpendante dusolvant, et est gale la constante desgaz parfaits R DONC

mr est losmolarit totale des solutsde transmittance nulle. Le solvant estleau

V = n R T

Loi de Van T Hoff analogie avec la loi des gaz parfaits ( = Pgaz) rien dtonnantEinstein :

les molcules tendent occuper tout le volume offert

Intrt 0c, 1 mol/l donne une pression de 22.4 atmosphres

Limites (molalit ou molarit)ces 2 notions peuvent tre confondues si les 2 conditions sont simultanment vrifies- Solution dilue : 1 litre de solution 1 litre de solvant- Le solvant est leau

1 litre deau 1 Kg 0CImpossible dappliquer la loi de Van T Hoff au plasma (6% protines)

1 litre de plasma = 0.94 l deau

fTk

D ====

Impossible dafficher limage.Impossible dafficher limage.

La loi de Vant Hoff ne peut sappliquer au plasma

sans prcaution

ExempleProtine Masse molaire = M = 68 000Cp = 68 g/l T = 27 c

= ?

Molarit

01 mole = 22.4 atm

= 2.27 106 Pascals10-3 mole = 2.27 103 Pascals (23 cm d'eau)(1.013 105 Pa 105 Pa 10 m deau)

27

M

C10

p3 ====

Pascals102.5

273300

x102.27

3

3

====

====

0Hd'cm25 2====

Remarque 1

Parler de pression osmotique na desens que si lon prcise la membrane.Cest--dire la transmittance T du oudes soluts pour la membraneconsidre

Concentration osmolaire sous entend Une membrane hmipermable Une solution dilue

n

Remarque 2

Exemple du plasma sanguin

On parle souvent de pression osmotique du plasma ce qui exprime la pression osmotique dveloppe contre leau pure travers une membrane hmipermable qui ne laisse passer que leau

Une telle membrane nexiste pas

la paroi de lhmatie : laisse passer lure et le glucose

Paroi capillaire laisse passerglomrule rnal toutes les

petites molcules

Dans ce dernier cas, le solut se limite aux macromolcules

Pression oncotique 3.7 KPa 28 mm Hg 38 cm deau

Molarit ou MolalitPlasmatique

Osmolarit ou osmolalit

Solution non dilue, 1 litre de plasma necontient que 0.94 litre deau. (lesprotines occupent 6 % du volume)

notions qui ne doivent pastre confondues pour leplasma

3 Modification du schma exprimental

Notion de Solution isotonique

n1 > n2 donc le solvant passe de 2 1

Diffrence des fractions molaires du solvant

La pression osmotique est gale ladiffrence des pressions osmotiques dechacune des deux solutions opposes, travers la mme membrane, du solvantpur

0

21

01

0

02

0

nnn

nnn

nnn

++++

++++

(((( ))))21m nnTK ====

Sol 1 Sol 2

n1 n2

Solutions dilues

n1, n2 molalitsdu solut

n1 > n2 , T = 0

Surpression

exercer en 1

Si n1 = n2Il ny a pas de flux travers la membrane

Les 2 solutions sont dites isotoniques

Si n1 n2Flux de solvant du compartiment le concentr vers celui le + concentr

+ concentr (solut) sol. Hypertonique- concentr (solut) sol. Hypotonique

Exemple

Hmaties (Cellules) : plongesdans une solution de tonicit decelle intracellulaire

Solution hypertonique > 9 g l -1 deCl NaVol.hmaties elles se ratatinent

Milieu hypotoniquevol. Hmaties clatementHmolyse dorigine osmotique

courbe dhmolysea = hmaties normalesb = hmaties pathologiques caractristique de la maladie de

MINKOWSKI-CHAUFFARDLa plus frquente des anmies hmolytiques; Fragilit accrue de GR; rsistance globulaire diminue(8 g/l concentration voisine du srum physiologique)

NaCl g/l

100 % proportion d'hmaties lyses

78 6 5 4 3

ab

3.4 Cryoscopie

Linterface eau-glace peut treconsidre comme une membranehmipermable

A 0 lquilibre eau-glace est unquilibre dynamique o secompensent deux flux molculairesopposs

Si leau contient un solut, le flux eau glace est diminu, lquilibre estrompu, la glace fond

abaissement du point deconglation de la solution(phnomne cryoscopique)

Loi de Raoult = Kc n

= abaissement du point de conglation

Kc , = constante cryoscopique(ne dpend que du solvant)

= - 1,86C mol -1 pour leaun = osmolalit totale de tous les

soluts

Exemple plasma mesure = - 0.56 c

La concentration totale

(la contribution des protines est ngligeable

1 mmol l -1 participe pour 2 .10 -3 degr celcius)

1moles.Kg0.3001.860.56

n ========

3.5 Comparaison - Loi de la Pression osmotique- Loi de la Cryoscopie

Phnomnes de base identiques Les lois de Raoult et de Vant Hoff

ne sappliquent que pour des solutions idales et dilues

Elle permettent de dnombrer (colligative) les particules indpendantes dissoutes par unit de masse de solvant

Cest--dire mesurer des osmolalits

Domaines dapplications pratiques trs diffrents Osmomtrie :

sol.macromolculaires ( = 38 cm d'eau)

Cryoscopie : sol. Micromolculaires usuelles (osmolalit de 0.10 , la est de 22,4 mtres d'eau)

Le pourquoi

Losmomtrie est inadquate pour les solutions micromolculaires Impossibilit de trouver des

membranes hmipermables les pressions mesurer seraient

normes

Pour une solution 0.3 osmole = 0,3 x 22,4 m deau

Losmomtrie est trs utilise pour les solutions macromolculaires Facilit de trouver des membranes conc. C/M toujours trs petites

Pression oncotique = 25 cm dH 2OPour conc 10-3 osmoles l -1

La cryoscopie est inadquate pour les solutions macromolculaires

C/M petit faible participation

La cryoscopie solutions micromo-lculaires usuelles

Sol.dosmolalit = 0.10 = 0.186C mesurable

3.7 Exemples biologiquesOsmose Ultrafiltration

1ere Filtration glomrulaire

Membrane slective Permable leau + petites

molcul