Practica: Osmosis y difusion

La membrana celular o plasmática, es que separa a la célula del medio exterior. Esta controla el paso tanto de las sustancias que entran a la célula, como las que salen. Está constituida por una doble capa de fosfolípidos.

La membrana celular cuenta con permeabilidad selectiva, que es la propiedad  que permite seleccionar las moléculas que entran y las que salen.

La permeabilidad selectiva permite a la célula mantenerse en homeostasis a pesar de las condiciones cambiantes del medio exterior.

Las moléculas atraviesan la membrana de muchas maneras: algunas necesitan de transporte energético de la célula y otros no.

Lo que depende para que una molécula atraviese la membrana, es el tamaño de esta, su polaridad y la diferencia de concentración que se tenga dentro y fuera de la célula. Las moléculas apolares pequeñas atraviesan fácilmente la membrana y estas son transportadas con proteínas, las grandes son transportadas con vesículas.

Para que algunas moléculas puedan atravesar la membrana sin la ayuda energética de la célula, se usa el transporte pasivo. Dentro del transporte pasivo se encuentra la difusión y la osmosis.

La difusión es el intercambio de las moléculas de un fluido de alta concentración a uno de menor concentración. Las moléculas se difunden en gradientes de concentración  y esto se refiere a la diferencia de concentraciones entre un fluido y otro.

 

La osmosis es la difusión de moléculas a través de una membrana semipermeable  desde una zona de mayor concentración de agua a una de menor concentración. (Entre mayor sea la concentración de partículas disueltas en agua, menor será la concentración de agua en una solución), los fenómenos osmóticos son una consecuencia de la existencia de membranas semipermeables, que no dejan pasar el soluto sino el disolvente. Este proceso sigue un razonamiento muy simple, dos disoluciones enfrentadas tienden a igualar sus concentraciones, hay dos formas de hacerlo; o pasar soluto desde la que tiene más a la otra, o pasar disolvente desde la que tiene más a la otra.

Una solución puede ser isotónica, hipertónica o hipotónica, respecto a otra:

·      Es isotónica: si la solución externa tiene la misma concentración de solutos, que la solución del interior de la célula. El tamaño de la célula no varía, porque la cantidad de agua que entra y sale es la misma.

·      Es hipertónica: si la solución externa tiene más solutos que la del interior. Por lo que la célula se reseca y puede morir, ya que la cantidad de agua que sale de la célula es mayor a  la que entra.

·      Es hipotónica si la solución externa tiene menos solutos que la interior. Por lo que la célula se expande y puede reventar, gracias a que la cantidad de agua que entra a la célula es mayor a la que sale.

Para la siguiente practica se pusieron en dos vasos de ensayo agua simple y cada uno tenia una membrana con diferente componente:

o   El primer vaso con agua simple se le agrego una membrana con sacarosa; la cual tenia un capilar por el cual se iba a salir el contenido de la membrana ya que la sacarosa al ser una molécula mas grande no cabe por los poros de la membrana y por ello moléculas del agua simple iban a traspasar la membrana y hacer que exista un equilibrio; para eso se utilizo el capilar para que se logre salir lo que resta de sacarosa en la membrana y llegue a un equilibrio

o   En el segundo vaso con agua simple se le agrego una membrana que tenia de contenido solución salina y almidón; el sodio que contiene la solución salina es permeable a la membrana y puede salir por los poros pero el almidón por ser una molécula de mayor tamaño esta no logra salir de la membrana y ahí se queda.

En un tubo de ensayo con agua simple se le agregaron tres gotas de azul de metileno para demostrar que de un compuesto muy concentrado se logra diluir por medio de la difusión ya que hace que las moléculas de agua se combinen con las de azul de metileno y se vuelva un tanto mas homogéneo.

Para demostrar que el almidón se quedo en la membrana se puso en una caja de Petri en donde se abrió y el contenido quedo expuesto para echarle una cantidad de yodo lugol; en esta reacción el almidón se torna de un color azul y así se puede demostrar que no salió de la membrana que lo contenía.

Materiales:

1.generador

2.Imanes

3.Bobina

Desarrollo:

En la practica de laboratorio observamos que es la osmosis, que es el paso de iones equilibrados a través de una membrana por su gradiente de concentración, y la difusión, que es la dispersión de un soluto en un solvente.

​Como primer paso utilizamos 2 membranas, una llena con sacarosa y la otra con sal+ almidón. Con el soporte universal colocamos cada membrana en un vaso con agua, pasamos a ver que reacción ocasionaban y cual era su conductividad.

ELECTROCONDUCTIVIDAD

REACCIÓN

Agua

64.8

-

Agua + membrana 1 (con sacarosa)

78.8

El agua en el vaso fue capaz de atravesar la membrana provocando que la sacarosa dentro de la membrana fuera empujada a través de un capilar.

Agua + membrana 2 (sal + almidón)

300

La molécula de almidón al ser una molécula muy grande, no fue capaz de atravesar la membrana pero la sal si fue capaz de atravesarla haciendo que el agua se fusionara con la sal y por ende tuvo las capacidad electroconductiva.

Lo que ocurrió en esta practica igual ocurre en nuestras células con sus asignadas diferencias como es que nuestras células tienen un transporte activo el cual requiere de energía. Si el humano llegase a al equilibrio de gradientes de concentración, moriríamos.

En un segundo plano vimos las reacciones químicas de las sustancias utilizadas en la practica para comprobar que realmente todo lo anteriormente explicado, sucedía. El yodo pintaba el almidón y al echarlo dentro del baso donde se encontraba la membrana con almidon, observamos que el agua no se pintaba y por ende el almidón nunca atravesó la membrana. El nitrato de plata al juntarse con el cloruro de sodio, se convertía en cloruro de plata y este era visible y con esta reacción observamos que realmente la sal era capaz de atravesar membranas debido al tamaño de su molécula.

Resultados:

Nos dimos cuenta que en realidad sucede ósmosis cuando existen dos concentraciones diferentes en una solución y vimos como este cambio se da de manera continua y dependiendo de las sustancias que son es lo que Sepúlveda con la membrana (si la molécula es muy grande no puede cruzar los poros de la membrana y entonces asi llegar a la ósmosis) es muy interesante el hecho de aprender este tipo de procesos y juntarlos con la medicina.

Referencia:

Nowicki S. (2012), Biología, Houghton Harcourt Publishing Company, Canada

Colorimetria

El colorímetro es un aparato diseñado para medir la concentración de color de ciertas sustancias. Un uso práctico que este aparato tiene es la medición de concentración de soluto que se encuentra en una solución.

Al estudio de la concentración de los colores se conoce como colorimetría. Gracias a esta ciencia se pueden obtener valores para los colores, para de esta manera poder estandarizarlos o inclusive reproducirlos. Para poder lograr esto se necesita tener algún punto de comparación y para esto se utiliza la “curva espectral codificada” que da valores numéricos a estímulos de colores obtenidos por algún fotorreceptor. 

Un colorímetro puede medir la cantidad de color gracias a que las sustancias químicas absorben diferentes frecuencias de luz; que son los colores.

La luz está compuesta por diferentes ondas electromagnéticas y cada color contiene una diferente longitud de onda. Estas ondas se propagan a partir de alguna fuente de luz y cuando esta toca cualquier superficie, la onda refleja una parte, que puede ser captada por el ojo humano o en este caso por algún aparato.

Una manera de medir la absorción de luz es con la “Ley de Lambert-Beer”  que es un modelo matemático con el cual se pueden expresar las diferentes absorciones de luz de la materia.

Esta Ley expresa que el efecto de  absorbancia de una sustancia es proporcional a su concentración. Dentro de esta ley la luz puede verse disminuida por tres fenómenos físicos:

1.   La concentración que es el número de materiales de absorción en su trayectoria

2.   La distancia de la longitud de onda o trayecto óptico, que es la distancia que la luz debe atravesar antes de tocar alguna superficie.

3.   La absorbencia o coeficiente de extinción, que es la capacidad de la onda de absorberse en la materia.

Por lo tanto el colorímetro se basa en este principio, donde la cantidad de absorbancia de luz depende meramente de la cantidad de concentración de soluto  que la solución contenga.  Por lo cual, las sustancias que contienen una concentración elevada tienen una lectura de absorbancia mayor, que las que poseen una concentración menor.

Un colorímetro debe contener una fuente de luz, conocida como diodo y un receptor. En estos aparatos es necesario el uso de capsulas o cubetas, para colocar la solución dentro del dispositivo, estas normalmente están compuestas de polietileno y tienen una capacidad alrededor de un mililitro , aunque hay algunas compuestas de cuarzo para ser usadas con luces ultravioleta o infrarrojas.

Dentro de estas cubetas las ondas electromagnéticas pasan a través de estas para que así el receptor logré captarlas.

Para esta práctica se medirá la concentración de soluciones de agua con Sulfato de cobre, CuSO_4, se realizan 5 soluciones con distintas concentraciones cada una y se comparan sus resultados de absorbancia la cual es directamente proporcional a su concentración, posteriormente se realizará una solución problema, esta solución tendrá una concentración desconocida ya que será el resultado de mezclar las 5 soluciones anteriores. Al realizar esta solución se determinará si es cierto que sus propiedades caerán dentro de ciertos límites establecidos por las soluciones anteriores.

Materiales:

Agua

• Sulfato Cúprico

• Pipeta

• Propipeta

• Vaso de precipitados

• Colorímetro

• 6 tubos de ensayo

• Gradilla

Desarrollo:

         La colorimetría es un método de análisis, y se basa en la relación que existe entre la absorción de luz por parte de un compuesto y su concentración. La colorimetría puede darnos información sobre la cantidad de color que tiene una sustancia y/o indicar indirectamente que cantidad de la sustancia que nos interesa esta presente en la muestra, en este caso sulfato de cobre (II).

En esta practica utilizamos de la ley de Lambert-Beer que explica que hay una relación exponencial entre la transmisión de luz a través de una sustancia y la concentración de la sustancia, así como también entre la transmisión y la longitud del cuerpo que la luz atraviesa.

En el experimento usamos el colorímetro conectado a la computadora y con un software especial determinamos la cantidad de color que tiene una solución  graficando los resultados y creando una tabla que iba de la solución mas diluida hasta la mas concentrada. Formando una constante debido a los tipos de soluciones creados que iban aumentando su concentración proporcionalmente y con ello su color.

Primero en 5 tubos de ensayo hicimos diluciones(1:5) (2:5) (3:5) (4:5) (5:5) con el sulfato de cobre (II) como soluto y el agua como solvente.

Después se pasaron  a medir y para ello se utilizaron 5 celdas de muestra que se pusieron en el colorímetro (ya calibrado) y fue formando en la computadora una gráfica donde el color de la sustancia era directamente proporcional a la  concentración y a la absorbancia de luz de cada solución.

Resultados:

Los resultados en esta experimentación fueron favorables ya que se obtuvieron de manera muy precisa la concentración en cada sustancia, dando asi éxito en la practica, algo que complico un poco la practica es que al inicio no sabiamos como utilizar los diferentes materiales ya que algunos del equipo fallaban al utilizarlo, pero de hay en fuera todo empezo y finalizo a la perfección.

             

Practica 2: Funcionamiento del equipo VERNIER.

Marco Teórico

Ph

Los valores de [H⁺] para la mayoría de las soluciones son demasiado pequeños y difíciles de comparar, de ahí que Sören Sörensen en 1909 ideó una forma mas adecuada de compararlas, el pH que no es mas que la forma logarítmica de expresar las concentraciones:

                                                   (8)

o lo que es lo mismo

                                            

La letra p denota “logaritmo negativo de”.

 Para una solución neutra a 25 °C en donde la concentración de iones Hidrógeno es de 1.0 x 10^-7 M el pH se calcula como:

El valor de 7 para el pH de una solución neutra no es un valor arbitrario, se deriva del valor absoluto del producto ionico del agua a 25 °C que coincide con este número.

El pH del agua pura es de 7.0, las soluciones ácidas tienen un pH < 7.0 y las básicas un pH > 7.0.  Para una solución 1.0 M de un ácido fuerte, el pH = 0 y para una solución 1.0 M de una base fuerte el pH es 14.

Presión

La presión es una magnitud escalar la cual se define como la fuerza normal que se aplica en una superficie.

Es una propiedad intensiva del sistema y es una función de estado.

Temperatura

Es la propiedad termodinámica que se encuentra asociada al equilibrio térmico, o bien, es la propiedad que establece cuando dos o más sistemas que interaccionan entre sí, se encuentra en un estado térmico de equilibrio.

Escalas de temperatura:

Escala Celsio (°C)

Escala Fahrenheit (°F)

Escala Kelvin (K)

Escala Rankine (°R)

Conductividad

La conductividad eléctrica es una de las características más importantes de los electrolitos, ya que representa la capacidad de estos para transportar la corriente eléctrica.

La resistencia de un conductor electrolítico al paso de la corriente se puede determinar mediante la ley de Ohm, si se le aplica una diferencia de potencial a un fluido que contenga iones, se establecerá una corriente de iones positivos que se mueven en la dirección del campo eléctrico y los iones negativos lo harán en sentido contrario. La conductividad electrolítica es una medida de la disociación de una solución que permite el paso de la corriente eléctrica por la migración de iones bajo la influencia de un gradiente de potencial.

Los iones se mueven a una velocidad que depende de su carga y tamaño, la viscosidad del medio y la magnitud del gradiente de potencial.

Materiales:

·        Computadora

·        Interfaz de la computadora Vernier *

·        Vernier colorímetro o Espectrómetro Logger Pro

·        una cubeta

·        Cinco tubos de ensayo 20 mm × 150

·        Dos pipetas 10 mL o cilindros graduados

·        Dos vasos de precipitados 100 ml

·        No se requiere ninguna interfaz si se utiliza un espectrómetro

·        0,40 M de cobre ( II) sulfato, CuSO4 , cobre solución (II) sulfato, CuSO4 , bomba de pipeta solución desconocida o pipeta de bulbo

·        Agua destilada

·        Gradilla

·        Varilla de agitación

·        Tejidos (preferiblemente sin pelusa)

Desarrollo:

En esta práctica de laboratorio el experimento consistió en conocer las propiedades químicas y físicas como son la conductividad, el PH, la presión y la temperatura, de diferentes sustancias. Las sustancias fueron vinagre de manzana, vinagre con bicarbonato de sodio, coca cola, coca cola con mentos, vinagre con mentos y gel antibacterial.

            Pudimos conocer las propiedades de cada sustancia y solución gracias al equipo de laboratorio VERNIER.

	TEMPERATURA (°C)	PH	CONDUCTIVIDAD (μS/cm)	PRESION (kPa y ATM)
VINAGRE	La temperatura del vinagre se encontraba en un estado normal, a temperatura ambiente.	El ph del vinagre es acido (2.8)	La conductividad del vinagre fue de 200 μS/cm	La presión dentro del recipiente donde se encontraba el vinagre fue de 77 kPa
VINAGRE + BICARBONATO	La temperatura del vinagre al juntarse con el bicarbonato disminuyó de 24°C  a 23°C.	El bicarbonato al ser una sustancia básica, se perdió la acides del vinagre pasando de 2.8 a 8 en la escala de pH	La conductividad estas dos sustancias químicas se elevo a 298 μS/cm.	La presión del vinagre solo partió desde 77kPa y al juntarse con el bicarbonato, se elevo la presión a su punto mas alto que fue 120 kPa.
VINAGRE + MENTOS	La temperatura de esta solución se mantuvo a temperatura ambiente todo el tiempo (23°C aprox.)	El pH de esta solución se mantuvo en un rango de 4 a 5 (escala de PH)	La conductividad del vinagre al juntarse con los mentos, aumentó a 288 μS/cm	No hubo ningún  cambio de presión al juntarse estas dos sustancias.
COCA COLA	La coca cola se encontraba en una temperatura mas baja a la temperatura ambiente, estando a 20 °C	El PH de la coca cola es de 2.49 siendo una sustancia acida.	La conductividad de la coca cola se mantenía entre 290 μS/cm a 300 μS/cm	La presión con el transcurso del tiempo aumento de 77kPa a 91kPa.
COCA COLA + MENTO	La temperatura se mantuvo constante con un valor de 20°C	El PH  de la coco cola con mentos se mantuvo en 2.47	La conductividad de la coca cola + mentos no varió mucho de la coca cola pura, llegando a 300 μS/cm	La presión aumento partiendo de 0.7667atm subiendo y llegando a su punto mas alto que fue de 0.9272 atm
GEL ANTIBACTERIAL	La temperatura del gel antibacteria tuvo una ligera disminución en su temperatura llegando a 16 °C	El PH del gel antibacterial fue de 5.45 siendo una sustancia acida	La conductividad del gel antibacterial fue de 263 μS/cm	La presión se mantuvo constante (no hubo cambio)

Resultados:

Esta experimentación fue todo un éxito ya que se logró el objetivo de saber las propiedades físicas (pH, presión, conductividad y temperatura) de diferentes sustancias así como la razón por la cual uniendo varias de estas mismas obtenemos resultados diferentes a los que se obtuvieron cuando estas sustancias estaban solas y actuaron en un ambiente diferente.

Se logró captar exactamente el comportamiento de cada variable y poderlas guardar para ser más específicos en los resultados.