Osmose et pression osmotique

[charles6401]

Bonjour !

Dans le cadre d'un TPE sur l'osmose inverse, j'ai décidé d'expliquer en premier le principe de l'osmose. Seulement voilà, j'ai l'impression de me mélanger un peu les pinceaux là ... Si vous pouviez éclairez ma lanterne...

Tout d'abord, je sais que l'osmose est un phénomène qui décrit le transfert d'un solvant (dans mon cas l'eau) à travers une membrane semi-perméable entre deux liquides de concentrations différentes, du liquide hypotonique vers le liquide hypertonique.

Donc voici mon(mes) problème(s):

Je ne comprend pas trop l'histoire de la pression osmotique: pour moi, c'est la pression exercée par le liquide de concentration la plus faible sur la membrane non ?
J'ai vu sur des sites que les deux liquides exerçaient des pressions osmotiques sur la membrane et qu'elles étaient d'autant plus forte si la concentration était élevée d'après la loi de van't Hoff. Mais dans ce cas, comment se fait-il que le déplacement d'eau se fasse du liquide hypotonique vers hypertonique si la pression de ce dernier est plus élevée ?
Enfin je trouve bizarre cette loi de van't Hoff; si on veut calculer la pression osmotique du liquide de faible concentration on fait comment si la concentration est nulle ?

Merci de m'aider
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[invite5e5dd00d]

Je vais essayer d'expliquer très simplement la pression osmotique, que j'ai vue en cours en physique statistique mais qui s'avère assez complexe pour être traitée en 1ère S.

En gros, si tu as deux tubes reliés en U avec une membrane (située à l'altitude la plus basse et seulement perméable à l'eau) et que tu verses dans un des deux côtés des molécules assez grosses (c'est là que c'est le plus frappant), par exemple de l'ADN ou de gros acides aminés, tu vois un changement apparaitre : l'eau passe à travers la membrane et le niveau monte du côté où il y a les grosses molécules.
On peut voir cela de plusieurs manières : soit que le système essaye de maximiser son entropie en en laissant les particules passer du côté où il y a les grosses molécules, soit que le système cherche à minimiser son énergie libre, soit pour finir que l'eau passe à travers la membrane pour donner de la place aux grosses molécules (si possible, l'eau tente de réquilibrer la situation du point de vue des dilutions).
Le niveau est plus haut d'un côté (le côté où il y a les grosses molécules) et donc la pression hydrostatique engendrée sur la membrane est plus grande que la pression exercée par le côté où le niveau est plus bas. D'où un déséquilibre des presions des deux côtés de la membrane et donc une déformation de la membrane.
Pourquoi cette pression ne fait pas retourner l'eau du côté où le niveau est bas ?
- déjà, il y a un équilibre : en 1s, autant de molécules passent à droite qu'à gauche à travers la membrane. L'équilibre démontre toutefois que l'eau ne retourne pas de l'autre côté ;
- l'envie des molécules d'eau de rétablir l'équilibre, de maximiser l'entropie, compense leur envie de passer naturellement du côté où le niveau est bas, comme ce serait le cas dans l'expérience des vases communiquants.

La formule de van t'Hoff (attention, c'est une loi de Gaz Parfait !) peut se dériver du second principe.

[charles6401]

En gros le système se stabilise lorsque la pression hydrostatique exercée par la solution concentré du fait de la différence de hauteur compense la pression osmotique ?

Sinon je ne différencie pas très bien tes deux "principes"...
En tout cas merci de ton aide!

[charles6401]

Désolé du double poste mais j'ai appris de nouvelles choses..

En fait les deux liquides exercent une pression osmotique sur la paroi en fonction de leur concentration. Plus c'est concentré, plus la pression osmotique est élevée. Le solvant de la solution hypotonique passe dans la solution hypertonique et donc fait baisser la concentration de cette dernière tout en augmentant la sienne: les pression osmotiques sont égales, c'est l'équilibre c'est ça ?

Mais dans tout ça, la différence de volume exerce lui aussi une pression (appelé pression hydrostatique il me semble...) elle n'est pas prise en compte dans l'équilibre ? Ou alors l'équilibre peut-il se traduire aussi par le fait que la pression exercée par la différence de volume empêche le flux d'eau en provenance de la solution hypotonique ?

En gros, il y a plusieurs moyen par lesquels l'équilibre se traduit non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5e5dd00d]

C'est ce que tu dis et je pense avoir été confus. Si les pressions sont égales des deux côtés (pression osmotique + pression hydrostatique), alors il y a équilibre. Si il y a équilibre dynamique, il y a inversement l'équilibre des pressions. La différence de niveau est justement "là" pour permettre l'équilibre des pressions (=compenser la pression osmotique).

[charles6401]

D'accord! Mais dans ce cas si la pression osmotique d'un liquide est nulle comme celle de l'eau pure, les pression osmotiques des deux liquides ne s'égaliseront jamais. Donc j'en déduit que c'est la pression hydrostatiques de la colonne d'eau qui en égalisant la pression osmotique (c'est à dire la pression qu'il faut exercé pour n'avoir aucun mouvement d'eau) forme l'équilibre. J'ai juste ?


Autre chose.... Si la pression osmotique de la oslution hypertonique est plus élevé comment l'eau peut-elle passer ? Logiquement elle devrait être bloqué par la pression non ?

[invite5e5dd00d]

D'accord! Mais dans ce cas si la pression osmotique d'un liquide est nulle comme celle de l'eau pure, les pression osmotiques des deux liquides ne s'égaliseront jamais. Donc j'en déduit que c'est la pression hydrostatiques de la colonne d'eau qui en égalisant la pression osmotique (c'est à dire la pression qu'il faut exercé pour n'avoir aucun mouvement d'eau) forme l'équilibre. J'ai juste ?

Là on parle justement d'eau non-pure. Dans le cas de deux colonnes d'eau pure, évidemment le niveau reste le même des deux côtés...
Quand les deux pressions se compensent, effectivement, il y a équilibre.
D'un côté la pression osmotique, de l'autre la sur-pression hydrostatique.

Autre chose.... Si la pression osmotique de la oslution hypertonique est plus élevé comment l'eau peut-elle passer ? Logiquement elle devrait être bloqué par la pression non ?

Tant qu'il n'y pas équilibre, c'est justement la pression osmotique qui fait passer l'eau de l'autre côté. La pression est un flux de quantité de mouvement, ce qui confirme cette observation...

[inviteedcd916f]

C'est ce que tu dis et je pense avoir été confus. Si les pressions sont égales des deux côtés (pression osmotique + pression hydrostatique), alors il y a équilibre. .

Je ne comprends pas comment la pression osmotique et la pression hydrostatique peuvent se compenser en même temps. Si la pression osmotique est égale des deux côtés de la membrane, l'endroit où il y a le plus de grosse molécule a un volume supérieur, donc une pression hydrostatique supérieure non? Du coup, la pression hydrostatique n'est pas compensée?

Et inversement, si la pression hydrostatique est égale des deux côtés de la membrane, comme c'est le cas avant le début de l'osmose, la pression osmotique n'est pas compensée, puisque l'une des solutions est plus concentrée que l'autre?

[Menard19]

Bonjour,

J'ai une petite question pour vous.
Ditons que je place de l'amidon dans un tube à dialyse et que je place alors ce sachet dans un bécher d'iode (dilué en solution). Quand est-ce que l'équilibre est atteint? Est-il même atteint? C'est à noter que l'amidon est devenu bleu foncé et l'iode est devenu clair. Comment est-ce? Qu'est-ce qui explique le fait que l'iode soit devenu si pâle?

Je vous remercie de votre aide.