La pressione osmotica \pi è la pressione che bisogna applicare a una soluzione per arrestare il passaggio netto di solvente attraverso una membrana semipermeabile. È una proprietà colligativa: in prima approssimazione dipende dal numero di particelle disciolte, non dalla loro identità chimica.
Per una soluzione diluita ideale vale la legge di van’t Hoff:
dove c è la concentrazione molare del soluto, R la costante dei gas, T la temperatura assoluta e i il fattore di van’t Hoff. Per un non elettrolita ideale i=1; per un elettrolita completamente dissociato i tende al numero di ioni prodotti per unità formula.
Osmolarità
Spesso si ragiona in termini di concentrazione osmotica:
e quindi:
Questa forma è utile perché separa il conteggio efficace delle particelle dal calcolo della pressione. In soluzioni reali, interazioni ioniche e associazione tra specie possono rendere c_{\text{osm}} inferiore al valore ideale.
| Soluto ideale | Particelle efficaci | Pressione osmotica |
|---|---|---|
| glucosio | \displaystyle i=1 | \displaystyle \pi=cRT |
| \mathrm{NaCl} completamente dissociato | \displaystyle i\simeq2 | \displaystyle \pi\simeq2cRT |
| \mathrm{CaCl_2} completamente dissociato | \displaystyle i\simeq3 | \displaystyle \pi\simeq3cRT |
Uso e limiti
La pressione osmotica è centrale in osmometria, dialisi, separazioni a membrana, biologia cellulare e trattamento delle acque. La formula \pi=i cRT è però una legge limite: richiede soluzioni diluite, membrana selettiva e comportamento quasi ideale.
Non va confusa con la pressione idrostatica già presente nel sistema. L’osmosi nasce da una differenza di potenziale chimico del solvente; la pressione applicata serve a compensare quella differenza.
Errori comuni
- Usare concentrazioni in gradi Celsius o temperature non convertite in kelvin.
- Applicare i ideale a soluzioni saline concentrate senza correzioni di non idealità.
- Confondere osmolarità, molarità e molalità.
- Pensare che la pressione osmotica dipenda dalla massa del soluto: nel modello colligativo dipende dal numero efficace di particelle.
Vedi anche: Proprietà colligative, Fattore di van’t Hoff, Concentrazione chimica, Dialisi.