Ósmosis en trozos de papa con sal-Práctica casera PDF

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Ósmosis en trozos de papa con agua salada a
distintas concentraciones....

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División de Ciencias e Ingenierías Campus León

Laboratorio de Propiedades Fisicoquímicas (NELI06049) Profesor: Birzabith Mendoza Novelo.

Práctica 3. Ósmosis en trozos de papa con agua salada a distintas concentraciones.

Elaborado por: López Guerrero Sandra Leticia. (NUA: 780393) Fecha de entrega: 29 de Septiembre de 2020.

Práctica 3. Ósmosis en trozos de papa con agua salada a distintas concentraciones. Introducción. La ósmosis es un fenómeno de difusión que sucede cuando existen dos soluciones en un medio con diferente concentración de solutos, que están separadas por una membrana semipermeable (deja pasar solo el disolvente). Este fenómeno se produce de manera espontánea sin necesidad de aporte energético. Ocurre tanto en el interior de los organismos como en el exterior: ● En el interior, por ejemplo, en los glóbulos rojos, que pueden estar en una solución hipertónica. Entonces para igualar la concentración con el medio exterior de los glóbulos rojos liberan agua, quedándose arrugados y pudiendo provocar la muerte. Al contrario, cuando la disolución es hipotónica, los glóbulos rojos absorben agua y se inflan, pudiendo provocar también la rotura del glóbulo y su muerte (lisis celular). ● En el medio exterior, por ejemplo, las plantas expuestas a ambientes salinos (solución de alta concentración) presentan alta presión osmótica, lo que significa que requieren de un sistema de osmorregulación para tolerar la salinidad.[2] En esta práctica se busca identificar el proceso de ósmosis en soluciones de agua y agua con sal a distintas concentraciones con trozos de papa sumergidos en las soluciones.

Antecedentes. Existen tres posibles medios acuosos separados por una membrana semipermeable: ● Medio hipotónico : la concentración de soluto es menor respecto a la solución contigua. ● Medio hipertónico: la concentración de soluto es mayor respecto a la solución contigua.

● Medio isotónico (en equilibrio): cuando ambas soluciones tienen la misma concentración.

Figura 1: Tubo de ósmosis con membrana semipermeable que muestra una difusión del medio hipotónico al hipertónico, buscando llegar al equilibrio de concentraciones (medio isotónico).[2] Durante el proceso de ósmosis, el disolvente difunde la solución de menor concentración (más diluida) a la de mayor concentración a través de la membrana semipermeable, hasta equilibrar las concentraciones. Este fenómeno se produce desde los medios hipotónicos hacia los medios hipertónicos. La presión osmótica es la presión extra necesaria para detener el flujo del disolvente a través de la membrana semipermeable.[2] La capacidad que tiene el agua de atravesar la membrana plasmática, que se comporta como una membrana semipermeable, depende de la diferencia de concentración entre los líquidos extracelular e intracelular y viene determinada por la presencia de sales minerales y moléculas orgánicas disueltas.[3] En esta práctica se comprobó que las moléculas del agua se difunden desde los medios hipotónicos hacia los hipertónicos, provocando un aumento de la presión sobre la cara de la membrana del compartimento hipotónico, denominada presión osmótica. Como consecuencia del proceso osmótico se puede alcanzar el equilibrio, igualando las

concentraciones, y entonces los medios serán isotónicos, es decir que tienen la misma concentración.

Figura 2. Representación celular del proceso de ósmosis en los medios hipertónico, donde el agua sale de la célula, e hipotónico, donde el agua entra en la célula.[3] Las membranas de las células permiten el tránsito de moléculas pequeñas e iones hidratados hacia el agua, pero bloquean el paso a las macromoléculas como las proteínas y las enzimas sintetizadas en el interior de la célula. Las conservas en salazón evitan el crecimiento de microorganismos debido a que un proceso de ósmosis deshidrata las bacterias que causarían la putrefacción. Una de las maneras más sencillas de conservar los alimentos es, por tanto, por deshidratación, de manera que los microorganismos no puedan crecer ni reproducirse por falta de agua. La ósmosis es un proceso espontáneo, sin embargo también existe la ósmosis inversa, la cual no es espontánea, pues se requiere aumentar la presión osmótica sobre la parte del

líquido de mayor concentración, haciendo que el agua de una solución concentrada en sales, como el agua de mar, disminuya su concentración hasta el punto de tener agua “desalinizada”. Ya se comprende que la ósmosis inversa es el proceso que permite obtener agua para beber a partir de agua de mar en las plantas desaladoras. Evidentemente, la obtención no es directa sino que el agua debe pasar por un proceso posterior de eliminación de posibles microorganismos patógenos.[1]

Objetivos. ● Observar el fenómeno de ósmosis para trozos de papa sumergidos en tres soluciones con distintas concentraciones de sal. ● Identificar en cuál solución se tiene medio hipotónico e hipertónico. ● Determinar una curva de longitud vs. tiempo de los trozos de papa. Desarrollo experimental. Materiales . ● Papa grande. ● Cuchillo. ● Pelador de papa. ● Regla milimetrada. ● 3 vasos de 1 litro. ● 3 vasos de vidrio (donde quepan perfectamente los trozos de papa). ● Sal de mesa molida. ● Agua de la llave. ● Balanza. ● Taza medidora de cocina. Procedimiento. 1. Pelar la papa y cortarla en tiras rectangulares de 5 cm x 5mm x 5mm. Cortar 6 tiras de igual longitud.

2. Preparar las soluciones en los 3 vasos de 1 lt; para la solución 1%: pesar 10 g de sal y diluir en 1 lt de agua, para la solución 5%: pesar 50 g de sal y diluir en 1 lt de agua, finalmente en el último vaso colocar 1 lt de agua solamente. Etiquetar las soluciones. 3. Colocar 250 ml de cada solución en los 3 vasos de vidrio. Etiquetar las soluciones. 4. Introducir al mismo tiempo 2 trozos de papa en cada vaso de vidrio y registrar la hora para que ésta sea el tiempo = 0. 5. A partir de 3 horas sacar los trozos de papa al mismo tiempo de todos los vasos y medir su longitud con la regla, anotar lo obtenido y regresar los trozos de papa a cada vaso al mismo tiempo. Repetir cada 6 o 9 horas el registro de longitud de los trozos de papa.

Resultados y discusiones. A continuación se muestran los trozos de papa utilizados para la práctica, correspondientes al paso 1 del procedimiento:

Figura 3. Piezas de papa cortadas de 5 cm de largo. Soluciones preparadas del paso 2 del procedimiento:

Figura 4. Soluciones al 1% y 5 % de sal con agua, y solución de agua de 1 litro. Taza medidora de cocina con la que se midieron los 250 ml de cada solución donde se realizaría el experimento:

Figura 5. Taza con la que midieron los 250 ml del paso 3. Paso 4 del procedimiento donde se introducen los trozos de papa a cada vaso con solución distinta:

Figura 6. Vasos con soluciones al 1%, 5% y agua con los trozos de papa dentro al t=0. Desde que se introducen los trozos de papa al t=0 h las soluciones de 1% y 5% de sal se observan turbias, mientras que la del agua permanece incolora. Al tiempo t=12 h, se comienza a observar que los trozos de papa en la solución 5% de sal se tornan un poco oscuros. Al tiempo t=18 h, los trozos de papa en la solución 5% son notablemente más oscuros, y al tacto son blandos. Al tiempo t=24 h, se observa que el cambio ahora es que la solución 1% está más turbia que la de 5%, mientras que la de agua se ve levemente turbia. Después de 37 horas, siendo este el tiempo final, t=37 h, se observa que en todas las soluciones se incrementó lo turbio, siendo la solución 1% la más turbia, después la de 5% y finalmente la del agua, como se muestra en la Figura 7.

Figura 7. Soluciones 1% y 5% de sal, y agua al t=37 h con los trozos de papa dentro, siendo este el tiempo final, donde se observa más turbia la solución 1%.

Figura 8. Vaso con solución 1% donde se observan muchas partículas blancas flotando y otras en el fondo del vaso, siendo esta la solución más turbia al t=37 h.

Figura 9. Vaso con solución 5% con partículas blancas flotando y en el fondo del vaso al t=37 h.

Figura 10. Vaso con solución de agua, se observa turbia al t=37 h. Al finalizar el procedimiento, al llegar al tiempo final, se sacaron los trozos de papa de cada vaso para medir su longitud, y se observó que la papa de la solución 5% de sal se tornó sumamente oscura y muy blanda y flexible, mientras que los trozos de papa de la solución 1% apenas comenzaban a oscurecerse en las esquinas, y eran flexibles y blandos pero no tanto como los de la solución 5%. En el caso de los trozos de papa de la solución de agua, estos permanecieron con su color inicial y adquirieron más dureza que una papa normal. Se observan los cambios de color en la Figura 11.

Figura 11. Trozos de papa frente a cada vaso con solución a concentración distinta, donde se observa que los de 5% se tornaron oscuros, los de 1% solo se oscurecieron un poco en las esquinas, y los de agua permanecieron con su color inicial.

A continuación se muestra en las Tablas 1, 2 y 3, las longitudes promedio de los trozos de papa a los diferentes tiempos registrados.

Tabla 1: Solución 1% de agua con sal. Tiempo (h)

Promedio de longitud de trozos de papa(cm) ± 0.1cm

0.0

5.0

3.0

4.7

12.0

4.7

18.0

4.625

24.0

4.6

37.0

4.7

Tabla 2: Solución 5% de agua con sal. Tiempo (h)

Promedio de longitud de trozos de papa(cm) ± 0.1cm

0.0

5.0

3.0

4.775

12.0

4.775

18.0

4.7

24.0

4.7

37.0

4.8

Tabla 3: Solución de agua. Tiempo (h)

Promedio de longitud de trozos de papa(cm) ± 0.1cm

0.0

5.0

3.0

5.225

12.0

5.25

18.0

5.275

24.0

5.325

37.0

5.375

A continuación se muestra en la Gráfica 1 la variación entre longitud vs. tiempo en las tres soluciones, de acuerdo con lo reportado en las Tablas 1, 2 y 3.

Gráfica 1. Cambios en la longitud promedio de los trozos de papa respecto al tiempo.

De acuerdo con la Gráfica 1, se observa que los trozos de papa en la solución de agua aumentaron su longitud con el paso de las horas, lo cual indica que las moléculas de agua del disolvente pasaron la membrana plasmática de la papa, por lo que se tuvo un medio hipotónico, es decir, el agua entró en las células de la papa, lo que provocó un aumento en el volumen celular (incremento de longitud), disminuyendo la presión osmótica en el interior, para tener un medio equilibrado; las células de la papa se hincharon hasta el límite de la pared celular, que en este caso sería de 5.375 en un lapso de 37 horas, fenómeno que se conoce como turgencia, asociado con que los trozos de papa conserven su color y sean duros. Ver Figura 2. Por otro lado, en el caso de las soluciones al 1% y 5% de sal, se observó una disminución de la longitud de los trozos de papa con respecto a la longitud inicial, en este caso se tuvo un medio hipertónico, es decir, el agua de la papa salió de sus células hacia el medio que tenía una concentración de sal más elevada, lo que provocó que disminuyera el volumen celular (con ello la longitud de los trozos de papa) y aumentara la presión osmótica en el interior, lo que nos lleva al fenómeno llamado plasmólisis, en donde la membrana plasmática se separa de la pared celular, lo que provoca que la papa adquiera esa flexibilidad al tacto. Se tuvo que la longitud de la papa bajó, y luego regresó a la longitud que adquirió a las primeras 3 horas, lo cual pudo deberse a que el sistema buscó la forma de estabilizarse habiendo pasado todo el proceso. El color oscuro que

adquirieron las papas en medio salado se debe a una oxidación, que no se presenta en el medio acuoso (sin sal) por ser pobre en oxígeno. Y la turbidez de las soluciones saladas pudo ser por el intercambio de agua de la papa hacia la solución.

Conclusiones. Se comprobó que los trozos de papa en la solución acuosa tuvieron un medio hipotónico y debido a esto se tuvo un aumento de la longitud, mientras que en las soluciones de 1% y 5% de sal se tuvo un medio hipertónico lo que causó que disminuyera la longitud de los trozos de papa. Se tuvo una disminución más grande de longitud para la solución 1% que para la de 5%, lo cual fue inesperado, pues se creía que la solución con mayor concentración de sal, provocaría una disminución mayor en los trozos de papa, esto pudo deberse a que al inicio los trozos de papa de la solución 5% se cortaron un poco más grandes que los de 1%, es decir, que el error se haya debido a un error de medición al inicio. Sin embargo, logró comprobarse el fenómeno de ósmosis, el cual resultó un proceso bastante tardado, donde se tuvo aumento y disminución de longitud de menos de medio centímetro. Una alternativa para mejorar la práctica sería colocar los trozos de papa en soluciones más concentradas de sal y ver los efectos, así como que se debe tener cuidado al momento de cortar las papas, pues una diferencia pequeña podría causar que la comparación entre sistemas con distintas concentraciones no sea tan adecuada.

Referencias. [1] Corominas, J. (2009, Noviembre). Patatas y huevos osmóticos. Revista Eureka sobre Enseñanza

y

Divulgación

de

las

Ciencias.

pp.

151-157.

Doi:

http://dx.doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2010.v7.i1.11 También

puede

encontrarse

en:

https://www.researchgate.net/publication/50996676_Patatas_y_huevos_osmoticos [2] Valdivielso, A. (s.f.). ¿Qué es la ósmosis? iAgua Respuestas: IAgua. Recuperado de: https://www.iagua.es/respuestas/que-es-osmosis [3] N. (2014). Ósmosis en la cocina y en nuestras células. Bionesia: Las islas de la vida. Recuperado

de:

http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/ncarroq/2014/11/09/404/...