Difusión y ósmosis
Lo que vas a aprender
- Explicar la difusión como el reparto de partículas de donde hay más a donde hay menos.
- Explicar la ósmosis como el paso del agua a través de una membrana, de donde hay menos soluto a donde hay más.
- Predecir si una célula gana o pierde agua según el medio en que está.
- Calcular el cambio de masa y el porcentaje de cambio de rodajas de papa en agua y en agua con sal, e interpretar el resultado.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Cuando alguien abre un frasco de perfume en un rincón del salón, al rato lo huelen hasta en el otro extremo, aunque nadie lo haya regado. Cuando en la casa le echan sal al pepino picado, el plato se llena de agua. Y una lechuga marchita, puesta un rato en agua fría, vuelve a quedar firme.
Las tres cosas se explican con dos procesos que ocurren en todas las células, todo el tiempo: la difusión y la ósmosis. En esta lección vas a entenderlos con un modelo de partículas y vas a analizar, con números, la práctica de las rodajas de papa en agua y en agua con sal.
Antes de empezar recuerda qué es la permeabilidad selectiva de la membrana y cómo se calcula un porcentaje de cambio.
Explicación
La difusión: repartirse solas
Las partículas de los líquidos y de los gases nunca están quietas: se mueven y chocan todo el tiempo, en todas las direcciones. Si en un lugar hay muchas partículas de una sustancia y en otro hay pocas, ese movimiento al azar termina por repartirlas, hasta que quedan parejas. Ese reparto se llama difusión:
En la difusión, las partículas pasan de donde hay más a donde hay menos, hasta quedar repartidas por igual.
Lo ves cuando echas una gota de colorante en un vaso de agua quieta: al principio es una mancha, y al rato toda el agua queda del mismo color. Nadie la revolvió. En el agua caliente pasa más rápido, porque las partículas se mueven más rápido.
En tus células, la difusión trabaja sin parar a través de la membrana. Afuera de la célula hay más oxígeno que adentro, porque la célula lo gasta, y entonces el oxígeno entra. Adentro hay más dióxido de carbono, porque la célula lo produce, y entonces sale. La célula no gasta energía en esto.
La ósmosis: el agua que cruza la membrana
Ahora imagina una membrana que deja pasar el agua, pero no la sal ni el azúcar. A un lado hay agua sola y al otro, agua con mucha sal. La sal no puede cruzar para repartirse. Lo que se mueve es el agua: pasa del lado donde hay menos soluto al lado donde hay más soluto. Ese paso del agua a través de la membrana se llama ósmosis.
Una forma de recordarlo: el agua va hacia donde está «más salado» o «más dulce», como si quisiera diluirlo. Y otra idea que no hay que olvidar: en la ósmosis se mueve el agua, no la sal.
Tres medios, tres resultados
Lo que le pasa a una célula depende del medio en que está:
- En agua sola, o con menos soluto que el que tiene la célula por dentro: entra más agua de la que sale. La célula gana agua y se hincha. Una célula animal puede hincharse tanto que revienta; la vegetal no revienta, porque la pared la contiene, y se pone firme. Por eso la lechuga marchita se recupera en agua.
- En un medio con tanto soluto como el de adentro de la célula: entra tanta agua como sale. La célula queda en equilibrio y no cambia.
- En agua con mucha sal o mucho azúcar: sale más agua de la que entra. La célula pierde agua y se arruga. Por eso el pepino con sal suelta agua.
La práctica de las rodajas
Es una práctica clásica de laboratorio, y se hace con tu docente. Se usa papa o pepino, agua, sal de cocina, dos vasos y una balanza de cocina.
- Un adulto corta rodajas parecidas con un cuchillo de mesa. Tú no cortas.
- Cada rodaja se seca con papel de cocina y se pesa. La masa se anota en una tabla.
- Unas rodajas van a un vaso con agua de la llave y otras a un vaso con agua y varias cucharadas de sal.
- Después de al menos una hora se sacan, se secan igual y se vuelven a pesar.
- Para cada rodaja se calcula el cambio de masa y el porcentaje de cambio. Con el porcentaje se pueden comparar rodajas de distinto tamaño.
Las rodajas no se comen al final.
Ejemplo resuelto
La rodaja en agua
La rodaja A de papa pesaba 20 g y, después de una hora en agua de la llave, pesa 23 g (datos inventados). ¿Cuánto cambió su masa, en gramos y en porcentaje, y qué pasó en sus células?
Ver la solución paso a paso
Masa final menos masa inicial: $23 - 20$
La rodaja ganó $3$ g.
El porcentaje de cambio es el cambio entre la masa inicial, por cien: $\frac{3 \cdot 100}{20}$
Es decir, $15$ %.
Las células de la papa tienen sustancias disueltas, y el agua de la llave tiene muy pocas. Por ósmosis, el agua entró a las células y la rodaja quedó más pesada y más firme.
Respuesta: La rodaja A ganó 3 g, un 15 % de su masa: entró agua a sus células por ósmosis.
Ejemplo resuelto
La rodaja en agua con sal
La rodaja C pesaba 20 g y, después de una hora en agua con sal, pesa 16 g (datos inventados). ¿Cuánto cambió su masa, en gramos y en porcentaje, y qué pasó en sus células?
Ver la solución paso a paso
Masa final menos masa inicial: $16 - 20$
El resultado es $-4$ g: la rodaja perdió masa.
El porcentaje de cambio, con el signo menos porque bajó: $-\frac{4 \cdot 100}{20}$
Es decir, $-20$ %.
Afuera había más soluto que dentro de las células. Por ósmosis, el agua salió de las células hacia el agua con sal; la sal no fue la que se movió. La rodaja quedó más liviana y blanda, se dobla sin quebrarse.
Respuesta: La rodaja C perdió 4 g, un 20 % de su masa: salió agua de sus células por ósmosis.
Ejemplo resuelto
Comparar dos rodajas de distinto tamaño
En el agua con sal, la rodaja C pasó de 20 g a 16 g, y la rodaja D, de 25 g a 19 g (datos inventados). ¿Cuál perdió más agua en proporción a su tamaño?
Ver la solución paso a paso
La rodaja D perdió, en gramos, $25 - 19$
es decir, $6$ g.
Su porcentaje de pérdida es $\frac{6 \cdot 100}{25}$
es decir, $24$ %.
La rodaja C perdió el 20 %, como vimos. Comparamos: $\frac{6 \cdot 100}{25} > \frac{\left(20 - 16\right) \cdot 100}{20}$
La rodaja D perdió más gramos y también un porcentaje mayor. Si las rodajas tuvieran tamaños muy distintos, solo el porcentaje permitiría compararlas de forma justa.
Respuesta: La rodaja D perdió el 24 % de su masa, más que el 20 % de la rodaja C.
Cuánto cambió la masa de cada rodaja, en porcentaje de su masa inicial (datos inventados). Las rodajas A y B estuvieron en agua y ganaron masa; la C y la D estuvieron en agua con sal y la perdieron.
Para no confundirse
- En la ósmosis se mueve el agua, no la sal. La rodaja en agua con sal no se pone liviana porque le entre sal, sino porque pierde agua.
- El agua va hacia donde hay más soluto. No va de lo salado a lo no salado, sino al revés.
- La difusión no necesita membrana. El colorante se reparte en el agua del vaso sin ninguna; la ósmosis, en cambio, es el paso del agua a través de una membrana.
- Para comparar rodajas, el porcentaje. Una rodaja grande puede perder más gramos que una pequeña y, aun así, una parte menor de su masa.
Práctica
La rodaja B de papa pasó de 25 g a 28 g en agua de la llave (datos inventados). ¿Cuántos gramos ganó?
28 − 25 = 3 g. Ganó masa porque entró agua a sus células por ósmosis.
La rodaja B pasó de 25 g a 28 g. ¿En qué porcentaje aumentó su masa? Escribe el número sin el signo %.
3 ÷ 25 × 100 = 12 %. Ganó los mismos 3 g que la rodaja A, pero como era más grande, en porcentaje ganó menos (12 % frente a 15 %).
Una rodaja de pepino pasó de 30 g a 24 g en agua con sal (datos inventados). ¿Qué porcentaje de su masa perdió?
Perdió 30 − 24 = 6 g, y 6 ÷ 30 × 100 = 20 %. El 6 son los gramos; el 25 sale de dividir entre la masa final (24), y el 80 % es lo que le quedó.
¿Verdadero o falso? La rodaja D, que pasó de 25 g a 19 g, perdió el 24 % de su masa.
Perdió 6 g, y 6 ÷ 25 × 100 = 24 %.
En agua, la rodaja A aumentó un 15 % y la rodaja B un 12 %. ¿Cuál es el promedio de los dos porcentajes? Escribe el número sin el signo %.
(15 + 12) ÷ 2 = 13,5. Con varias rodajas por vaso y el promedio, el resultado depende menos de una rodaja rara.
Una rodaja de 40 g pierde el 15 % de su masa en agua con sal (datos inventados). ¿Cuántos gramos pesa después?
El 15 % de 40 g es 40 × 15 ÷ 100 = 6 g, y 40 − 6 = 34 g.
¿Verdadero o falso? En un modelo, a un lado de un vaso hay 30 partículas de colorante y al otro 10. Cuando la difusión las reparte por igual, quedan 20 de cada lado.
En total son 30 + 10 = 40 partículas, y repartidas por igual quedan 40 ÷ 2 = 20 de cada lado. Cuando quedan parejas, las partículas siguen moviéndose, pero pasan tantas hacia un lado como hacia el otro: el reparto ya no cambia.
En un modelo, a un lado de una membrana hay 48 partículas de oxígeno y al otro 12. ¿Cuántas tienen que pasar del lado con más al lado con menos para que queden parejas?
Si pasan 18, quedan 48 − 18 = 30 a un lado y 12 + 18 = 30 al otro. Se calcula como la diferencia dividida entre dos: (48 − 12) ÷ 2 = 18.
En la rodaja que estuvo en agua con sal, ¿qué se movió y hacia dónde?
Afuera había más soluto que dentro de las células. En la ósmosis el agua va de donde hay menos soluto a donde hay más, así que salió de las células. La sal no es la que se mueve: por eso la rodaja pesa menos.
Echas una gota de colorante en un vaso de agua quieta y, al rato, toda el agua queda del mismo color sin que nadie la revuelva. ¿Por qué?
Es difusión: las partículas, que se mueven sin parar, se reparten hasta quedar parejas. No hay membrana de por medio, así que no es ósmosis.
Reto
¿Las células ganan agua o pierden agua?
Pregúntate dónde hay más soluto, si dentro de las células o afuera. El agua va hacia donde hay más.
Reto
Cada número es la masa final menos la inicial de una rodaja de papa, en gramos. En cada ronda, una rodaja estuvo en un vaso distinto al de las otras tres. Tócala.
Si la masa subió, la rodaja ganó agua; si bajó, perdió agua.
Reto
Abre el candado de la ósmosis.
Cada pista da un dígito.
Cierre
En resumen
En la difusión, las partículas se reparten solas de donde hay más a donde hay menos, hasta quedar parejas; así entra el oxígeno a la célula y sale el dióxido de carbono.
En la ósmosis, el agua cruza una membrana que no deja pasar el soluto, de donde hay menos soluto a donde hay más.
En agua sola la célula gana agua y se hincha; en agua con mucha sal la pierde y se arruga; con el mismo soluto adentro y afuera queda en equilibrio.
En la ósmosis se mueve el agua, no la sal: por eso la rodaja en agua con sal pesa menos.
El porcentaje de cambio, el cambio de masa entre la masa inicial por cien, permite comparar rodajas de distinto tamaño.
Vocabulario
- Difusión
El movimiento de partículas que se reparten solas desde donde hay más hacia donde hay menos, hasta quedar parejas.
- Ósmosis
El paso del agua a través de una membrana que deja pasar el agua pero no el soluto, desde donde hay menos soluto hacia donde hay más.
- Soluto
La sustancia que está disuelta en el agua, como la sal o el azúcar.
- Medio
Lo que rodea a una célula o a un trozo de tejido, por ejemplo el agua de un vaso.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Eche una gota de colorante de cocina en un vaso con agua quieta, a la vista de todos, y deje que la observen mientras explica. Pregunte por qué el pepino con sal suelta agua.
- Explicación · 20 min — Explique la difusión con el vaso de colorante y la ósmosis con un dibujo de partículas de agua y de sal a los dos lados de una membrana. Si hizo la práctica de las rodajas antes de la clase, use sus datos; si no, los del ejemplo.
- Práctica · 20 min — Preguntas y retos en parejas. Si tiene tiempo y materiales, monte la práctica: usted o un adulto corta las rodajas con un cuchillo de mesa, los estudiantes pesan y registran en una tabla.
- Cierre · 5 min — Pida a cada estudiante que dibuje una célula en agua con sal con flechas que muestren qué se mueve y hacia dónde.
Preguntas para el salón
- Si la sal no entra a la papa, ¿por qué la rodaja cambia de masa?
- ¿Por qué una célula vegetal no revienta en agua y una animal sí puede reventar?
- ¿Por qué conviene comparar las rodajas con el porcentaje y no solo con los gramos?
Errores típicos
- Decir que en la ósmosis la sal entra a la célula. Pregunte qué deja pasar la membrana del modelo y pida que dibujen solo flechas de agua.
- Decir que el agua va de donde hay más soluto a donde hay menos. Use la frase «el agua va hacia lo más salado» y compruébela con el pepino con sal.
- Calcular el porcentaje dividiendo entre la masa final. Recuerde que el porcentaje de cambio se mide respecto de la masa que la rodaja tenía al empezar.
Tarea sugerida
Con ayuda de un adulto, dejar una rodaja de pepino en agua y otra en agua con sal durante una hora, describir cómo quedaron al tacto y explicar con un dibujo de partículas qué se movió y hacia dónde. Calcular el porcentaje de cambio de una rodaja que pasó de 24 g a 18 g.