OSMOMETRIA DE MENBRANA

OSMOMETRÍA

La osmometría se basa en una de las propiedades coligativas, la osmosis. Existen una serie de membranas semipermeables que únicamente permiten el paso de determinadas especies químicas (moléculas o iones) a través de ellas. Se emplea un dispositivo en el que se separan dos disoluciones mediante una membrana semipermeable; las disoluciones tendrán diferente concentración en un soluto que no sea capaz de atravesar la membrana. La tendencia natural es que se igualen las concentraciones de ambas soluciones; como el soluto no es capaz de atravesar la membrana se produce un flujo de disolvente hacia la disolución más concentrada. En este momento empiezan a equilibrarse dos fuerzas: por un lado la que hace que pase disolvente hacia la disolución más concentrada y por otro la presión hidrostática que aumenta al subir la altura de la columna de disolución. Al final se llega a un equilibrio en el que se percibe una diferencia de alturas entre ambas disoluciones. Esta diferencia de alturas permite calcular la presión hidrostática creada, denominada presión osmótica. Como todas las propiedades coligativas, la presión osmótica depende de la concentración de especies, no de la concentración de moléculas; este aspecto es de capital importancia en la selección de parámetros a medir utilizando este procedimiento, y a la hora de interpretar los resultados suministrados (Figura 4).

Experimentalmente se utilizan un tipo de osmómetros que no utilizan membranas semipermeables y que también se denominan osmómetros de presión de vapor. Estos aparatos constan de dos puntos en los que se ponen las dos disoluciones de diferente concentración (habitualmente una es el disolvente puro), estando las dos a la misma temperatura. Debido a la diferencia de concentraciones, se evapora parte del disolvente de la disolución más diluida que se deposita en la disolución más concentrada. Esto produce una diferencia de temperatura entre ambas disoluciones que el aparato es capaz de registrar. A partir de dichas diferencias de temperatura y con ayuda de una curva de calibrado previa, es posible establecer la diferencia de concentraciones y por lo tanto, la masa molar de la sustancia.

Figura 4.

ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO OSMÓTICO

DETERMINACIÓN DE MASAS MOLECULARES POR OSMOMETRÍA DE MEMBRANA.

1. Introducción

Este método está basado en la diferencia de altura o presión osmótica  que se crea entre dos capilares que están conectados uno a un compartimiento con el solvente y el otro al compartimiento con solución de un polímero, que están separados por una membrana permeable al solvente pero no al soluto.

La presión osmótica se puede expresar por una ecuación del virial:

 = RT/M ( C + bC2 .......)

donde si dividimos entre C, que es la concentración en g/100 mls

/C= RT/M ( 1  k C ........)

es decir, que un gráfico de /C versus C debe ser lineal si se emplean soluciones de baja concentración entro 0 y 2 g/lOOml; ya que se eliminan las interacciones soluto solvente. Del intercepto A se podrá obtener el peso molecular:

• A =( /C )c=0 = RT/M o sea M = RT/(/C)c=0

Como la presión osmótica es una propiedad coligativa, el peso molecular resultante será el promedio en número Mn. Este método permite medir masas moleculares entre 104 y 106 • Pesos menores pueden permear la membrana y dar resultados inexactos; pesos mayores dan una presión osmótica demasiado pequeña para ser medida con exactitud ya que Mn es inversamente proporcional a la presión osmótica.

Para una muestra de Mn=104 la presión osmótica es alrededor de 104 dinas/cm2 que equivale a una altura aproximadamente de 20 cms, mientras que para una muestra de Mn=106 la presión osmótica es de 102 dinas/cm2 que representa una altura aproximada de 0.4 cms.

Precisamente de los métodos para medir masas moleculares basados en propiedades coligativas, el de la presión osmótica es el que permite un mayor rango ya que soluciones diluídas dan alturas de varios centímetros, que pueden medirse con exactitud. Mientras que el método ebulloscópico mide 10-4 C, la osmometría por presión de vapor 10-4 mm de mercurio, la crioscopía 5.10-4C, por lo que los métodos basados en estas propiedades no pueden medir masas moleculares que excedan de 20—30000.

2. Métodos para medir la presión osmótica

El método estático consiste en permitir que el solvente fluya a través de la membrana hasta que se alcance el equilibrio, es decir, se obtenga una altura del menisco fija en el capilar.Para ello se requiere esperar días, por lo que no es muy práctico. Además de considerar el efecto de capilaridad, la solución puede cambiar la composición respecto a la inicial.

En el método del equilibrio dinámico, el flujo del solvente por la membrana se evita aplicando una presión de gas inerte externa, la presión

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