Contextualización

La presión osmótica es uno de los fenómenos más presentes en nuestro día a día y en nuestro organismo, pero raramente nos damos cuenta de ello. Este proceso es la principal forma en la que mantenemos constante la concentración de solutos en nuestras células, es decir, garantizar que el equilibrio de sustancias dentro y fuera de las células esté equilibrado. La ósmosis es el movimiento del solvente desde una región de menor concentración de soluto hacia una región de mayor concentración, un proceso que ocurre hasta alcanzar un equilibrio.

La teoría que modela este proceso es muy simple, pero poderosa: la presión osmótica se da por el producto de la constante de los gases, la temperatura (en grados Kelvin) y la concentración molar del soluto. Con esta expresión, podemos hacer varias predicciones, como la cantidad de soluto disuelto o la temperatura en la que ocurre el proceso. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar la comprensión sobre la presión osmótica y cómo se aplica a situaciones reales.

Esta comprensión es fundamental no solo para la química, sino también para la biología, la medicina, la ingeniería, en cualquier lugar donde haya transporte de fluidos. Con ella, se pueden prever comportamientos de soluciones y entender muchos procesos biológicos, industriales y ambientales. Sin la ósmosis, por ejemplo, nuestro cuerpo no filtraría la sangre en los riñones, los sistemas de desalinización de agua de mar no funcionarían e incluso los procesos de fabricación de cervezas y vinos se verían afectados.

La ósmosis controla muchos procesos que ocurren a nuestro alrededor e incluso dentro de nuestros cuerpos. Comprender la presión osmótica nos permite entender, prever y manipular estos procesos. ¡Creanme! La comprensión de este concepto puede abrirnos el camino a una enorme cantidad de aplicaciones prácticas.

Para el trabajo, se aconseja la lectura del capítulo sobre presión osmótica en el libro "Química General" de Raymond Chang, la consulta al sitio de Khan Academy que tiene una sección entera dedicada a la Ósmosis y la visualización del video sobre Ósmosis del canal Manual do Mundo en YouTube.

Actividad Práctica

Título de la actividad: "Presión Osmótica en la Práctica: Una Investigación Experimental".

Objetivo del proyecto

• Entender el concepto de presión osmótica,
• Aplicar la fórmula de presión osmótica para calcular la concentración molar del soluto,
• Comprender cómo la temperatura afecta el proceso osmótico a través de experimentación práctica.

Descripción detallada del proyecto

Los alumnos, divididos en grupos de 3 a 5, realizarán experimentos de laboratorio para analizar e interpretar la presión osmótica en situaciones cotidianas. A lo largo del proyecto, los alumnos desarrollarán un escenario experimental donde investigarán cómo las alteraciones en la temperatura y en la concentración afectan la presión osmótica. Las observaciones y conclusiones de estos experimentos serán documentadas en un informe de proyecto.

Materiales necesarios

1. Matraz de vidrio
2. Tubo en U
3. Membrana semipermeable
4. Solución de glucosa
5. Agua destilada
6. Termómetro
7. Balanza
8. Estufa (si es necesario para alterar la temperatura)

Paso a paso detallado para la realización de la actividad

1. Medir y registrar la temperatura inicial de la solución de glucosa y del agua destilada.
2. Colocar la solución de glucosa de un lado del tubo en U y el agua destilada del otro lado, separados por una membrana semipermeable.
3. Observar y anotar el movimiento de agua a través de la membrana y registrar cualquier alteración en el nivel de la solución.
4. Después de un tiempo, medir la diferencia de altura entre las soluciones. Esta diferencia es una indicación de la presión osmótica.
5. Utilizar la fórmula de presión osmótica para calcular la concentración molar del soluto en función de la presión osmótica observada.
6. Repetir el experimento alterando la temperatura de la solución de glucosa y observando su impacto en la presión osmótica.
7. Anotar las observaciones detalladamente para un análisis posterior y discusión en el informe.

Entregas del proyecto

Después de la conclusión de la actividad práctica, los grupos deben producir un informe detallado describiendo la experiencia. Este documento debe incluir:

1. Introducción: Contextualización del fenómeno de la presión osmótica y su relevancia en el mundo real.

2. Desarrollo: Explicación detallada de la teoría de la presión osmótica y descripción de la actividad realizada. Aquí, los alumnos deben discutir la metodología utilizada, sus observaciones y los resultados experimentales. A partir de los datos experimentales, los alumnos deben hacer estimaciones, predicciones y justificar conclusiones.

3. Conclusiones: Discusión de las lecciones aprendidas, la aplicación práctica del concepto de presión osmótica y los resultados obtenidos. También deben resumir puntos clave de aprendizaje y cómo esto afecta su comprensión de la presión osmótica.

4. Bibliografía: Referencias de los materiales consultados para la realización del proyecto.

Este proyecto es una oportunidad para que los alumnos desarrollen sus habilidades técnicas, como formular preguntas, elaborar hipótesis, hacer predicciones y estimaciones, así como utilizar instrumentos de medición. Al mismo tiempo, mejorarán sus habilidades socioemocionales, como el trabajo en equipo, la gestión del tiempo, la comunicación y la resolución de problemas.