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OSMOSE:

UM PROCESSO IMPORTANTE PARA A VIDA

(~)- Maria Teresinha Junqueira Berto

Nagib Chaib

Fundação Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de CiênciasFUNBEC

Instituto Brasileiro de Educação, Ciência e Cultura

IBECC

Lembrando que os nutrientes são utilizados no interior das células, po-demos perguntar como essas substâncias atravessam a membranacelular.A resposta completa a essa pergunta estaria fora do alcance de alunosde 1.0grau, mas um dos processos envolvidos nas trocas de substân-cias que ocorrem no organismo - a osmose - é bastante simples epode ser observado em experimentos fáceis de realizar.Os autores incluem, neste artigo, algumas sugestões para experimen-tos e numerosas informações sobre situações nas quais intervém o fe-nômeno da osmose nos organismos animais e vegetais.

DIFUSÃO E OSMOSE

Quando se coloca um pequeno cristal, de preferênciacolorido, como o sulfato de cobre (azul), no interior de umvaso contendo água, com o passar do tempo, à medidaque o sulfato de cobre vai se dissolvendo, as partículas docristal vão se espalhando pelo líquido até torná-Io comple-tamente azul.

Obtém-se, então, um sistema homogêneo ou solução.A dissolução aqui se realiza por um processo denominadodifusão.

A difusão que nos serviu de exemplo ocorreu entresubstâncias que estavam em contato direto.

A mistura por difusão pode ser realizada sem que ha-

ja contato direto entr\eas substâncias, através de um ma-terial poroso que os separe. Este material pode ser umamembrana.

A difusão de íons e moléculas através de orifícios de

membranas ou através de um outro corpo poroso deno-mina-se osmose.

Suponha, agora, uma solução separada de seu sol-vente puro (ou de outra solução de concentração diferen-te) por meio de uma membrana. Se a membrana permitira passagem de partículas do solvente e do soluto ela épermeável. Se permitir a passagem apenas do solvente, ésemipermeá vel.

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Em geral, considera-se como osmose o fluxo espon-tâneo de moléculas e íons através de membranas semi-

permeáveis.

As membranas semipermeáveis podem ser de ori-gem animal ou vegetal e também, artificiais. Temos, comoexemplos de membranas de origem animal, as membra-nas celulares, bexigas, intestinos, etc. Entre as membra-nas de origem vegetal, estão as membranas das célulasvegetais. Como membranas artificiais, podemos citar opapel celofane e o papel pergaminho.

Sugerimos, a seguir, alguns experimentos que permi-tem constatar a ocorrência da osmose, usando materialde laboratório simples que poderá ser providenciado peloprofessor. Lembramos que o kit "Jardim Osmótico" con-tém todo o material necessário e pode ser encontrado naFUNBEC.

ATENÇÃO: O professor deve recomendar enfatica-mente aos alunos que não provem as substâncias utiliza-das ou outra substância química qualquer, explicando quequalquer reagente pode ser perigoso: é uma questão dequantidade. Nunca é demais insistir nessa recomendação.

1~ Atividade

MATERIAL:- 1 tesoura- 1 pedaçode papelcelofane- 1 tubo cilíndricode plásticotransparente,de aproxi-

madamente150 mm de comprimento x 2 mm dediâmetro interno

- 1 tubo cilíndricode plástico,de aproximadamente35mm de comprimento x 20 mm de diâmetro inter-no

- 1 rolhade borrachan? 20, com furo (para passagemdo tubo de plásticotransparente)

- 1 bastãode vidro- 2 copos de vidro ou plástico- 1 elástico de prenderdinheiro- 1 colher das de sopa

açúcar- 1 rolo pequenode esparadrapo- 1 suportede madeira(palitode sorvete com um orifí-

cio no centro)- 1 arruelade borracha,de 15 mm de diâmetro

PROCEDIMENTO

a) Com a tesoura, corte um quadrado de celofane, de 6cm de lado, aproximadamente.

b) Prenda o celofane na extremidade do cilindro de plásti-co, dando em torno dele três voltas com o elástico; o ce-lofane deve ficar razoavelmente tenso, mas tome cui-dado para que ele não se rasgue.

c) Se as bordas do celofane ficarem muito compridas,apare o excesso com a tesoura:.

d) Introduza o tubo de plástico transparente no orifício darolha que servirá para fechar a extremidade aberta docilindro de plástico,no item (i).Esteconjunto é o seu os-mômetro (Fig. 1).

e) Coloque água num dos copos, até atingir cerca de umquarto da sua altura e acrescente duas colheres bemcheias de açúcar.

f) Agite com o bastão, até dissolver a maior quantidadepossível de açúcar.

g) Transfira a solução para o outro copo, tomando cuida-do para não transferir o excesso de açúcar que não sedissolveu.

h) Lave bem o primeiro copo, para eliminar qualquer resí-duo de açúcar e preencha-o com água, até cerca de1/4 da respectiva altura.

i) Pegue o cilindro de plástico que você preparou (corpodo osmômetro), encha-o com a solução de açúcar efeche-o com a rolha de borracha atravessada pelo tubode plástico (tubo do osmômetro).

ATENÇÃO: O nível da solução de açúcar, no tubo doosmômetro, deve estar ligeiramente acima da' rolha. Seestiver muito acima, retire um pouco de solução docorpo do osmômetro.

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FIGURA1

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Iro lo

j) Marque o nível da solução no tubo do osmômetro, comum pedaço de esparadrapo.

I) Mergulhe o corpo do osmômetro na água do copo,mantendo o conjunto em posição vertical, com o auxí-lio do suporte e da arruela (Fig. 2).

Tubo de plástico

Arruela de borracha

Suporte demadeira

FIGURA 2

Copo

Rolha de borracha

Cilindro de plásticoSolução de açúcarCelofaneElástico

Àgua

m) Aguarde meia hora e examine o nível da solução deaçúcar no tubo do osmômetro.

n) Faça mais algumas observações, de meia em meia ho-ra, tendo sempre o cuidado de marcar com esparadra-po o nível da solução, depois de cada observação.

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Observa-se que o nível da solução, no interior do tu-bo do osmômetro, vai subindo pouco a pouco. Concluí-mos que alguma coisa passou para dentro do osmômetro- provavelmente água do copo. De fato, o celofane pos-sui orifícios extremamente pequenos que permitem a pas-sagem de determinadas moléculas. No caso, as molécu-las de água atravessam o celofane; as de açúcar, por se-rem maiores do que os orifícios do celofane, atravessamcom muito mais dificuldade.

Na realidade, a água atravessa o celofane em ambosos sentidos mas, como o número de moléculas de água,

por unidade de volume, é muito maior no copo do que noosmômetro, a passagem da água se dá predominante-mente do copo para o interior do osmômetro.

Depois dessas explicações, o professor poderá per-guntar aos alunos:

- O que aconteceria se a situação fosse invertida, is-to é, se colocássemos água no osmômetro e solução deaçúcar no copo?

2!1 atividade

MATERIAL:

- 1 copo de vidro ou plástico- 1 colher das de café-- 1 bastão de vidro

- 1 pedaço de linha ou barbante bem fino- 1 suporte de m?deira (palito de sorvete com orifício

no centro)ferrocianeto de potássiosulfato de cobre

PROCEDIMENTO

a) Lave bem o copo e coloque 1 colher rasa das de café,de ferrocianeto de potássio.

b) Acrescente água, até atingir pouco mais da metade daaltura do copo e agite com o bastão, previamente lava-do, para dissolver o ferrocianeto.

c) Ponha o copo em lugar onde não venha a sofrer trepi-dações.

d) Amarre um cristal de sulfato de cobre com o fio de li-nha.

e) Meça, por fora do copo, o comprimento do fio, que de-ve ser suficiente para que o cristal, ao ser colocado nasolução de ferrocianeto de potássio, fique coberto porela. Prenda a extremidade livre do fio no orifício do su-

porte de madeira.f) Em seguida, mergulhe suavemente o cristal de sulfato

de cobre na solução de ferrocianeto de potássio; semdeixá-Ia tocar na parede do copo (Fig. 3).

g) Observe e anote suas observações, durante 10 minu-tos.

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Süporte demadeira

Copo

Cristal desulfato decobre (11)

Solução deferrocianeto

de potássio

FIGURA 3

Os alunos provavelmente observarão que:- forma-se uma película marrom em torno do cristal de

sulfato de cobre;- a película incha e se rompe;- os pedaços da película que se soltam, descem para o

fundo do copo;- nos lugares em que a película se rompe, formam-se no-

vasmembrnnas; .- estas, por sua vez, também se rompem; e assim por

diante.

O professor pode, então, explicar o que se passa:O sulfato de cobre dissolve-se na água e reage com a

solução de ferrocianeto de potássio, dando origem a umprecipitado - de ferrocianeto de cobre - em forma depelícula marrom. A equação que representa a reação é:

Sulfato

\ I

Ferrocianeto

I \

Ferroclaneto

I \

Sulfatode

de cobre + de potássio - de cobre 11 + potássioCuSO4 K4 Fe(CN)6 CU2Fe(CN)6 K2S04

Esta película é uma membrana semipermeável, maisperfeita do que o celofane, embora mais frágil. Ela se dei-xa atravessar pela água, mas não pelos sais dissolvidos.Temos, portanto, aí, um caso de osmose.

O cristal de sulfato de cobre vai se dissolvendo em

água e, assim, a concentração de sulfato de cobre vai au-mentando.

A água passa do local onde a solução é mais diluídapara o local onde a solução é mais concentrada, isto é, docopo para o interior da película.

A água que penetra entre a película e o cristal conti-nua a dissolver o cristal e vai distendendo a película, atéprovocar sua ruptura; os pedaços rompidos caem e se de-positam no fundo do copo.

Ao mesmo tempo, nos pontos de ruptura, a soluçãoexpelida do interior da película entra em contato com a so-lução de ferrocianeto de potássio; formam-se, então, no-vas membranas como resultado da reação entre as solu-

ções; as membranas vão descendo em direção ao fundodo copo, terminando por tocá-Io.

O processo continua, até desaparecer o cristal de sul-fato de cobre.

3!1Atividade

MATERIAL:- 1 funil de plásticoou vidro, de 20 a 30 mm de diâ-

metro- 1 copo de vidro ou plásticotransparente- 1 bastãode vidro- 1 colher das de café

silicatode sódiocristaisde:sulfatodecobre(11), sulfatode ferro (11) ecloreto de níquel

PROCEDIMENTO

a) Com o auxílio do funil, coloque silicato de sódio no co-po, até atingir pouco mais de 1 cm de altura.

b) Complete o volume com água,mas não encha com.pletamente o copo.

c) Agite muito bem a mistura com o bastão e coloque ocopo onde não venha a sofrer trepidações.

d) Em seguida, acrescente a ele 1 colher e meia das decafé dos cristais.

e) Faça observações de 5 em 5 minutos, durante cercade 30 minutos.

f) Se desejar, mantenha o "jardim osmótico" por maistempo, continuando a observar o que acontece.

Neste experimento, observa-se o crescimento de fila-mentos coloridos, semelhantes a plantas, que nada maissão que membranas semipermeáveis, resultantes da rea-ção entre o silicato de sódio e os cristais de sulfato de co-bre (11),sulfato de ferro (11)e cloreto de níquel.

4!1 Atividade

MATERIAL- 1 colher das de sopa- 2 copos de vidro ou plástico- 1 bastãode vidro- 1 régua- 1 faca- 1 rolo de esparadrapopequeno- 1 batata

sal de cozinha

PROCEDIMENTO

a) Ponha água nos dois copos, até atingir cerca de umquarto da altura.

b) Deixe o primeiro apenas com água e acrescente ao se-gundo uma colher rasa de sal.

c) Agite a mistura do segundo copo, com o bastão, atédissolver o sal.

d) Marque os copos com um pedaço de esparadrapo, es-crevendo ÁGUA, no primeiro, e ÁGUA E SAL, no se-gundo.

e) Descasque a batata e, com o auxílio da régua e da fa-ca, corte dois cubos de mesmo tamanho.

f) Coloque um cubo em cada copo, de modo a ficaremcompletamente imersos no líquido e deixe-os assimaté o dia seguinte.

g) Após esse tempo, observe-os novamente.O cubo da batata que permaneceu na água deverá

apresentar-se rígido e entumescido; o que permaneceu nasolução salina deverá estar murcho, tendo diminuído devolume.

Isto ocorre porque, no primeiro caso, a solução inter-na das células da batata é mais concentrada que a águapura. Assim, a água passado copo (onde há maior núme-ro de moléculas de água por unidade de volume) para ascélulas (onde há menor número de moléculas de água porunidade de volume).

No segundo caso, a solução salina é mais concentra-da que a solução do interior da célula; portanto, as célulasperdem água para o copo.

Finalmente, o professor pode propor aos alunos algu-mas questões e alguns experimentos para realização emcasa:

1) Você já notou que as travessas de salada (pepino, raba-nete, tomate, etç.), quando temperadas, "juntam água"depois de algum tempo? A que você atribui isto? Queexplicações você daria para o fato?

2) Escolha 10 uvas-passas, aproximadamente de mesmotamanho, e coloque 5 em água pura e 5 em soluçãoconcentrada de açúcar (1/4 de copo de água acrescidade 2 colheres de sopa de açúcar). Observe-as no diaseguinte. O que aconteceu?

3) Faça o mesmo com 2 ameixas pretas, aproximadamen-te de mesmo tamanho.

4) Corte algumas tiras de pimentão, aproximadamenteiguais, e coloque metade em água pura e metade emsolução de açúcar. Observe depois de algumas horasou no dia seguinte. Explique o resultado.

PRESSÃO OSMÓTICA

Quando se dispõe de um osmômetro mais longo e demaior diâmetro, pode-se observar que, num determinadomomento, o nível do líquido no interior do tubo estaciona.Isto acontece porque a coluna líquida exerce sobre amembrana uma pressão que impede a passagem de mo-léculas de água de fora para dentro, fazendo cessar o fe-nômeno da osmose. Essa pressão é chamada pressão os-mática da solução que está dentro do osmômetro.

Quando comparamos a pressão osmótica de duassoluções, a uma mesma temperatura, podem acontecerdois casos:

1) As duas soluções apresentam a mesma pressão osmó-tica - São, então, chamadas isotônicas.

2) As duas soluções apresentam pressões osmóticas dife-rentes. A que apresentar menor pressão osmótica éconsiderada hipotônica em relação à outra. Será hiper-tônica aquela que apresentar maior pressão osmótica.

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OSMOSE E OS SERES VIVOS

Toda célula é revestida por uma membrana semiper-meável que permite a passagem de determinadas subs-tâncias e impede a passagem de outras. A água, os nu-trientes e o oxigênio penetram nas células por osmose eas substâncias que devem ser eliminadas atravessam amembrana celular em sentido contrário.

Osmose e nutrição

Um dos processos pelos quais o organismo se de-senvolve e mantém a vida é o da assimilação de alimen-tos digeridos.

A parede do intestino é revestida por uma membranapermeável a substâncias que são necessárias à vida. Es-sas substâncias, transpondo a membrana, caem na cor-rente sangüínea, e são conduzidas para todas as partesdo organismo, onde são aproveitadas.

As moléculas de alguns nutrientes, para poderematravessar a membrana da parede do intestino, são antessubdivididas pelo processo da digestão. Isto sugere que ocaráter seletivo das membranas (em outras palavras, o fa-

to de algumas substâncias passarem através das mem-branas e outras não) possa ser expiicado pelo tamanhodas moléculas. No entanto, o mecanismo pelo qual umasubstância consegue atravessar membranas semiper-meáveis é mais complexo e não totalmente esclarecido.

Soro fisiológico na desidratação

A desidratação provoca uma perda de água celularmuito grande, podendo levar o indivíduo, principalmentecrianças, à morte. Para restaurar a quantidade de água ne-cessária à manutenção da vida, é comum a ingestão desoro fisiológico. Este soro é uma solução aquosa de glico-se, cloretos de sódio e potássio e bicarbonato de sódio,em proporções tais que a solução final seja isotônica emrelação à solução existente nas células em condições nor-mais.

Osmose nos vegetais

A osmose constitui uma das maneiras de ab-sorção de água pelas células vegetais. As raizes,crescendo em um solo úmido, bem arejado e aque-cido, absorvem água contendo sais nela dissolvi-dos. A presença desses materiais dá origem á pres-são osmática.

Pode acontecer também o contrário, isto é, aágua passar da planta para o solo. Isto pode ocorrerquando é colocado no solo um excesso de adubosminerais pois, nesse caso, a concentração de sais,na água do solo, é maior do que na água das célulasda planta. Em conseqüência, a água passa, por os-mose, das células da planta para o solo e a plantamurcha.

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Peixes de água doce e peixes de água salgada

Nas células dos peixes (como nas células dos demaisseres vivos), há uma grande porcentagem de água comvárias substâncias em solução.

Nos peixes de água doce, a quantidade de substân-cias dissolvidas é maior do que na água em que vivem.Devido a isso, eles estão em constante perigo de absorverágua por osmose e inchar. Existe, entretanto, nesses pei-xes, um mecanismo de compensação que faz com queeles não bebam água e a água em excesso que neles pe-netre, através da pele ou das guelras, seja canalizada parao seu sistema excretor.

Quando colocamos em água salgada um peixe deágua doce, a quantidade de sais dissolvidos na água ex-terna é bem maior do que a existente na solução interna.Neste caso, o peixe poderá perder água muito rapidamen-te e morrer.

Um peixe de água salgada, no seu ambiente normalde vida, tem precisamente o problema oposto ao do peixede água doce: os liquidos do seu organismo são menossalgados do que a água circundante e ele está em cons-tante perigo de desidratação, isto é, perda de água para oambiente. Como compensação, ele bebe grandes quanti-dades de água, a fim de repôr aquela perdida, através dasguelras e da pele, por osmose. Num ambiente de água do-ce, a situação é invertida e o peixe absorverá água do am-biente, que irá diluir suas soluções internas. Com isto, elepoderá inchar até a morte.

EXERCíCIOS

Tomando como base aquilo que você aprendeu so-bre osmose, tente responder às questões:

1) Por que o milho verde, cozido em água salgada, semostra mais endurecido do que o milho cozido apenasem água?

2) Por que as pessoas que trabalham junto a fornalhas, dequando em quando, devem ingerir sal de cozinha (elo-reto de sódio)?

3) Por que as frutas se conservam quando cristalizadas?

4) A salga de carnes faz com que as mesmas não se dete-riorem. Por quê?

Aguarde as respostas dos alunos e, em seguida, pas-se a discuti-Ias. É provável que muitos não cheguem àsrespostas corretas. Nesse caso, convém esclarecê-Ios,encaminhando-os para que cheguem às seguintes conclu-sões:

RéSPOSTAS

1) Quando o milho verde é cozido em água salgada,seus grãos tendem a perder água para o ambiente,cuja concentração salina é maior do que a existenteno interior de suas células. Daí resulta o seu endure-cimento.

2) As pessoas que trabalham junto a caldeiras ou fornosperdem muita água através do suor. Além da água,há uma perda muito grande de cloreto de sódio, queparticipa de muitos processos vitais, por exemplo, ocontrole osmótico da distribuição e da retenção daágua corporal. Torna-se imprescindível, pois, a sua re-posição, que é feita pela ingestão de cloreto de sódio(sal de cozinha).

3) O açúcar é um bom agente de conservação de pro-dutos alimentícios. A presença do açúcar provocauma perda de água pelo produto a ser conservadocriando, assim, condições desfavoráveis para o cres-cimento e reprodução da maioria das espécieis debactérias, leveduras e mofos, que necessitam de umi-dade para sobreviver.

4) O sal é utilizado não só na conservação de produtosde origem animal como carnes e derivados do leite

(manteiga, queijo), mas também na conservação deprodutos de origem vegetal. O mecanismo de conser-vação é o mesmo que ocorre quando se utiliza oaçúcar - há uma diminuição do teor de água domeio, afetando assim o crescimento de micróbios.

Continuação da pág. 64

SITUAÇÃO N~ 27

1) Construao gráficoda função y = x + 2.2) Quais as coordenadas do ponto de intersecção da reta

y =x + 2 com o eixo ox:?3) Na sentençay = x + 2, substitua x pela abscissa des-

se pontode intersecção.O que ocorreu?4) Repitaos itens 1)2)e3)para a função y = -2x + 6.5) Traceo gráficoda retay = 3x + 4 e vejasevocê pode

determinaras coordenadasdo ponto de intersecçãodesta retacom o eixoox.

6) Na sentençay = 3x + 4, como se pode encontrarovalor de x que tomay = o?

Esta situação tem por objetivo a determinaçãográfica do zero da função y = ax + b,a E (R*, b E (R,servindo como motivação ao estudo da equação doprimeiro grau ax + b = O,a ela associada.

Como se pode observar nos gráficos, a reta y= x + 2 intercepta o eixo ox no ponto (-2,0) e are.ta y = -2x + 6, no ponto (3,0).

A determinação gráfica do ponto (-~,O), onde3

a reta y = 3x + 4 intercepta o eixo ox é, entretanto,difícil.

Sugere.se que se inicie, neste momento, o es.tudo das equações do primeiro grau e sua resoluçãoalgébrica, meio a ser utilizado para se determinar ozero da função polinomial do primeiro grau.

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y \j y I -y

I\ I I

/ 1\ /V Y=X+2! \ y=-2x+6 y = 3x + 4

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