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salud  Osmómetro 


El primer osmómetro fue inventado por el fisiólogofrancésHenri Dutrochet en mil ochocientos veintiocho. El aparato es muy simple, y consta de un vaso lleno de solvente o bien de una solución diluida. En otro recipiente en forma de embudo invertido se pone una membrana semipermeable en la boca más ancha, y en la otra boca se conecta un cilindro pilífero largo. En este recipiente se pone la solución concentrada y se introduce en el otro vaso de forma que la membrana quede en contacto con las dos soluciones. Al generarse la disolución del solvente en la solución concentrada, su nivel presionará sobre el cilindro pilífero hasta el momento en que la presión hidrostática producida compense la presión osmótica.


Dutrochet no efectuaba mediciones precisas, sino su aparato se usaba para visualizar el fenómeno. Los primeros ensayos de precisión fueron efectuados por el alemán Wilhelm Pfeffer en mil ochocientos setenta y siete, quien edificó un osmómetro mejorando el modelo de Dutrochet.


En las 2 primeras décadas del Siglo veinte las técnicas para medir la presión osmótica mejoraron. Frazer y cooperadores trabajaron entre mil novecientos dieciseis y mil novecientos veintiuno en el diseño de un osmómetro de alta presión. Mejoraron los dispositivos porosos donde se depositaba el ferrocianuro de cobre, capaces de aguantar grandes presiones. El osmómetro de Frazer dispone de un complejo mecanismo para medir los cambios de presión, basándose en los cambios de resistencia eléctrica de los metales en contacto con la solución, o bien el cambio del índice de refracción del agua, en vez del frecuente manómetro de mercurio. Con este aparato Frazer logró mediciones de presión osmótica del orden de doscientos setenta y tres atmosferas.


En esa temporada, G. S. Hartley introdujo una técnica nueva que dejaba mayor ahorro de tiempo en la medición de la presión osmótica. Ocurría que las mediciones con osmómetros ordinarios estaban sostienes a una larga espera, pues el flujo osmótico es un proceso de transporte lento. La modificación de Hartley fue muy simple y efectiva: consiste en conseguir en forma inmediata el equilibrio, aplicando una presión a fin de que el flujo osmótico sea anulado. Esta modificación redujo sensiblemente el tiempo en el registro de las medidas de la presión osmótica.


La obtención de buenos equipos a lo largo de la década de mil novecientos veinte hizo posible la triunfante determinación de los pesos moleculares de macromoléculas, como polímeros, proteínas y polisacáridos.


Osmómetro estático


El aparato más simple es el de Dutrochet. En el instante en que se llega a un equilibrio, a través de la medición de la altura de la columna de solución concentrada es posible determinar la presión osmótica:

?=Ph=?·g·h

donde:



  • ? es la presión osmótica.
  • Ph la presión hidrostática.
  • ? la densidad de la solución concentrada.
  • g la aceleración de la gravedad.
  • h la altura de la columna de solución concentrada.

Una vez determinada la presión osmótica, aplicando la ecuación de Van Hoff, es posible calcular la concentración de soluto (o bien la diferencia de concentraciones entre las dos soluciones:

?=c·R·T

Osmómetro dinámico


Los osmómetros estáticos requieren un buen tiempo para poder efectuar la lectura de las alturas que alcanzan las soluciones en el cilindro pilífero, puesto que el solvente se propaga poco a poco en la solución más concentrada llegando al estado de equilibrio tras una o bien 2 horas. Por esta razón el sistema fue dejado de lado por los estudiosos. Merced a la invención del osmómetro activo ha sido posible recobrar la medición de la presión osmótica con una técnica analítica.


Los osmómetros activos se fundamentan en la medición de pequeñas diferencias de presión a los dos lados de la membrana semipermeable que aparta las 2 soluciones de diferente concentración. Como los estáticos, están formados por 2 cámaras separadas por una membrana semipermeable. En una de las cámaras se pone el solvente y en la otra una solución. La diferencia respecto de los modelos estáticos se encuentra en el procedimiento de lectura de la presión osmótica.


Por ejemplo, en un tipo muy empleado de osmómetro activo, la presión osmótica se mide a través de una burbuja de aire ubicada en la cámara del solvente. La aparición de la presión osmótica en la membrana se transmite a todas y cada una de las unas partes del líquido (principio de Pascal), generando una deformación de la microburbuja de aire, que puede ser detectada y medida a través de un rayo de luz que la atraviese y también incida después en una célula fotoeléctrica.


Una vez detectada la diferencia de presión se actúa de forma automática a través de un motor servo sobre un depósito móvil lleno de solvente conectado a través de un cilindro pilífero a la cámara de solución, bajándolo hasta lograr, a través de minoración de la presión hidrostática, compensar el exceso de presión del solvente debido a la presión osmótica. El depósito deja de desplazarse cuando se advierte que la microburbuja recobra su forma original. De este modo, en pocos minutos es posible conseguir una medición de la presión osmótica.


Los osmómetros activos han tolerado la automatización de los análisis, y se emplean de forma rutinaria en muchos laboratorios para determinar la concentración de soluciones.


El empleo de los osmómetros en los laboratorios no se aplica a la determinación de presiones osmóticas, sino más bien a determinar las concentraciones eficaces de soluciones que dan sitio a una mayor o bien menor presión osmótica, lo que se llama osmolaridad. Puesto que estas concentraciones generan otras propiedades coligativas, en dependencia del género de análisis es mejor emplear mediciones de presión de vapor o bien de descensos crioscópicos para la determinación. Estos aparatos, que no emplean mediciones de presión osmótica, se llaman del mismo modo osmómetros, puesto que del mismo modo sirven para determinar la osmolaridad.


Osmómetros de presión de vapor


En los osmómetros de presión de vapor se mide el descenso de presión de vapor que experimenta una solución con respecto al solvente puesto a exactamente la misma temperatura. La medición de este descenso se realiza por el procedimiento higrométrico, en el que se inyecta una muestra de diez µl (0,010 ml) sobre un disco de papel en un portamuestras, para entonces introducirlo en el instrumento y se cierra la cámara de muestras. El cierre comienza la secuencia de medición automática. El factor de detección es un higrómetro de termopar de hilo fino que se suspende en un soporte de metal que cuando se junta con el portamuestras forma una pequeña cámara que cierra la muestra.


A medida que se equilibra la presión de vapor en el aire en la cámara, el termopar advierte la temperatura entorno, estableciendo el punto de referencia para la medición. Bajo control electrónico, el termopar busca entonces la temperatura del punto de rocío en el espacio cerrado, dando una señal proporcional al diferencial de temperatura. La diferencia entre la temperatura entorno y la temperatura del punto de rocío es la depresión de temperatura del punto de rocío que es función explícita de la presión de vapor de la solución. La depresión de temperatura del punto de rocío se mide con resoluciones menores que uno º C. El ciclo de medición, controlado por microprocesador, dura en torno a un minuto.


Osmómetros de descenso crioscópico


El descenso crioscópico es una propiedad coligativa que depende de la concentración total de partículas en solución, con lo que deja determinar la osmolaridad de exactamente las mismas.


En los métodos hoy día empleados, la muestra es superenfriada a una temperatura predeterminada, más baja que la temperatura de congelación. La congelación se comienza después a través de una alteración física (ultrasonidos, agitación,...) o bien en ciertos casos sembrando un cristal pequeño de disolvente. Esto genera una mezcla de disolvente sólido y de disolución justo en equilibrio a la temperatura de congelación un tiempo suficientemente largo para medir su temperatura. Las medidas de temperatura se efectúan con un termistor calibrado, elegido para dar una contestación lineal.


La mayoría de los laboratorios clínicos emplean los osmómetros de descenso crioscópico en frente de los de presión de vapor. Los beneficios de los osmómetros de descenso de presión de vapor (bajo costo, poco mantenimiento, empleo de volúmenes pequeñísimos de muestras), no compensan las desventajas (baja precisión, contestación no lineal para valores bajos de osmolaridad y, en especial, la imposibilidad de examinar solutos volátiles como alcoholes, etilenglicol y gases).


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