OsmoseExercicios2003 2

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- Problemas para a seção de osmose				Professor responsável: David Mitchell
Questão 1 
(a) Um frasco aberto contém uma solução aquosa de NaCl 0,05 M a 25 (C, no nível de mar. Qual é a pressão osmótica da solução(
(b) Qual é a pressão física (na superfície) da solução de parte (a)(
(c) A solução está colocada num lado de uma membrana semipermeável, permeável a água mas impermeável a NaCl. No outro lado da membrana está águal pura. Os dois lados são abertos a atmosfera. Qual é a pressão osmótica da solução agora( (no tempo zero).
(d) Qual é a pressão física (na superfície) da solução de parte (c)( 
(e) Uma pistão está colocado em cima da solução e pressionado suficientemente para manter o volume igual ao volume inicial da solução. Qual é a pressão física (na superfície) da solução agora(
Questão 2
A pressão osmótica de uma solução contendo 4,044 g de uma açúcar em 1 litro de solução é 0,543 atm, a 25 ºC. Calcule o peso molecular da açúcar. 
Questão 3
Um eritrócito pode ser pressuposto de conter uma solução de 300 mosM a uma pressão de 1 atm. Quando um eritrócito de “resistência máxima” está colocado numa solução de 100 mosM NaCl, o eritrócito incha até o dobro do volume inicial, mas não estoura. Pressupondo que só água atravessa a membrana para estabelecer o novo equilíbrio, calcule a "pressão de tensão" exercida pela membrana neste novo estado de equilíbrio. O volume da solução de sal é suficientemente grande para não mudar de concentração durante o processo. A temperatura fica a 37 (C.
Questão 4
Uma suspensão de eritrócitos foi colocada em soluções progressivamente concentradas de um soluto. Duas observações experimentais interessantes foram: 
Na solução isoosmótica ([soluto] = 300 mmol/L), os eritrócitos inicialmente não mudaram de volume, mas em seguida, incharam e estouram. 
Na solução hiperosmótica ([soluto] = 900 mmol/L) os eritrócitos inicialmente murcharam, mas, em seguida, retornaram ao volume inicial, e prosseguiram aumentando de volume até eles estouram. 
Explique estes resultados. O que você pode deduzir sobre as propriedades do soluto?
Questão 5 
A condutividade hidráulica do capilar glomerular do rato está estimada em 29 nL s-1 mm Hg-1 cm-2 enquanto a área disponível para transferência de líquido está estimada em 0,2 mm2 por glomérulo. Qual vai ser o fluxo do líquido (em nL por minuto por glomérulo) através da capilar glomerular num experimento onde as seguintes pressões médias são medidas?
pressão física no capilar glomerular = 45 mm Hg; no espaço de Bowman = 10 mmHg
pressão oncótica no capilar glomerular = 25 mm Hg; no espaço de Bowman = 0 mm Hg
Questão 6
Qual é o trabalho necessário para dessalinizar água do mar pelo processo de osmose reversa à temperatura de 20 ºC? Água do mar tem uma osmolaridade de 1,08. Dê sua resposta nas unidades de Joules por metro cúbico. 
Questão 7 
Uma membrana, permeável ao NaCl, mas impermeável a proteína e impermeável à água, separa dois compartimentos. No início, cada compartimento contém volumes iguais da mesma solução de NaCl, em que [Na+] = [Cl-] = 100 mM. Uma proteína, com valência de menos 17 no pH 7 da solução, está adicionada (na forma de proteinato de sódio) num lado da membrana, para dar uma concentração naquele lado de 1 mM proteína. O sistema está deixado alcançar equilíbrio.
Quais são as concentrações de equilíbrio de Na+ e Cl- nos dois lados?
Qual é a diferença na pressão e na potencial elétrica através da membrana no estado de equilíbrio? A temperatura fica constante a 25 ºC durante os experimentos. 
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RESPOSTAS
Questão 1
 (a) ( = CRT = 0,1 mol L-1 * 0,0821 L atm mol-1 K * 298 K = 2,45 atm (pressupondo 100% dissociação)
(b) 1 atm - a solução está aberta para a atmosfera 
(c) 2,45 atm
(d) 1 atm 
(e) 3,45 atm (tem que balancear a pressão osmótica de 2,45 atm e a pressão de 1 atm no outro lado) 
Questão 2
( = CmolarRT = (n/V)RT = (massa/Pmolecular)*RT/V 
Pmolecular = massa*RT/((*V) = 4,044 g * 0,0821 L atm mol-1 K-1 * 298 K / (0,543 atm * 1 L) = 182 g mol-1
Questão 3
Temos Phidrostática básica de 1 atm dentro e fora da célula
No equilíbrio o volume é o dobro devido a entrada de água, então agora tem uma solução de 150 mosM dentro e 100 mosM fora, ou seja, uma diferença de 50 mosM. Sabemos que o equilíbrio ocorre quando Phidrostática extra = Posmótica. Também para o eritrócito para de encher, deve ter Ptensão = Phidrostática extra. Então, a pressão de tensão = Posmótica. 
( = CRT = 0,05 mol L-1 * 0,0821 L atm mol-1 K-1 * 310 K = 1,27 atm 
Questão 4
O soluto entra lentamente nos eritrócitos. Então, na solução isoosmótica, inicialmente a solução tem o balanço osmótico certo. Mas se o soluto entra e nada sai, a osmolaridade dentro do eritrócito aumenta. A osmolaridade dentro do eritrócito vai na direção de 600 mosmolar (300 original, que pode ser tratado como KCl, e 300 de soluto, em equilíbrio com a solução da fora). Os eritrócitos vão estourar antes de chegar lá. 
Na solução hiperosmótica, inicialmente a água sai mais rapidamente que o soluto entra. Mas, no fim, o soluto entra suficientemente para fazer uma situação isoosmótica (900 mosM soluto fora, 300 KCl + 600 soluto dentro), mas isso não é equilíbrio. A situação está indo para (900 mosM soluto fora, 300 KCl + 900 soluto dentro), mas os eritrócitos vão estourar antes de chegar lá.
O soluto deve ser solúvel na membrana, então pode atravessar. Mas deve atravessar mais lentamente que o água.
Questão 5
JA(B = +L.A{(PC-(C) – (PB-(B)} (C=capilar glomerular B = espaço de Bowman)
Questão 6
Nós queremos pressionar suficientemente para ter água pura no outro lado. Então, a pressão hidrostática deve vencer a pressão osmótica. 
( = CRT = 1080 mol m3 * 8,314 Pa m3 mol-1 K-1 * 293 K = 2630882 Pa 
(2630882 Pa * 1 atm/101325 Pa = 26 atm)
Trabalho = Pressão*Volume então 2630882 Pa * 1 m3 = 2630882 Pa m3 = 2630882 J = 2,6 MJ
Então o trabalho necessário é 2,6 MJ/m3 (anote – isso é para um processo de fluxo contínuo, em que a osmolaridade da água do mar que sai do processo é ligeiramente maior que 1,08. Para pegar um metro cúbico e o pressionar, o calculo teria que ser diferente, porque durante o processo a osmolaridade no lado do água do mar subirá bastante. Veja os desenhos em baixo)
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Questão 7 
(a)
	INICIAL
	Lado 1
	Lado 2
	Troca
	espécie(
	Na+
	Cl-
	Proteína
	Na+ 
	Cl-
	(2 para 1)
	 
	117 mM
	100 mM
	1 mM
	100 mM
	100 mM
	X
[Na+]1[Cl-]1 = [Na+]2[Cl-]2
(117+X)(100+X) = (100-X)(100-X)
11700 + 217X + X2 = 10000 – 200X + X2
(11700-10000) + (217+200)X = 0 
X = -4,1
	FINAL
	Lado 1
	Lado 2
	troca
	espécie(
	Na+
	Cl-
	Proteína
	Na+ 
	Cl-
	(1 para 2)
	
	113,9 mM
	95,9 mM
	1 mM
	104,1 mM
	104,1 mM
	4,1
(b) Diferença na pressão = 0 (água não pode atravessar a membrana)
0 = RTln(C2/C1) + nF((2-(1). Fazendo o cálculo com Na+
((2-(1) = -(RT/nF) ln(C2/C1) = -8,314 J mol-1 K-1 * 298 K / (+1 * 96500 J mol-1 V-1) ln(C2/C1) 
= -0,02567 ln(C2/C1)
então ((2-(1) = -0,02567 ln(C2/C1) = -0,02567 ln(104,1/113,9) = 0,0023 V = 2,3 mV
água do mar rejeitado - fluxo ligeiramente menor que o da entrada e osmolaridade ligeiramente maior que a da entrada
água do mar 
(1,08 osM)
P = 1 atm + (
P = 1 atm
água pura (fluxo pequeno)
(
P = 1 atm
membrana de osmose reversa
inicialmente, 
água do mar 
(1,08 osM).
Sobe durante o processo
água pura, 1 atm
_1089527512.unknown