Responsables:
Alberto L. Pérez García
Juana M.ª Pascual Recamal
Y Jesús Jordán Cerezo
Centro: Colegio Amor de Dios (Madrid)
Fuente: VII Feria Madrid por la Ciencia 2006
Dirigido a: Público en general
Materiales
Aparato desalinizador.
Vasos.
Sal.
Agua.
Patata.
Red.
Pelotas de colores y de ping-pong.
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Fundamento científico
La ósmosis inversa es el fenómeno físico más eficaz para desalar el agua del mar. La aplicación industrial de este fenómeno en plantas desaladoras permite que muchas regiones del planeta no sufran los graves efectos de la sequía.
Desarrollo
El agua es una molécula polar. La parte del átomo de oxígeno tiene carga negativa; la parte de
los átomos de hidrógeno tiene carga positiva. Podemos disolver la sal porque las moléculas
de agua rodean por atracción electrostática los iones Cl- y Na+ de la superficie
de los microcristales de sal. Como resultado, se obtienen agregados moleculares
en los que las moléculas de agua rodean a los iones. Dichos agregados son, evidentemente,
de mayor tamaño que las moléculas de agua.
Se pueden fabricar membranas con poros de diámetro adecuado que dejen
pasar a las moléculas de agua, pero no a los agregados moleculares.
Experimento de ósmosis directa
Cortamos por la mitad una rodaja de una patata y metemos una de las rodajas en agua del
grifo y la otra en agua con sal. Pasadas unas horas, la mitad que está sumergida en el agua
salada ha disminuido su tamaño.
Explicación: La membrana celular de las células de la patata es porosa y divide el citoplasma
del exterior. El agua del citoplasma sale del interior de las células, ya que la concentración
salina es menor, hacia el agua salada. Al perder agua, el volumen de las células disminuye.
Experimento de ósmosis inversa
El desalinizador portátil de agua de mar que utilizamos consta de una
membrana, una palanca para ejercer presión, una entrada para el agua
salada y dos salidas, una para el agua sin sal y la otra para la salmuera. Al
levantar la palanca, se absorbe agua salada y, al bajarla, se ejerce la presión
que permite desalinizar el agua al hacerla pasar por la membrana.
Explicación: Si ejercemos presión por el lado de más concentración,
entonces las moléculas de ese lado se moverán con más velocidad, por
ser más fuertes los choques entre ellas. Los agregados moleculares seguirán
sin pasar (no caben por los poros de la membrana) pero pasarán
ahora más moléculas de agua hacia el lado de menos concentración de
sal porque van más rápido, al tener más presión, que las que vienen del
otro lado.
¿Qué hizo el visitante?
En un modelo de membrana construido con una red y pelotas de diferentes
tamaños, el visitante aprendía la ósmosis directa e inversa.
Las pelotas de goma pequeñas representan las moléculas de agua
y las de ping-pong representan los agregados moleculares.
Ósmosis directa: Tira 4 pelotas de goma hacia un lado de la red
y 2 de goma y 2 de ping-pong hacia el otro. Del lado de la sal quedarán
6 pelotas, y al otro lado quedarán solo 2. Pasa más agua al
lado de la sal.
Ósmosis inversa: En uno de los huecos de la red pon un tubo
transparente que representa un canal de la membrana. Tira por el
canal dos pelotas de goma, una con más velocidad que la otra. Las
dos pasan hacia el lado donde no hay sal.
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