osmomètre
osmomètre, appareil de mesure utilisé pour déterminer la pression osmotique entre deux solutions contenant un même solvant mais des concentrations différentes en soluté. Cet instrument est principalement employé en chimie, en biologie, en médecine et dans les laboratoires de recherche afin d'étudier les phénomènes d'osmose, de diffusion et les propriétés des solutions. La pression osmotique correspond à la pression nécessaire pour empêcher le passage spontané du solvant à travers une membrane semi-perméable séparant deux milieux de concentrations différentes.
Les osmomètres fonctionnent généralement selon le principe des vases communicants et reposent sur les propriétés physiques de l'osmose. Lorsqu'une membrane semi-perméable sépare deux solutions de concentrations différentes, seules les molécules du solvant peuvent traverser librement la membrane, tandis que les molécules de soluté sont retenues. Le solvant migre alors naturellement vers la solution la plus concentrée jusqu'à l'établissement d'un équilibre des pressions de part et d'autre de la membrane.
Osmomètre statique
Dans un osmomètre statique, une membrane semi-perméable sépare deux compartiments d'un récipient. Cette membrane est spécialement conçue pour laisser passer uniquement les molécules du solvant tout en bloquant celles du soluté. Chaque compartiment est relié à un tube capillaire gradué servant à observer les variations de niveau des liquides. L'un des compartiments contient le solvant pur, tandis que l'autre renferme une solution dans laquelle un soluté est dissous.
Lorsque l'expérience débute, les molécules du solvant traversent progressivement la membrane par osmose en direction de la solution la plus concentrée. Ce transfert se poursuit jusqu'à ce qu'un équilibre soit atteint entre les pressions hydrostatiques exercées de chaque côté de la membrane. À l'équilibre, on observe une différence de niveau entre les deux colonnes de liquide. Le niveau le plus élevé se situe dans le compartiment contenant la solution concentrée, car l'arrivée de solvant augmente le volume de liquide de ce côté. Cette différence de hauteur correspond directement à la pression osmotique exercée par la solution.
L'osmomètre statique permet ainsi de mesurer avec précision la pression osmotique de certaines solutions. Toutefois, l'établissement complet de l'équilibre osmotique peut nécessiter un temps relativement long, en particulier lorsque les échanges à travers la membrane sont lents. Pour cette raison, les osmomètres statiques sont moins rapides que les modèles dynamiques.
Osmomètre dynamique
L'osmomètre dynamique a été conçu afin de réduire le temps nécessaire aux mesures osmotiques. Dans ce type d'appareil, la zone contenant le solvant pur comporte un étranglement dans lequel est placée une très petite bulle d'air. Cette microbulle est traversée par un rayon lumineux détecté par une cellule photoélectrique. Lorsque le solvant commence à migrer à travers la membrane vers la solution concentrée, les variations de pression provoquent une déformation de la bulle d'air.
Cette déformation modifie le trajet du rayon lumineux, ce qui déclenche automatiquement le déplacement vertical du réservoir de solvant grâce à un servomoteur. Le système ajuste alors la pression appliquée de manière à compenser immédiatement les effets de la diffusion osmotique et à rétablir la forme initiale de la bulle. Un dispositif de mesure enregistre le déplacement du réservoir, ce qui permet de déterminer rapidement la pression osmotique sans attendre l'équilibre complet des niveaux de liquide.
Les osmomètres dynamiques offrent des mesures beaucoup plus rapides et sont particulièrement adaptés aux analyses de laboratoire nécessitant une grande précision. Cependant, lorsque les molécules de soluté possèdent une masse molaire très élevée, la pression osmotique devient très faible et peut être difficile à mesurer avec exactitude.
Les osmomètres sont largement utilisés pour étudier les propriétés physicochimiques des solutions, déterminer les masses molaires de certaines substances dissoutes et analyser les échanges osmotiques dans les systèmes biologiques. Ils jouent également un rôle important en biochimie, en pharmacologie et dans les recherches sur les membranes biologiques et les phénomènes de diffusion.
Voir aussi : Diffusion ; Osmose.