Potenziale idrico

Potenziale idrico Definizione

Il potenziale idrico è lenergia potenziale dellacqua in un sistema rispetto allacqua pura, quando sia la temperatura che la pressione è mantenuta la stessa. Può anche essere descritto come una misura della libertà di movimento delle molecole dacqua in un particolare ambiente o sistema. Si misura in kilopascal (kPa) ed è rappresentato dalla lettera greca Psi (Ψ). Il potenziale idrico non è mai positivo ma ha un valore massimo pari a zero, che è quello dellacqua pura a pressione atmosferica. Quando si tratta di acqua impura, o acqua che contiene soluti, più soluto cè, più negative diventa negativo, poiché le molecole di soluto attireranno le molecole dacqua e limiteranno la loro libertà di movimento.

Movimento delle molecole dacqua

Lacqua si sposta da aree in cui il potenziale idrico è più alto (o meno negativo), ad aree in cui è più basso (o più negativo), e ci riferiamo a questo movimento come osmosi. Ad esempio, nel diagramma sottostante, la soluzione attorno alla cellula è ipertonica, il che significa che ha una concentrazione di soluto più alta, quindi un potenziale idrico inferiore, rispetto allinterno della cellula. Poiché la cellula ha una membrana parzialmente permeabile, che consente il movimento dellacqua dentro e fuori da essa, lacqua si sposterà dallinterno della cellula, dove Ψ è più alto, allesterno della cellula, dove Ψ è più basso. Questo può portare alla morte delle cellule negli organismi viventi. Daltra parte, una cella che viene posta in una soluzione di acqua pura potrebbe assorbire acqua fino a quando non scoppia e muore. Pertanto, le cellule necessitano di un ambiente che non differisca in modo significativo nelle concentrazioni di soluti.

Il potenziale idrico è ciò che consente allacqua di entrare nelle radici delle piante quando cè più soluto allinterno delle cellule della radice rispetto allacqua nel suolo. E man mano che risaliamo la pianta, Ψ diminuisce sempre di più, attirando acqua negli steli e poi nelle foglie, che ne fanno evaporare costantemente lacqua, mantenendo unalta concentrazione di soluto e una bassa Ψ. Nel nostro corpo, la concentrazione di soluto è regolata attraverso losmoregolazione, che controlla e mantiene le concentrazioni di acqua e sale per mantenerci in vita.

Formula del potenziale idrico

La formula utilizzata per calcolare Ψ è la seguente :

Ψ = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm

Tuttavia, è spesso semplificato come questa formula, che è anche corretta:

Ψ = Ψs + Ψp

Qui, Ψs sta per potenziale del soluto, Ψp per potenziale di pressione, Ψg per potenziale gravitazionale e Ψm per potenziale matriciale. Il potenziale di pressione si riferisce alla pressione fisica esercitata da oggetti o membrane cellulari sulle molecole dacqua e aumenta con laumentare della pressione. Si noti che il potenziale di pressione viene solitamente mantenuto positivo nelle cellule vegetali in modo che mantengano la loro forma, consentendo alla pianta di rimanere rigida. Inoltre, il potenziale matriciale tiene conto delle forze tra le molecole dacqua e le superfici o le sostanze, come il suolo o le membrane cellulari. Il potenziale matriciale è sempre negativo ed è più significativo nei sistemi asciutti, come i terreni, perché troviamo che le particelle dacqua sono fortemente attaccate alle particelle del suolo. Come suggerisce il nome, il potenziale gravitazionale è il modo in cui la gravità terrestre influenza la libertà di movimento delle molecole dacqua. Infine, il potenziale del soluto dipende dalla quantità di soluto in una soluzione e diminuisce allaumentare della concentrazione di soluto.

• Diffusione: la diffusione arbitraria di particelle da una regione in cui si trovano a una concentrazione a unaltra dove sono a una concentrazione inferiore.
• Soluzione ipotonica – Una soluzione con una concentrazione di soluto più alta rispetto a unaltra soluzione.
• Soluzione isotonica – Una soluzione con un soluto uguale concentrazione a quella di unaltra soluzione.
• Viscosità – La misura in cui un fluido resiste al flusso.

Quiz

1. Cosa possiamo aspettarci di osservare se posizioniamo una cella allinterno di una soluzione in cui Ψ della cella è uguale a -0,3 kPa e quella della soluzione è -0,9 kPa?
A. Lacqua uscirà dalla cella
B. Lacqua entrerà nella cella
C. Lacqua non entrerà o uscirà dalla cella
D. La cella scoppierà

2. In poche parole, il potenziale idrico è:
A. La quantità di acqua che le radici possono assorbire al giorno
B. La combinazione di pressione osmotica e forze gravitazionali
C. La combinazione di potenziale del soluto e potenziale di pressione
D.La quantità di pressione necessaria per spingere lacqua verso lalto sul fusto di una pianta

3. Quale dei seguenti valori di potenziale idrico indica lambiente più secco?
A. -0,1 pKa
B. -1 pKa
C. -0,03 pKa
D. -5 pKa

4. Come varia il potenziale idrico in relazione alla concentrazione del soluto?
A. Aumenta quanto più alta è la concentrazione di soluto
B. Diminuisce quanto più alta è la concentrazione di soluto
C. Non è influenzato dalla concentrazione di soluto
D. La concentrazione del soluto ha un effetto incoerente su di esso