Effetto Gibbs-Donnan

Equilibrio di Gibbs-Donnan in una membrana cellulare (schema)

Effetto Gibbs-Donnan (conosciuto come effetto Donnan o legge di Donnan o equilibrio di Donnan o equilibrio di Gibbs-Donnan) è l'equilibrio passivo (in cui la diffusione di ioni avviene senza utilizzo di energia) a cui arriva un gradiente di specie ioniche separate da una membrana dove una specie non è diffusibile attraverso essa.

In altre parole, l'equilibrio di Donnan definisce le condizioni che si creano quando due fasi contenenti un elettrolita sono in equilibrio e una o entrambe le fasi contengono anche altre specie cariche che non possono attraversare la membrana.

Un soluto carico non mobile attraverso la membrana (ad esempio una macromolecola proteica) è in grado di influenzare (con la propria concentrazione) l'equilibrio degli ioni mobili attraverso la membrana. Nelle membrane cellulari le proteine rappresentano la specie non diffusibile; questa fa sì che dalla parte della membrana di queste gli ioni con lo stesso segno avranno concentrazione minore, e quelli di segno opposto maggiore. Nell'equilibrio di Gibbs-Donnan delle membrane cellulari, si crea un gradiente proteico tra le due facce della membrana, il cui lato a più alta concentrazione richiama acqua con un aumento della pressione osmotica. Tuttavia il prodotto delle concentrazione delle specie ioniche diffusibile rimane uguale:

$[{\text{K}}^{+}]_{A}$ $[{\text{Cl}}^{-}]_{A}$ $[{\text{Na}}^{+}]_{A}=[{\text{K}}^{+}]_{B}$ $[{\text{Cl}}^{-}]_{B}$ $[{\text{Na}}^{+}]_{B}$

Le concentrazioni dei singoli ioni non saranno uguali, poiché compenseranno la carica che la proteina presenta. Dunque, in linea di massima, è possibile affermare che, in una cellula, la concentrazione di sostanze osmoticamente attive è maggiore laddove siano presenti ioni non diffusibili. Nel caso dei capillari si parla di pressione oncotica.

Formula alternativa

L'equilibrio di Donnan può essere ugualmente espresso in forma di rapporto tra la concentrazione di alcuni ioni all'interno (A) e all'esterno (B) della membrana cellulare:

${\frac {[{\text{K}}^{+}]_{B}}{[{\text{K}}^{+}]_{A}}}={\frac {[{\text{Na}}^{+}]_{B}}{[{\text{Na}}^{+}]_{A}}}={\frac {[{\text{Cl}}^{-}]_{A}}{[{\text{Cl}}^{-}]_{B}}}=d$

Bibliografia

• IUPAC Compendium of Chemical Terminology 2nd Edition (1997)
• Van C. Mow and Anthony Ratcliffe Basic Orthopedic Biomechanics, 2nd Ed. Lippincott-Raven Publishers, Philadelphia, 1997

Voci correlate

• Equilibrio chimico
• Pressione osmotica

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Collegamenti esterni

• (EN) Donnan equilibrium, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.