Membrane semi-perméable
Une membrane semi-perméable laisse traverser certaines espèces chimiques plus facilement que d’autres. Dans le modèle strict de l’osmose, elle est perméable au solvant mais retient le soluté considéré. Dans les systèmes biologiques et techniques réels, la perméabilité est rarement absolue : elle dépend de chaque molécule ou ion, du matériau membranaire et des conditions de fonctionnement.
Sélectivité et forces motrices
Une membrane peut sélectionner les espèces selon leur taille, leur charge, leur polarité ou leur affinité avec le matériau. Dans une membrane cellulaire, la bicouche lipidique freine les ions et de nombreuses molécules polaires, tandis que les canaux, transporteurs et pompes créent des voies sélectives. Le transport passif suit un gradient de potentiel chimique ou électrochimique ; le transport actif utilise une source d’énergie et peut entretenir un gradient.
Lorsque deux solutions sont séparées par une membrane qui laisse passer le solvant mais pas certains solutés, l’osmose produit un flux net de solvant. La pression osmotique correspond à l’excès de pression nécessaire pour maintenir l’équilibre osmotique entre une solution et le solvant pur dans ce modèle. Si un soluté traverse lentement la membrane, le gradient et la pression observés évoluent avec le temps.
Membranes biologiques et techniques
La dialyse sépare principalement selon la diffusivité et la taille des espèces ; l’ultrafiltration combine une barrière poreuse et une différence de pression ; l’osmose inverse applique une pression supérieure à la pression osmotique pour forcer le solvant dans le sens opposé au flux osmotique spontané. Ces procédés n’emploient donc pas des membranes interchangeables.
La perméabilité mesurée varie avec la température, le pH, la pression, la concentration, l’encrassement et l’état de la membrane. Une comparaison scientifique associe ainsi une membrane à une espèce chimique, un flux, une force motrice et une durée donnés. Le qualificatif « semi-perméable » décrit cette sélection et non une proportion fixe de matière qui traverserait.