Muitos fatores diferentes podem afetar o potencial hídrico total, e a soma desses potenciais determina o potencial hídrico geral e a direção do fluxo de água:
Ψ = Ψ 0 + Ψ π + Ψ p + Ψ s + Ψ v + Ψ m {\ displaystyle \ Psi = \ Psi _ {0} + \ Psi _ {\ pi} + \ Psi _ {p} + \ Psi _ {s} + \ Psi _ {v} + \ Psi _ {m}}
onde:
Todos esses fatores são quantificados como energias potenciais por unidade de volume, e diferentes subconjuntos desses termos podem ser usados para aplicações particulares ( por exemplo, plantas ou solos). Diferentes condições também são definidas como referência dependendo da aplicação: por exemplo, em solos, a condição de referência é normalmente definida como água pura na superfície do solo.
Potencial de pressãoEditar
Potencial de pressão baseia-se na pressão mecânica e é um componente importante do potencial total da água nas células vegetais. O potencial de pressão aumenta à medida que a água entra na célula. À medida que a água passa pela parede celular e pela membrana celular, ela aumenta a quantidade total de água presente no interior da célula, o que exerce uma pressão externa que se opõe à rigidez estrutural da parede celular. Ao criar essa pressão, a planta pode manter o turgor, o que permite que a planta mantenha sua rigidez. Sem turgor, as plantas perdem estrutura e murcham.
O potencial de pressão em uma célula vegetal é geralmente positivo. Em células plasmolisadas, o potencial de pressão é quase zero. Potenciais de pressão negativa ocorrem quando a água é puxada por um sistema aberto, como um vaso de xilema de planta. Suportar potenciais de pressão negativa (freqüentemente chamados de tensão) é uma adaptação importante do xilema. Esta tensão pode ser medida empiricamente usando a bomba de pressão.
Potencial osmótico (potencial de soluto) Editar
Água pura é geralmente definida como tendo um potencial osmótico (Ψ π {\ displaystyle \ Psi _ {\ pi}}) de zero e, neste caso, o potencial de soluto nunca pode ser positivo. A relação entre a concentração do soluto (em molaridade) e o potencial do soluto é dada pela equação de van “t Hoff:
Ψ π = – M i RT {\ displaystyle \ Psi _ {\ pi} = – MiRT}
onde M {\ displaystyle M} é a concentração em molaridade do soluto, i {\ displaystyle i} é o fator van “t Hoff, a proporção da quantidade de partículas em solução para a quantidade de unidades de fórmula dissolvidas, R {\ displaystyle R } é a constante de gás ideal, e T {\ displaystyle T} é a temperatura absoluta.
A água se difunde através da membrana osmótica para onde o potencial da água é menor
Por exemplo, quando um soluto é dissolvido em água, as moléculas de água são menos propensas a se difundir por osmose do que quando lá não é um soluto. Uma solução terá um potencial hídrico mais baixo e, portanto, mais negativo do que o da água pura. Além disso, quanto mais moléculas de soluto estiverem presentes, mais negativo será o potencial de soluto.
O potencial osmótico tem implicações importantes para muitos organismos vivos. Se uma célula viva estiver rodeada por uma solução mais concentrada, a célula tenderá a perder água para o potencial de água mais negativo (Ψ w {\ displaystyle \ Psi _ {w}}) do ambiente circundante. Esse pode ser o caso de organismos marinhos que vivem na água do mar e de plantas halófitas que crescem em ambientes salinos. No caso de uma célula vegetal, o fluxo de água para fora da célula pode eventualmente fazer com que a membrana plasmática se afaste da parede celular, levando à plasmólise. A maioria das plantas, no entanto, tem a capacidade de aumentar o soluto dentro da célula para direcionar o fluxo de água para dentro da célula e manter o turgor.
Este efeito pode ser usado para alimentar uma usina osmótica.
Uma solução de solo também experimenta potencial osmótico. O potencial osmótico é possível devido à presença de solutos inorgânicos e orgânicos na solução do solo. À medida que as moléculas de água se aglomeram cada vez mais em torno dos íons ou moléculas de soluto, a liberdade de movimento e, portanto, a energia potencial da água diminui. Conforme a concentração de solutos é aumentada, o potencial osmótico da solução do solo é reduzido. Como a água tende a se mover em direção a níveis mais baixos de energia, ela desejará viajar em direção à zona de concentrações mais altas de soluto. No entanto, a água líquida só se moverá em resposta a tais diferenças no potencial osmótico se houver uma membrana semipermeável entre as zonas de alto e baixo potencial osmótico. Uma membrana semipermeável é necessária porque permite que a água atravesse sua membrana enquanto evita que os solutos se movam através de sua membrana. Se nenhuma membrana estiver presente, o movimento do soluto, em vez da água, equaliza amplamente as concentrações.
Como as regiões do solo geralmente não são divididas por uma membrana semipermeável, o potencial osmótico normalmente tem uma influência desprezível sobre o movimento em massa da água nos solos. Por outro lado, o potencial osmótico tem uma influência extrema na taxa de absorção de água pelas plantas.Se os solos forem ricos em sais solúveis, o potencial osmótico provavelmente será menor na solução do solo do que nas células da raiz da planta. Em tais casos, a solução do solo restringiria severamente a taxa de absorção de água pelas plantas. Em solos salgados, o potencial osmótico da água do solo pode ser tão baixo que as células nas mudas jovens começam a entrar em colapso (plasmólise).
Potencial de matriz (potencial matricial) Editar
Quando água está em contato com partículas sólidas (por exemplo, partículas de argila ou areia dentro do solo), as forças intermoleculares adesivas entre a água e o sólido podem ser grandes e importantes. As forças entre as moléculas de água e as partículas sólidas em combinação com a atração entre as moléculas de água promovem a tensão superficial e a formação de meniscos dentro da matriz sólida. A força é então necessária para quebrar esses meniscos. A magnitude do potencial da matriz depende das distâncias entre as partículas sólidas – a largura dos meniscos (também ação capilar e Pa diferente nas extremidades do capilar) – e da composição química da matriz sólida (menisco, movimento macroscópico devido à atração iônica).
Em muitos casos, o valor absoluto do potencial da matriz pode ser relativamente grande em comparação com os outros componentes do potencial da água discutidos acima. O potencial da matriz reduz significativamente o estado de energia da água perto das superfícies das partículas. Embora o movimento da água devido ao potencial da matriz possa ser lento, ainda é extremamente importante no fornecimento de água às raízes das plantas e em aplicações de engenharia. O potencial da matriz é sempre negativo, pois a água atraída pela matriz do solo tem um estado de energia inferior ao da água pura. O potencial da matriz ocorre apenas em solo não saturado acima do lençol freático. Se o potencial da matriz se aproxima de um valor de zero, quase todos os poros do solo estão completamente preenchidos com água, ou seja, totalmente saturados e com capacidade retentiva máxima. O potencial da matriz pode variar consideravelmente entre os solos. No caso em que a água drena para zonas de solo menos úmidas de porosidade semelhante, o potencial de matriz está geralmente na faixa de −10 a −30 kPa.