Quelques idées fausses sur l’osmose

Las de lire ou d’entendre des inepties sur le phénomène – pourtant bien maîtrisé – d’osmose, Eric M. Kramer et David R. Myers, respectivement professeurs de physique et de chimie au Bard College at Simon’s Rock, dans le Massachusetts, ont décidé d’aborder le sujet à travers certaines des idées fausses habituellement véhiculées à longueur de papiers, dans un article publié ce mois-ci dans la revue scientifique à comité de lecture Trends in Plant Science. Selon eux, la notion d’osmose serait une notion plutôt bien assimilée en physique et en biophysique, alors qu’elle ne serait le plus souvent comprise que d’une manière simplifiée – voire erronée – en biologie et en chimie.

Le mal à la racine

« Toute une série d’erreurs surprenantes continuent d’apparaître à longueur d’articles de presse, papier ou en ligne, ainsi que dans les manuels scolaires » se lamente Eric Kramer. « Les idées fausses sur l’osmose sont particulièrement communes dans le matériel éducatif destiné aux étudiants en chimie et biologie. Une fois apprises et assimilées, ces erreurs influencent le raisonnement des spécialistes tout au long de leur carrière » ajoute-t-il.

L’osmose est un phénomène de diffusion de la matière (généralement des molécules de solvants) à travers une membrane semi-perméable, séparant deux substances dont les concentrations en produits dissous sont différentes. Le déplacement du solvant à travers cette membrane est provoqué par la différence de pression osmotique, elle-même engendrée par la différence de concentration des deux substances.

Effrayante entropie

Les travaux de Josiah Willard Gibbs, physico-chimiste américain du XIXe siècle, sur l’application de la thermodynamique à l’osmose (publiés en 1897), ont incité de nombreux scientifiques à publier pendant plus d’un demi-siècle leurs propres explications concernant les interactions solvant-soluté. Un manuel a même été publié en 1951, offrant aux physiciens une explication à la fois exacte, complète et documentée des travaux de Gibbs, alors que les apprentis chimistes et biologistes restèrent à la traîne. Selon Eric Kramer, la notion d’entropie thermodynamique, « relativement effrayante pour le commun des mortels » pourrait bien être l’une des raisons de ce décalage.

Sachet de sucre

Pour illustrer son propos, Kramer fait appel à l’expérience du sachet de sucre, un classique des premières leçons – approximatives – sur le phénomène d’osmose : une fois le sachet dans l’eau, l’eau se précipite dans le sachet.

• « La première erreur serait de limiter le phénomène d’osmose aux liquides »  explique-t-il, « alors que cela fonctionne très bien pour les gaz » ;
• « Une autre erreur voudrait que l’osmose nécessite une force d’attraction, […] le sucre ne tire pas l’eau vers lui. Cela ne fait pas partie de l’explication » ;
• « Croire que l’osmose se fait toujours dans le même sens du gradient de concentration serait également une erreur. Lorsque que l’on dissout quelque chose dans l’eau, l’eau ne devient pas nécessairement plus diluée. En fonction de la substance, sa concentration peut en fait augmenter » ;
• « Penser que, comme pour la diffusion, il puisse s’agir d’un processus spontané serait une autre idée fausse », termine-t-il.

Par Moonzur Rahman