حساب الضغط الأسموزي. كيفية حساب الضغط الاسموزي؟

ال الضغط الاسموزي يمكن تعريفه بإيجاز على أنه الضغط الضروري لمنع حدوث التناضح تلقائيًا في أ النظام ، أي أن المذيب من محلول أكثر تمييعًا ينتقل إلى محلول أكثر تركيزًا عبر غشاء شبه نفاذا.

لكن كيف تنظير هو ملكية مشتركة، هذا العامل يعتمد على كمية الجسيمات الذائبة ، والتي تختلف عن المحاليل الجزيئية والأيونية. لذلك ، تختلف طريقة حساب الضغط الاسموزي (π) أيضًا في هاتين الحالتين.

المحاليل الجزيئية هي تلك التي لا يتأين فيها المذاب في الماء ، أي أنه لا يشكل أيونات ، لكن جزيئاته تنفصل ببساطة عن بعضها البعض وتذوب في المحلول. في هذه الحالات ، يمكن حساب الضغط الاسموزي من خلال التعبير الرياضي التالي:

π = م. أ. تي

M = مولارية المحلول (مول / لتر) ؛
R = الثابت العالمي للغازات الكاملة ، والذي يساوي 0.082 ضغط جوي. ل. مول^-1. ك^-1 أو 62.3 مم زئبق. مول^-1. ك^-1;
T = درجة الحرارة المطلقة ، معطاة بوحدة كلفن.

اقترح هذا التعبير العالم جاكوبوس هنريكوس فان هوف جونيور بعد أن لاحظ أن الضغط الاسموزي له سلوك مشابه جدًا لما يظهره الغاز المثالي. من هذا ، اقترح Van 't Hoff Júnior طريقة لتحديد الضغط الاسموزي (π) من خلال معادلة الغاز المثالية (PV = nRT).

على سبيل المثال ، إذا مزجنا السكر بالماء ، سيكون لدينا محلول جزيئي ، لأن السكر (السكروز) مركب جزيئي صيغته C₁₂ح₂₂ا_11. يتم فصل جزيئاتها ببساطة عن طريق الماء ، وتتفكك عن بعضها البعض ، وتبقى كاملة وغير مقسمة.

ج₁₂ح₂₂ا_{11 (ق)}→ج₁₂ح₂₂ا_{11 (عبد القدير)}

يتم حساب كمية الجزيئات الموجودة من خلال العلاقة بين عدد المولات وعدد أفوجادرو ، كما هو موضح أدناه:

1 مول من C.₁₂ح₂₂ا₁₁→_(س)1 مول منج₁₂ح₂₂ا_{11 (عبد القدير)}
6,0. 10²³ الجزيئات→6,0. 10²³ الجزيئات

لاحظ أن كمية الجزيئات الذائبة تظل كما كانت قبل إذابتها في الماء.

وبالتالي ، إذا اعتبرنا محلول سكروز 1.0 مول / لتر عند درجة حرارة 0 درجة مئوية (273 كلفن) ، فإن الضغط الذي يجب أن يمارس لمنع تناضح هذا المحلول يجب أن يكون مساوياً لـ:

π = م. أ. تي
π = (1.0 مول / لتر). (0.082 ضغط جوي. ل. مول^-1. ك^-1). (273 ك)
π ≈ 22.4 أجهزة الصراف الآلي

ولكن إذا كان المحلول أيونيًا ، فلن تكون كمية الجسيمات الذائبة في المحلول هي نفسها يتم وضع الكمية في البداية ، حيث سيكون هناك تأين أو تفكك للمذاب الأيوني مع تكوين الأيونات.

على سبيل المثال ، تخيل أن 1.0 مول من HCℓ مذاب في 1 لتر من المذيب ، فهل سيكون لدينا تركيز 1 مول / لتر كما حدث مع السكر؟ لا ، لأن HCℓ يخضع للتأين في الماء على النحو التالي:

HCℓ → H.⁺_(هنا) + Cℓ^-_(هنا)
↓ ↓ ↓
1 مول 1 مول 1 مول
1 مول / لتر 2 مول / لتر

لاحظ أن 1.0 جزيء جرامي من المذاب يتكون من 2.0 جزيء جرامي من المذاب ، مما يؤثر على تركيز المحلول ، وبالتالي على قيمة الضغط الاسموزي.

انظر إلى مثال آخر:

FeBr₃ → Fe³⁺ + 3 غرف^-
↓ ↓ ↓
1 مول 1 مول 3 مول
1 مول / لتر 4 مول / لتر

هل رأيت؟ يختلف تركيز المحاليل الأيونية من المذاب إلى المذاب ، حيث تختلف كمية الأيونات المتولدة. وبالتالي ، عند حساب الضغط الأسموزي للمحاليل الأيونية ، يجب أخذ هذا المقدار في الاعتبار.

لهذا السبب ، يجب إدخال عامل تصحيح لكل محلول أيوني ، والذي يسمى عامل فان ليس هوف (تكريما لمنشئها) ويرمز لها بالحرف "أنا”. عامل Van't Hoff (i) لمحلول HCℓ المذكور هو 2 وعامل محلول FeBr₃ é 4.

التعبير الرياضي المستخدم لحساب الضغط التناضحي للمحاليل الأيونية هو نفسه المستخدم للحلول الجزيئية بالإضافة إلى عامل Van't Hoff:

π = م. أ. ت. أنا

انظر هذا الحساب لحلول HCℓ و FeBr المذكورة₃ عند نفس درجة الحرارة صفر درجة مئوية مع الأخذ في الاعتبار أن كلا الحلين لهما تركيز 1.0 مول / لتر.

HCℓ:

π = م. أ. ت. أنا
π = (1.0 مول / لتر). (0.082 ضغط جوي. ل. مول^-1. ك^-1). (273 ك). (2)
π ≈ 44.8 أجهزة الصراف الآلي

FeBr₃:

π = م. أ. ت. أنا
π = (1.0 مول / لتر). (0.082 ضغط جوي. ل. مول^-1. ك^-1). (273 ك). (4)
π ≈ 89.6 أجهزة الصراف الآلي

تظهر هذه الحسابات ، كلما زاد تركيز المحلول ، زاد الضغط الأسموزي.هذا منطقي لأن الميل إلى حدوث التناضح سيكون أكبر وسنحتاج أيضًا إلى ممارسة ضغط أكبر حتى نتمكن من إيقافه.

بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-pressao-osmotica.htm