Изчисляване на осмотичното налягане. Как да изчислим осмотичното налягане?

НА Осмотичното налягане може да се определи накратко като налягане, необходимо за предотвратяване на спонтанно възникване на осмоза в a система, тоест разтворителят от по-разреден разтвор преминава през по-концентриран през мембрана полупропусклив.

Но как да осмоскопия е съвместна собственост, този фактор зависи от количеството разтворени частици, което е различно за молекулните и йонните разтвори. Следователно начинът за изчисляване на осмотичното налягане (π) също е различен за тези два случая.

Молекулни разтвори са тези, при които разтвореното вещество не се йонизира във вода, тоест не образува йони, а неговите молекули просто се отделят една от друга и се разтварят в разтвора. В тези случаи изчисляването на осмотичното налягане може да се извърши чрез следния математически израз:

π = M. А. T

М = моларност на разтвора (mol / L);
R = универсална константа на перфектни газове, която е равна на 0,082 атм. L. мол^-1. К^-1 или 62.3 mm Hg L. мол^-1. К^-1;
T = абсолютна температура, дадена в Келвин.

Този израз е предложен от учения Якобус Хенрикус Ван Хоф Джуниър, след като е забелязал, че осмотичното налягане има поведение, много подобно на това, което показва идеалният газ. От това Van 't Hoff Júnior предложи начин за определяне на осмотичното налягане (π) чрез уравнението на идеалния газ (PV = nRT).

Например, ако смесим захарта с вода, ще имаме молекулен разтвор, защото захарта (захарозата) е молекулно съединение, чиято формула е С₁₂Н₂₂О_11. Неговите молекули просто се разделят с вода, откъсвайки се една от друга, оставайки цели и неделими.

° С₁₂Н₂₂О_{11 (и)}→° С₁₂Н₂₂О_{11 (aq)}

Количеството на присъстващите молекули се изчислява чрез съотношението между броя на моловете и броя на Avogadro, както е показано по-долу:

1 мол С₁₂Н₂₂О₁₁→_(с)1 мол от° С₁₂Н₂₂О_{11 (aq)}
6,0. 10²³ молекули→6,0. 10²³ молекули

Обърнете внимание, че количеството разтворени молекули остава същото, както преди да са били разтворени във вода.

По този начин, ако разгледаме 1,0 mol / L разтвор на захароза при температура 0 ° C (273 K), налягането, което трябва да се упражнява, за да се предотврати осмозата на този разтвор, трябва да бъде равно на:

π = M. А. T
π = (1,0 mol / L). (0,082 атм. L. мол^-1. К^-1). (273 000)
π ≈ 22.4 атм

Но ако разтворът е йонен, количеството частици, разтворени в разтвора, няма да бъде същото като количество, поставено в началото, тъй като ще има йонизация или дисоциация на йонното разтворено вещество с образуване на йони.

Например, представете си, че 1,0 mol HC1 се разтваря в 1 L разтворител, ще имаме ли концентрация от 1 mol / L като това, което се случи със захарта? Не, тъй като HCℓ се подлага на йонизация във вода, както следва:

HCℓ → H⁺_(тук) + Cℓ^-_(тук)
↓ ↓ ↓
1 мол 1 мол 1 мол
1 mol / L 2 mol / L

Имайте предвид, че 1,0 mol разтворено вещество образува 2,0 mol разтворено вещество, което влияе върху концентрацията на разтвора и следователно върху стойността на осмотичното налягане.

Вижте друг пример:

FeBr₃ → Fe³⁺ + 3 Br^-
↓ ↓ ↓
1 мол 1 mol 3 mol
1 mol / L 4 mol / L

Видя ли? Концентрацията на йонни разтвори варира от разтворено вещество до разтворено вещество, тъй като количеството на генерираните йони е различно. По този начин, когато се изчислява осмотичното налягане на йонните разтвори, това количество трябва да се вземе предвид.

Поради тази причина трябва да въведете корекционен коефициент за всеки йонен разтвор, който се нарича Фактор на Van’t Hoff (в чест на създателя му) и е символизирано с буквата „i”. Коефициентът Van't Hoff (i) на споменатия разтвор на HCℓ е 2, а този на разтвора FeBr₃ é 4.

Математическият израз, използван за изчисляване на осмотичното налягане на йонните разтвори, е същият като този, използван за молекулни разтвори плюс фактор на Van't Hoff:

π = M. А. T. i

Вижте това изчисление за споменатите HCℓ и FeBr решения₃ при една и съща температура от 0 ° C и като се има предвид, че и двата разтвора имат концентрация 1,0 mol / L.

HCℓ:

π = M. А. T. i
π = (1,0 mol / L). (0,082 атм. L. мол^-1. К^-1). (273K). (2)
π ≈ 44,8 атм

FeBr₃:

π = M. А. T. i
π = (1,0 mol / L). (0,082 атм. L. мол^-1. К^-1). (273K). (4)
π ≈ 89,6 атм

Тези изчисления показват, че колкото по-голяма е концентрацията на разтвора, толкова по-голямо е осмотичното налягане.Това има смисъл, тъй като тенденцията към появата на осмоза ще бъде по-голяма и ние също ще трябва да приложим по-голям натиск, за да можем да я спрем.

От Дженифър Фогаса
Завършва химия

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-pressao-osmotica.htm