Ο Οσμωτική πίεση μπορεί να οριστεί εν συντομία ως η πίεση που απαιτείται για να αποφευχθεί αυθόρμητη εμφάνιση όσμωσης σε ένα σύστημα, δηλαδή ότι ο διαλύτης από ένα πιο αραιό διάλυμα περνά σε πιο συμπυκνωμένο μέσω μιας μεμβράνης ημιπερατό.
Αλλά πώς να οσμωσκόπηση είναι συνιδιοκτησία, αυτός ο παράγοντας εξαρτάται από την ποσότητα διαλυμένων σωματιδίων, η οποία είναι διαφορετική για μοριακά και ιοντικά διαλύματα. Επομένως, ο τρόπος υπολογισμού της οσμωτικής πίεσης (π) είναι επίσης διαφορετικός για αυτές τις δύο περιπτώσεις.
Μοριακά διαλύματα είναι εκείνα στα οποία η διαλυμένη ουσία δεν ιονίζεται στο νερό, δηλαδή δεν σχηματίζει ιόντα, αλλά τα μόρια της διαχωρίζονται απλώς μεταξύ τους και διαλύονται στο διάλυμα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο υπολογισμός της οσμωτικής πίεσης μπορεί να γίνει με την ακόλουθη μαθηματική έκφραση:
π = Μ. ΕΝΑ. Τ
M = μοριακότητα διαλύματος (mol / L);
R = καθολική σταθερά τέλειων αερίων, που ισούται με 0,082 atm. ΜΕΓΑΛΟ. mol-1. κ-1 ή 62,3 mm Hg L. mol-1. κ-1;
T = απόλυτη θερμοκρασία, που δίνεται στο Kelvin.
Αυτή η έκφραση προτάθηκε από τον επιστήμονα Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior αφού παρατήρησε ότι η οσμωτική πίεση έχει μια συμπεριφορά πολύ παρόμοια με αυτήν που φαίνεται από το ιδανικό αέριο. Από αυτό, ο Van 't Hoff Júnior πρότεινε έναν τρόπο προσδιορισμού της οσμωτικής πίεσης (π) μέσω της ιδανικής εξίσωσης αερίου (PV = nRT).
Για παράδειγμα, εάν αναμείξουμε ζάχαρη με νερό, θα έχουμε ένα μοριακό διάλυμα, επειδή η ζάχαρη (σακχαρόζη) είναι μια μοριακή ένωση της οποίας ο τύπος είναι C12Η22Ο11. Τα μόριά του διαχωρίζονται απλώς με νερό, διασπώνται το ένα από το άλλο, παραμένουν ολόκληρα και αδιαίρετα.
ΝΤΟ12Η22Ο11 (α)→ΝΤΟ12Η22Ο11 (υδ)
Η ποσότητα των μορίων που υπάρχουν υπολογίζεται μέσω της σχέσης μεταξύ του αριθμού των γραμμομορίων και του αριθμού του Avogadro, όπως φαίνεται παρακάτω:
1 γραμμομόριο C12Η22Ο11→(μικρό)1 γραμμομόριοΝΤΟ12Η22Ο11 (υδ)
6,0. 1023 μόρια→6,0. 1023 μόρια
Σημειώστε ότι η ποσότητα των διαλυμένων μορίων παραμένει η ίδια όπως πριν να διαλυθούν σε νερό.
Επομένως, εάν λάβουμε υπόψη ένα διάλυμα σακχαρόζης 1,0 mol / L σε θερμοκρασία 0 ° C (273 K), η πίεση που πρέπει να ασκηθεί για την πρόληψη της όσμωσης αυτού του διαλύματος πρέπει να είναι ίση με:
π = Μ. ΕΝΑ. Τ
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. ΜΕΓΑΛΟ. mol-1. κ-1). (273Κ)
π ≈ 22,4 atm
Αλλά εάν το διάλυμα είναι ιοντικό, η ποσότητα των σωματιδίων που διαλύονται στο διάλυμα δεν θα είναι η ίδια με το διάλυμα ποσότητα τοποθετημένη στην αρχή, καθώς θα υπάρξει ιονισμός ή διαχωρισμός της ιοντικής διαλυμένης ουσίας με σχηματισμό ιόντα.
Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι 1,0 mol HC2 διαλύονται σε 1 L διαλύτη, θα έχουμε συγκέντρωση 1 mol / L όπως συνέβη με τη ζάχαρη; Όχι, επειδή το HCℓ υφίσταται ιονισμό στο νερό ως εξής:
HCℓ → Η+(εδώ) + Cℓ-(εδώ)
↓ ↓ ↓
1 γραμμομόριο 1 mol 1 mol
1 mol / L 2 mol / L
Σημειώστε ότι 1,0 mol διαλυμένης ουσίας σχημάτισε 2,0 mol διαλυμένης ουσίας, η οποία επηρεάζει τη συγκέντρωση του διαλύματος και, κατά συνέπεια, την τιμή της οσμωτικής πίεσης.
Δείτε ένα άλλο παράδειγμα:
Φεβρ3 → Φε3+ + 3 Br-
↓ ↓ ↓
1 γραμμομόριο 1 mol 3 mol
1 mol / L 4 mol / L
Είδες? Η συγκέντρωση των ιοντικών διαλυμάτων κυμαίνεται από διαλυμένη σε διαλυμένη ουσία, καθώς η ποσότητα των παραγόμενων ιόντων είναι διαφορετική. Έτσι, κατά τον υπολογισμό της οσμωτικής πίεσης των ιοντικών διαλυμάτων, αυτό το ποσό πρέπει να ληφθεί υπόψη.
Για αυτόν τον λόγο, πρέπει να εισαγάγετε έναν συντελεστή διόρθωσης για κάθε ιοντικό διάλυμα, το οποίο ονομάζεται Συντελεστής Van't Hoff (προς τιμήν του δημιουργού του) και συμβολίζεται με το γράμμα «Εγώ”. Ο παράγοντας Van't Hoff (i) της αναφερόμενης λύσης HCℓ είναι 2 και αυτός του διαλύματος FeBr3 é 4.
Η μαθηματική έκφραση που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της οσμωτικής πίεσης των ιοντικών διαλυμάτων είναι η ίδια με αυτήν που χρησιμοποιείται για μοριακά διαλύματα συν τον παράγοντα Van't Hoff:
π = Μ. ΕΝΑ. Τ. Εγώ
Δείτε αυτόν τον υπολογισμό για τις αναφερόμενες λύσεις HCℓ και FeBr3 στην ίδια θερμοκρασία 0ºC και λαμβάνοντας υπόψη ότι και τα δύο διαλύματα έχουν συγκέντρωση 1,0 mol / L.
HCℓ:
π = Μ. ΕΝΑ. Τ. Εγώ
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. ΜΕΓΑΛΟ. mol-1. κ-1). (273Κ). (2)
π ≈ 44,8 atm
Φεβρ3:
π = Μ. ΕΝΑ. Τ. Εγώ
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. ΜΕΓΑΛΟ. mol-1. κ-1). (273Κ). (4)
π ≈ 89,6 atm
Αυτοί οι υπολογισμοί δείχνουν ότι, Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση του διαλύματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η οσμωτική πίεση.Αυτό έχει νόημα επειδή η τάση εμφάνισης όσμωσης θα είναι μεγαλύτερη και θα πρέπει επίσης να ασκήσουμε μεγαλύτερη πίεση για να μπορέσουμε να την σταματήσουμε.
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-pressao-osmotica.htm
