Osmoottisen paineen laskeminen. Kuinka lasketaan osmoottinen paine?

THE Osmoottinen paine voidaan määritellä lyhyesti paineeksi, joka tarvitaan estämään osmoosin spontaani esiintyminen a systeemi eli se, että liuotin laimeammasta liuoksesta siirtyy väkevämmäksi liuokseksi kalvon läpi puoliläpäisevä.

Mutta miten osmoskopia On yhteisomistus, tämä tekijä riippuu liuenneiden hiukkasten määrästä, joka on erilainen molekyyli- ja ioniliuoksille. Siksi tapa laskea osmoottinen paine (π) on myös erilainen näissä kahdessa tapauksessa.

Molekyyliliuokset ovat sellaisia, joissa liuotettu aine ei ionisoidu vedessä, toisin sanoen se ei muodosta ioneja, mutta sen molekyylit yksinkertaisesti erottuvat toisistaan ​​ja liukenevat liuokseen. Näissä tapauksissa osmoottinen paine voidaan laskea seuraavalla matemaattisella lausekkeella:

π = M. A. T

M = liuoksen molaarisuus (mol / L);
R = täydellisten kaasujen universaalivakio, joka on 0,082 atm. L. mol^-1. K^-1 tai 62,3 mm Hg L. mol^-1. K^-1;
T = absoluuttinen lämpötila, Kelvineinä.

Tämän ilmaisun ehdotti tutkija Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior havaittuaan, että osmoottisen paineen käyttäytyminen on hyvin samanlaista kuin ihanteellisen kaasun osoittama. Tästä Van 't Hoff Júnior ehdotti tapaa määrittää osmoottinen paine (π) ihanteellisen kaasuyhtälön (PV = nRT) avulla.

Esimerkiksi, jos sekoitamme sokeria veteen, meillä on molekyyliliuos, koska sokeri (sakkaroosi) on molekyyliyhdiste, jonka kaava on C₁₂H₂₂O_11. Sen molekyylit erotetaan yksinkertaisesti vedellä, irtoavat toisistaan, pysyvät kokonaisina ja jakamattomina.

Ç₁₂H₂₂O_{11 (s)}→Ç₁₂H₂₂O_{11 (aq)}

Läsnä olevien molekyylien määrä lasketaan moolien määrän ja Avogadron lukumäärän välisen suhteen avulla, kuten alla on esitetty:

1 mooli C: tä₁₂H₂₂O₁₁→_s1 mooliÇ₁₂H₂₂O_{11 (aq)}
6,0. 10²³ molekyylejä→6,0. 10²³ molekyylejä

Huomaa, että liuenneiden molekyylien määrä pysyy samana kuin ennen niiden liuottamista veteen.

Siksi, jos tarkastellaan 1,0 mol / l sakkaroosiliuosta 0 ° C: n (273 K) lämpötilassa, paineen, joka on käytettävä estämään tämän liuoksen osmoosi, tulisi olla yhtä suuri kuin:

π = M. A. T
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol^-1. K^-1). (273 kt)
π ≈ 22,4 atm

Mutta jos liuos on ioninen, liuokseen liuenneiden hiukkasten määrä ei ole sama kuin alkuun asetettu määrä, koska ionisen liuenneen aineen ionisaatio tai dissosiaatio muodostuu ioneja.

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)

Kuvittele esimerkiksi, että 1,0 mol HC2 liuotetaan 1 litraan liuotinta, saisimmeko konsentraation 1 mol / L kuten mitä tapahtui sokerin kanssa? Ei, koska HC2 ionisoituu vedessä seuraavasti:

HC3 → H⁺_(tässä) + Cℓ^-_(tässä)
↓ ↓ ↓
1 mooli 1 mol 1 mol
1 mol / l 2 mol / l

Huomaa, että 1,0 moolia liuosta muodostui 2,0 moolia liukenevaa ainetta, mikä vaikuttaa liuoksen pitoisuuteen ja siten osmoottisen paineen arvoon.

Katso toinen esimerkki:

FeBr₃ → Fe³⁺ + 3 Br^-
↓ ↓ ↓
1 mooli 1 mol 3 mol
1 mol / l 4 mol / l

Näitkö? Ioniliuosten pitoisuus vaihtelee liuenneesta aineesta toiseen, koska syntyvien ionien määrä on erilainen. Näin ollen ioniliuosten osmoottinen paine laskettaessa tämä määrä on otettava huomioon.

Tästä syystä sinun on otettava käyttöön jokaiselle ioniliuokselle korjauskerroin, jota kutsutaan Van’t Hoff -kerroin (sen luojan kunniaksi) ja sitä symboloi kirjain “i”. Mainitun HC2-liuoksen Van’t Hoff -kerroin (i) on 2 ja FeBr-liuos₃ é 4.

Ioniliuosten osmoottisen paineen laskemisessa käytetty matemaattinen lauseke on sama kuin molekyyliliuoksissa käytetty plus Van't Hoff -kerroin:

π = M. A. T. i

Katso tämä laskelma mainituista HC2- ja FeBr-ratkaisuista₃ samassa lämpötilassa 0 ° C ja ottaen huomioon, että molempien liuosten pitoisuus on 1,0 mol / l.

HCℓ:

π = M. A. T. i
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol^-1. K^-1). (273 kt). (2)
π ≈ 44,8 atm

FeBr₃:

π = M. A. T. i
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol^-1. K^-1). (273 kt). (4)
π ≈ 89,6 atm

Nämä laskelmat osoittavat, että mitä suurempi liuoksen pitoisuus on, sitä suurempi on osmoottinen paine.Tämä on järkevää, koska osmoosin taipumus esiintyä on suurempi, ja meidän on myös käytettävä suurempaa painetta voidaksemme pysäyttää sen.

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta