A Ozmotikus nyomás röviden meghatározható, mint az ozmózis spontán előfordulásának megelőzéséhez szükséges nyomás a azaz egy hígabb oldatból származó oldószer egy membránon át koncentráltabbá válik féligáteresztő.
De hogyan kell ozmoszkópia van közös tulajdon, ez a tényező az oldott részecskék mennyiségétől függ, amely a molekuláris és az ionos oldatok esetében eltérő. Ezért az ozmotikus nyomás (π) kiszámításának módja is eltérő ebben a két esetben.
A molekuláris oldatok azok, amelyekben az oldott anyag nem ionizál a vízben, vagyis nem képez ionokat, molekulái azonban egyszerűen elválnak egymástól, és feloldódnak az oldatban. Ezekben az esetekben az ozmotikus nyomás kiszámítása a következő matematikai kifejezéssel történhet:
π = M. A. T
M = az oldat molaritása (mol / L);
R = a tökéletes gázok univerzális állandója, amely 0,082 atm. L. mol-1. K-1 vagy 62,3 Hgmm L mol-1. K-1;
T = abszolút hőmérséklet, Kelvinben megadva.
Ezt a kifejezést Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior tudós javasolta, miután megfigyelte, hogy az ozmotikus nyomás nagyon hasonló viselkedésű, mint az ideális gáz. Ebből Van 't Hoff Júnior javaslatot tett az ozmotikus nyomás (π) meghatározására az ideális gázegyenleten (PV = nRT) keresztül.
Például, ha a cukrot összekeverjük vízzel, akkor molekuláris oldatot kapunk, mert a cukor (szacharóz) egy molekuláris vegyület, amelynek képlete12H22O11. Molekuláit egyszerűen víz választja el, elszakadva egymástól, egészben és osztatlanul maradva.
Ç12H22O11 (s)→Ç12H22O11 (aq)
A jelenlévő molekulák mennyiségét az anyajegyek és az Avogadro száma közötti kapcsolat alapján számítják ki, az alábbiak szerint:
1 mol C12H22O11→s1 molÇ12H22O11 (aq)
6,0. 1023 molekulák→6,0. 1023 molekulák
Vegye figyelembe, hogy az oldott molekulák mennyisége ugyanaz marad, mint mielőtt vízben feloldották volna őket.
Tehát, ha egy 1,0 mol / l szacharóz-oldatot veszünk figyelembe 0 ° C (273 K) hőmérsékleten, akkor az ennek az oldatnak az ozmózis megelőzésére kifejtendő nyomásnak meg kell egyeznie
π = M. A. T
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol-1. K-1). (273K)
π ≈ 22,4 atm
De ha az oldat ionos, akkor az oldatban oldott részecskék mennyisége nem lesz azonos a az elején elhelyezett mennyiség, mivel az ionos oldott anyag ionizációja vagy disszociációja lesz ionok.
Képzeljük el például, hogy 1,0 mol HCℓ fel van oldva 1 liter oldószerben, 1 mol / L koncentrációnk lesz-e, mint ami a cukorral történt? Nem, mert a HCℓ a vízben az alábbiak szerint ionizálódik:
HC1 → H+(itt) + Cℓ-(itt)
↓ ↓ ↓
1 mol 1 mol 1 mol
1 mol / l 2 mol / l
Megjegyezzük, hogy 1,0 mol oldott anyag 2,0 mol oldott anyagot képez, ami befolyásolja az oldat koncentrációját és következésképpen az ozmotikus nyomás értékét.
Lásd még egy példát:
FeBr3 → Fe3+ + 3 Br-
↓ ↓ ↓
1 mol 1 mol 3 mol
1 mol / l 4 mol / l
Láttad? Az ionos oldatok koncentrációja oldott anyagonként változik, mivel a keletkező ionok mennyisége eltérő. Így az ionos oldatok ozmotikus nyomásának kiszámításakor ezt az összeget kell figyelembe venni.
Emiatt minden ionos oldathoz be kell vezetnie egy korrekciós tényezőt, amelyet ún Van’t Hoff-faktor (alkotója tiszteletére), és a „én”. Az említett HCℓ-oldat Van’t Hoff-faktora (i) 2, a FeBr-oldaté3 é 4.
Az ionos oldatok ozmotikus nyomásának kiszámításához használt matematikai kifejezés megegyezik a molekuláris oldatok és a Van't Hoff-faktor pluszával:
π = M. A. T. én
Lásd ezt a számítást az említett HCℓ és FeBr megoldásokra3 ugyanazon a 0 ° C hőmérsékleten, és figyelembe véve, hogy mindkét oldat koncentrációja 1,0 mol / l.
HCℓ:
π = M. A. T. én
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol-1. K-1). (273K). (2)
π ≈ 44,8 atm
FeBr3:
π = M. A. T. én
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol-1. K-1). (273K). (4)
π ≈ 89,6 atm
Ezek a számítások azt mutatják, hogy minél nagyobb az oldat koncentrációja, annál nagyobb az ozmotikus nyomás.Ennek azért van értelme, mert az ozmózis előfordulási tendenciája nagyobb lesz, és nagyobb nyomást is kell gyakorolnunk ahhoz, hogy megállítsuk.
Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-pressao-osmotica.htm