ოსმოსური წნევის გაანგარიშება. როგორ გამოვთვალოთ ოსმოსური წნევა?

ოსმოსური წნევა მოკლედ შეიძლება განისაზღვროს, როგორც წნევა, რომელიც აუცილებელია ოსმოსის სპონტანურად წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად სისტემა, ანუ გამხსნელი უფრო განზავებული ხსნარიდან მემბრანის საშუალებით გადადის უფრო კონცენტრირებულში ნახევარგამტარი.

მაგრამ როგორ ოსმოსკოპია არის ერთობლივი საკუთრება, ეს ფაქტორი დამოკიდებულია გახსნილი ნაწილაკების რაოდენობაზე, რაც განსხვავებულია მოლეკულური და იონური ხსნარებისათვის. ამიტომ, ოსმოსური წნევის (π) გამოსათვლელი გზა ასევე განსხვავებულია ამ ორი შემთხვევისთვის.

მოლეკულური ხსნარები არის ის, რომლებშიც ხსნადი არ იონიზირდება წყალში, ანუ ის არ ქმნის იონებს, მაგრამ მისი მოლეკულები უბრალოდ ერთმანეთისგან განცალკევებულია და ხსნიან ხსნარში. ამ შემთხვევებში, ოსმოსური წნევის გაანგარიშება შეიძლება გაკეთდეს შემდეგი მათემატიკური გამოხატვის საშუალებით:

π = მ ა. თ

M = ხსნარის მოლარულობა (მოლ / ლ);
R = სრულყოფილი აირების უნივერსალური მუდმივა, რომელიც უდრის 0,082 ატმოსფეროს. ლ. მოლი^-1. კ^-1 ან 62,3 მმ Hg L. მოლი^-1. კ^-1;
T = აბსოლუტური ტემპერატურა, მოცემულია კელვინში.

ეს გამოთქმა შემოგვთავაზა მეცნიერმა იაკობუს ჰენრიკუს ვან 'ჰოფ ჯუნიორმა მას შემდეგ, რაც მან დაინახა, რომ ოსმოსურ წნევას აქვს მსგავსი ქცევა, როგორიც იდეალური გაზია. აქედან, ვან ჰოფ ჯონიორმა შემოგვთავაზა ოსმოსური წნევის (π) განსაზღვრის გზა იდეალური გაზის განტოლების საშუალებით (PV = nRT).

მაგალითად, თუ შაქარს შევავლებთ წყალს, გვექნება მოლეკულური ხსნარი, რადგან შაქარი (საქაროზა) არის მოლეკულური ნაერთი, რომლის ფორმულაა C₁₂ჰ₂₂ო_11. მისი მოლეკულები უბრალოდ გამოყოფილია წყლით, ერთმანეთისგან დაშორებით, მთლიანი და განუყოფელი.

ჩ₁₂ჰ₂₂ო_{11 (s)}→ჩ₁₂ჰ₂₂ო_{11 (aq)}

არსებული მოლეკულების რაოდენობა გამოითვლება მოლების რაოდენობასა და ავოგადროს რაოდენობას შორის დამოკიდებულების საშუალებით, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ:

1 მოლი C₁₂ჰ₂₂ო₁₁→_(s)1 მოლიჩ₁₂ჰ₂₂ო_{11 (aq)}
6,0. 10²³ მოლეკულები→6,0. 10²³ მოლეკულები

გაითვალისწინეთ, რომ გახსნილი მოლეკულების რაოდენობა იგივე რჩება, როგორც ადრე ისინი წყალში იხსნებოდნენ.

ამრიგად, თუ გავითვალისწინებთ 1.0 მოლ / ლ საქაროზას ხსნარს 0 ° C ტემპერატურაზე (273 K), წნევა, რომელიც უნდა განხორციელდეს ამ ხსნარის ოსმოსის თავიდან ასაცილებლად, ტოლი უნდა იყოს:

π = მ ა. თ
π = (1,0 მოლი / ლ). (0,082 ატმოსფერო ლ. მოლი^-1. კ^-1). (273K)
π ≈ 22,4 ატმოსფერო

მაგრამ თუ ხსნარი არის იონური, ხსნარში გახსნილი ნაწილაკების რაოდენობა არ იქნება იგივე დასაწყისში განთავსებული თანხა, ვინაიდან მოხდება იონური ხსნარის იონიზაცია ან დისოციაცია იონები.

ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)

მაგალითად, წარმოიდგინეთ, რომ 1.0 მოლი HCℓ გახსნილია 1 ლ გამხსნელში, გვექნება თუ არა კონცენტრაცია 1 მოლ / ლ, როგორც ეს მოხდა შაქართან დაკავშირებით? არა, რადგან HCℓ გადის იონიზაციას წყალში შემდეგნაირად:

HCℓ H⁺_(აქ) + Cℓ^-_(აქ)
↓ ↓ ↓
1 მოლი 1 მოლი 1 მოლი
1 მოლი / ლ 2 მოლი / ლ

გაითვალისწინეთ, რომ 1.0 მოლ ხსნადმა წარმოქმნა 2.0 მოლი ხსნადი, რაც გავლენას ახდენს ხსნარის კონცენტრაციაზე და, შესაბამისად, ოსმოსური წნევის მნიშვნელობაზე.

იხილეთ სხვა მაგალითი:

FeBr₃ → Fe³⁺ + 3 ძმ^-
↓ ↓ ↓
1 მოლი 1 მოლი 3 მოლი
1 მოლი / ლ 4 მოლი / ლ

Დაინახე? იონური ხსნარების კონცენტრაცია განსხვავდება ხსნადიდან ხსნადში, რადგან წარმოქმნილი იონების რაოდენობა განსხვავებულია. ამრიგად, იონური ხსნარების ოსმოსური წნევის გაანგარიშებისას საჭიროა გათვალისწინებული იქნას ეს თანხა.

ამ მიზეზით, თქვენ უნდა შემოიღოთ კორექციის ფაქტორი თითოეული იონური ხსნარისთვის, რომელსაც ეწოდება არ არის ჰოფის ფაქტორი (მისი შემქმნელის საპატივცემულოდ) და სიმბოლოა ასოთი "მე”. აღნიშნული HC H ხსნარის Van't Hoff ფაქტორი (i) არის 2 და FeBr ხსნარი₃ é 4.

იონური ხსნარების ოსმოსური წნევის გამოსათვლელად გამოყენებული მათემატიკური გამონათქვამი იგივეა, რაც გამოიყენება მოლეკულური ხსნარებისათვის, პლუს Van't Hoff ფაქტორი:

π = მ ა. თ. მე

იხილეთ ეს გაანგარიშება ხსენებული HCℓ და FeBr გადაწყვეტილებებისთვის₃ 0 temperatureC იმავე ტემპერატურაზე და იმის გათვალისწინებით, რომ ორივე ხსნარს აქვს კონცენტრაცია 1,0 მოლ / ლ.

HCℓ:

π = მ ა. თ. მე
π = (1,0 მოლი / ლ). (0,082 ატმოსფერო ლ. მოლი^-1. კ^-1). (273 კ) (2)
π ≈ 44,8 ატმოსფერო

FeBr₃:

π = მ ა. თ. მე
π = (1,0 მოლი / ლ). (0,082 ატმოსფერო ლ. მოლი^-1. კ^-1). (273 კ) (4)
π ≈ 89,6 ატმოსფერო

ეს გათვლებით ჩანს, რომ, რაც უფრო დიდია ხსნარის კონცენტრაცია, მით მეტია ოსმოსური წნევა.ამას აქვს აზრი, რადგან ოსმოსის ტენდენცია უფრო დიდი იქნება და ჩვენ უფრო მეტი ზეწოლაც დაგვჭირდება, რომ შევძლოთ მისი შეჩერება.

ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია