삼투압 계산. 삼투압을 계산하는 방법?

그만큼 삼투압 삼투가 자연적으로 발생하는 것을 방지하는 데 필요한 압력으로 간단히 정의 할 수 있습니다. 즉, 더 희석 된 용액의 용매가 멤브레인을 통해 더 농축 된 용액으로 전달됩니다. 반투과성.

그러나 방법 삼투 경 검사 이다 공동 소유권,이 계수는 용해 된 입자의 양에 따라 달라지며 분자 및 이온 용액에 따라 다릅니다. 따라서 삼투압 (π)을 계산하는 방법도이 두 경우에 따라 다릅니다.

분자 용액은 용질이 물에서 이온화되지 않는 즉, 이온을 형성하지 않지만 분자는 단순히 서로 분리되어 용액에 용해되는 것입니다. 이러한 경우 삼투압 계산은 다음 수학 식으로 수행 할 수 있습니다.

π = M. ㅏ. 티

M = 용액 몰 농도 (mol / L);
R = 0.082 atm과 같은 완벽한 기체의 보편적 상수. 엘. 몰^-1. 케이^-1 또는 62.3 mm Hg L. 몰^-1. 케이^-1;
T = 절대 온도, 켈빈으로 표시.

이 표현은 과학자 Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior가 삼투압이 이상 기체가 보여주는 것과 매우 유사한 행동을한다는 ​​것을 관찰 한 후 제안했습니다. 이로부터 Van 't Hoff Júnior는 이상 기체 방정식 (PV = nRT)을 통해 삼투압 (π)을 결정하는 방법을 제안했습니다.

예를 들어 설탕과 물을 섞으면 분자 용액이됩니다. 설탕 (자당)은 공식이 C 인 분자 화합물이기 때문입니다.₁₂H₂₂영형_11. 그 분자는 단순히 물에 의해 분리되어 서로 분리되어 전체 및 분할되지 않은 상태로 유지됩니다.

씨₁₂H₂₂영형_{11 (초)}→씨₁₂H₂₂영형_{11 (수성)}

존재하는 분자의 양은 다음과 같이 몰 수와 아보가드로 수의 관계를 통해 계산됩니다.

C 1 몰₁₂H₂₂영형₁₁→_(에스)1 몰씨₁₂H₂₂영형_{11 (수성)}
6,0. 10²³ 분자→6,0. 10²³ 분자

용해 된 분자의 양은 물에 용해되기 전과 동일하게 유지됩니다.

따라서 0 ° C (273K)의 온도에서 1.0 mol / L 자당 용액을 고려하면이 용액의 삼투를 방지하기 위해 가해 져야하는 압력은 다음과 같아야합니다.

π = M. ㅏ. 티
π = (1.0 mol / L). (0.082 기압. 엘. 몰^-1. 케이^-1). (273K)
π ≈ 22.4 기압

그러나 용액이 이온 성인 경우 용액에 용해 된 입자의 양은 이온화 또는 해리가 형성되면서 이온화 또는 해리가 발생하기 때문에 처음에 배치되는 양 이온.

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예를 들어, 1.0 mol의 HCℓ가 1L의 용매에 용해되어 있다고 가정하면 설탕에서 일어난 것과 같은 농도가 1 mol / L일까요? 아니요, HCℓ는 다음과 같이 물에서 이온화되기 때문입니다.

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

1.0 mol의 용질은 2.0 mol의 용질을 형성했으며, 이는 용액 농도 및 결과적으로 삼투압 값에 영향을 미칩니다.

다른 예를 참조하십시오.

FeBr₃ → 철³⁺ + 3BR^-
↓ ↓ ↓
1 몰 1 몰 3 몰
1 mol / L 4 mol / L

봤어? 이온 용액의 농도는 생성되는 이온의 양이 다르기 때문에 용질마다 다릅니다. 따라서 이온 용액의 삼투압을 계산할 때이 양을 고려해야합니다.

이러한 이유로 각 이온 용액에 대한 보정 계수를 도입해야합니다. Van’t Hoff 요인 (창조자를 기리기 위해) 문자 "나는”. 언급 된 HCℓ 용액의 Van’t Hoff 계수 (i)는 2이고 FeBr 용액의 계수입니다.₃ é 4.

이온 용액의 삼투압을 계산하는 데 사용되는 수학적 표현은 분자 용액에 Van't Hoff 계수를 더한 것과 동일합니다.

π = M. ㅏ. 티. 나는

언급 된 HCℓ 및 FeBr 용액에 대해서는이 계산을 참조하십시오.₃ 0ºC의 동일한 온도에서 두 용액의 농도가 1.0mol / L임을 고려합니다.

HCℓ :

π = M. ㅏ. 티. 나는
π = (1.0 mol / L). (0.082 기압. 엘. 몰^-1. 케이^-1). (273K). (2)
π ≈ 44.8 기압

FeBr₃:

π = M. ㅏ. 티. 나는
π = (1.0 mol / L). (0.082 기압. 엘. 몰^-1. 케이^-1). (273K). (4)
π ≈ 89.6 기압

이 계산은 용액의 농도가 높을수록 삼투압이 높아집니다.이는 삼투가 발생하는 경향이 더 커지고이를 막기 위해 더 큰 압력을 가해 야하기 때문에 이치에 맞습니다.

작성자: Jennifer Fogaça
화학 전공