Osmotiskais spiediens var īsumā definēt kā spiedienu, kas nepieciešams, lai novērstu osmozes spontānu rašanos a sistēma, tas ir, ka šķīdinātājs no atšķaidītāka šķīduma caur membrānu pāriet uz koncentrētāku puscaurlaidīgs.
Bet kā osmoskopija ir kopīpašums, šis faktors ir atkarīgs no izšķīdušo daļiņu daudzuma, kas molekulāriem un jonu šķīdumiem ir atšķirīgs. Tāpēc osmotiskā spiediena (π) aprēķināšanas veids ir atšķirīgs arī šajos divos gadījumos.
Molekulārie šķīdumi ir tie, kuros izšķīdušā viela nejonizējas ūdenī, tas ir, neveido jonus, bet tā molekulas vienkārši atdalās viena no otras un izšķīst šķīdumā. Šajos gadījumos osmotiskā spiediena aprēķinu var veikt ar šādu matemātisko izteiksmi:
π = M. A. T
M = šķīduma molaritāte (mol / L);
R = perfektu gāzu universālā konstante, kas vienāda ar 0,082 atm. L. mol-1. K-1 vai 62,3 mm Hg L. mol-1. K-1;
T = absolūtā temperatūra, kas izteikta Kelvinos.
Šo izteicienu ierosināja zinātnieks Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior pēc tam, kad viņš novēroja, ka osmotiskā spiediena uzvedība ir ļoti līdzīga tai, ko parāda ideālā gāze. No tā Van 't Hoff Júnior piedāvāja veidu, kā noteikt osmotisko spiedienu (π), izmantojot ideālo gāzes vienādojumu (PV = nRT).
Piemēram, ja mēs sajaucam cukuru ar ūdeni, mums būs molekulārs šķīdums, jo cukurs (saharoze) ir molekulārs savienojums, kura formula ir C12H22O11. Tās molekulas vienkārši atdala ūdens, atraujoties viena no otras, paliekot veselas un nedalītas.
Ç12H22O11 (s)→Ç12H22O11 (aq)
Klātesošo molekulu daudzumu aprēķina, izmantojot attiecību starp molu un Avogadro skaitu, kā parādīts zemāk:
1 mols C12H22O11→s)1 molsÇ12H22O11 (aq)
6,0. 1023 molekulas→6,0. 1023 molekulas
Ņemiet vērā, ka izšķīdušo molekulu daudzums paliek tāds pats kā pirms to izšķīdināšanas ūdenī.
Tādējādi, ja ņemam vērā 1,0 mol / l saharozes šķīdumu 0 ° C (273 K) temperatūrā, spiedienam, kas jāpieliek, lai novērstu šī šķīduma osmozi, jābūt vienādam ar:
π = M. A. T
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol-1. K-1). (273 000)
π ≈ 22,4 atm
Bet, ja šķīdums ir jonu, šķīdumā izšķīdušo daļiņu daudzums nebūs tāds pats kā sākumā ievietotais daudzums, jo notiks jonizējošās vielas jonizācija vai disociācija, veidojoties joni.
Piemēram, iedomājieties, ka 1,0 mol HCℓ ir izšķīdināts 1 L šķīdinātājā, vai mūsu koncentrācija būs 1 mol / L, piemēram, tas, kas notika ar cukuru? Nē, jo HCℓ tiek ūdenī jonizēts šādi:
HCℓ → H+(šeit) + Cℓ-(šeit)
↓ ↓ ↓
1 mols 1 mol 1 mol
1 mol / l 2 mol / l
Ņemiet vērā, ka 1,0 mol izšķīdušās vielas veidoja 2,0 mol izšķīdušās vielas, kas ietekmē šķīduma koncentrāciju un attiecīgi osmotiskā spiediena vērtību.
Skatiet citu piemēru:
FeBr3 → Fe3+ + 3 Br-
↓ ↓ ↓
1 mols 1 mol 3 mol
1 mol / l 4 mol / l
Vai tu redzēji? Jonu šķīdumu koncentrācija atšķiras no izšķīdušās vielas, jo radīto jonu daudzums ir atšķirīgs. Tādējādi, aprēķinot jonu šķīdumu osmotisko spiedienu, ir jāņem vērā šī summa.
Šī iemesla dēļ jums jāievieš korekcijas koeficients katram jonu šķīdumam, ko sauc par Van’t Hoff faktors (par godu tā radītājam), un to simbolizē burts “i”. Minētā HCℓ šķīduma Van’t Hoff koeficients (i) ir 2 un FeBr šķīduma koeficients3 é 4.
Matemātiskā izteiksme, ko izmanto jonu šķīdumu osmotiskā spiediena aprēķināšanai, ir tāda pati kā molekulārajiem šķīdumiem plus Van't Hoff faktors:
π = M. A. T. i
Minētos HCℓ un FeBr risinājumus skatiet šajā aprēķinā3 tajā pašā 0 ° C temperatūrā un ņemot vērā, ka abu šķīdumu koncentrācija ir 1,0 mol / L.
HCℓ:
π = M. A. T. i
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol-1. K-1). (273 000). (2)
π ≈ 44,8 atm
FeBr3:
π = M. A. T. i
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol-1. K-1). (273 000). (4)
π ≈ 89,6 atm
Šie aprēķini rāda, ka jo lielāka ir šķīduma koncentrācija, jo lielāks osmotiskais spiediens.Tam ir jēga, jo tendence uz osmozes rašanos būs lielāka, un mums būs jāpieliek arī lielāks spiediens, lai varētu to apturēt.
Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-pressao-osmotica.htm
