Calculul presiunii osmotice. Cum se calculează presiunea osmotică?

THE Presiune osmotica poate fi definită pe scurt ca presiunea necesară pentru a preveni apariția spontană a osmozei într-un sistemul, adică solventul dintr-o soluție mai diluată trece la unul mai concentrat printr-o membrană semipermeabil.

Dar cum osmoscopie este proprietate comună, acest factor depinde de cantitatea de particule dizolvate, care este diferită pentru soluțiile moleculare și ionice. Prin urmare, modul de calcul al presiunii osmotice (π) este, de asemenea, diferit pentru aceste două cazuri.

Soluțiile moleculare sunt acelea în care solutul nu se ionizează în apă, adică nu formează ioni, ci moleculele sale se separă pur și simplu unul de celălalt și sunt dizolvate în soluție. În aceste cazuri, calculul presiunii osmotice se poate face prin următoarea expresie matematică:

π = M. A. T

M = molaritatea soluției (mol / L);
R = constanta universală a gazelor perfecte, care este egală cu 0,082 atm. L. mol^-1. K^-1 sau 62,3 mm Hg L. mol^-1. K^-1;
T = temperatura absolută, dată în Kelvin.

Această expresie a fost propusă de omul de știință Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior după ce a observat că presiunea osmotică are un comportament foarte similar cu cel arătat de gazul ideal. Din aceasta, Van 't Hoff Júnior a propus o modalitate de a determina presiunea osmotică (π) prin ecuația gazului ideal (PV = nRT).

De exemplu, dacă amestecăm zahărul cu apă, vom avea o soluție moleculară, deoarece zahărul (zaharoza) este un compus molecular a cărui formulă este C₁₂H₂₂O_11. Moleculele sale sunt pur și simplu separate de apă, separându-se una de cealaltă, rămânând întregi și nedivizate.

Ç₁₂H₂₂O_{11 (e)}→Ç₁₂H₂₂O_{11 (aq)}

Cantitatea de molecule prezente este calculată prin relația dintre numărul de moli și numărul de Avogadro, așa cum se arată mai jos:

1 mol de C₁₂H₂₂O₁₁→_(s)1 mol deÇ₁₂H₂₂O_{11 (aq)}
6,0. 10²³ molecule→6,0. 10²³ molecule

Rețineți că cantitatea de molecule dizolvate rămâne aceeași ca înainte de a fi dizolvate în apă.

Astfel, dacă luăm în considerare o soluție de zaharoză de 1,0 mol / L la o temperatură de 0 ° C (273 K), presiunea care trebuie exercitată pentru a preveni osmoza acestei soluții ar trebui să fie egală cu:

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

Dar dacă soluția este ionică, cantitatea de particule dizolvate în soluție nu va fi aceeași cu cantitatea plasată la început, deoarece va exista o ionizare sau disociere a solutului ionic cu formarea de ioni.

Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)

De exemplu, imaginați-vă că 1,0 mol de HCℓ este dizolvat în 1 L de solvent, vom avea o concentrație de 1 mol / L ca ceea ce s-a întâmplat cu zahărul? Nu, deoarece HCℓ suferă ionizare în apă după cum urmează:

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

Rețineți că 1,0 mol de substanță dizolvată a format 2,0 mol de substanță dizolvată, ceea ce afectează concentrația soluției și, în consecință, valoarea presiunii osmotice.

Vezi un alt exemplu:

FeBr₃ → Fe³⁺ + 3 fr^-
↓ ↓ ↓
1 aluniță 1 mol 3 mol
1 mol / L 4 mol / L

Ai văzut? Concentrația soluțiilor ionice variază de la solut la solut, deoarece cantitatea de ioni generată este diferită. Astfel, la calcularea presiunii osmotice a soluțiilor ionice, această cantitate trebuie luată în considerare.

Din acest motiv, trebuie să introduceți un factor de corecție pentru fiecare soluție ionică, care se numește Nu este factorul Hoff (în onoarea creatorului său) și este simbolizat prin litera „eu”. Factorul Van’t Hoff (i) al soluției HCℓ menționat este 2 și cel al soluției FeBr₃ é 4.

Expresia matematică utilizată pentru a calcula presiunea osmotică a soluțiilor ionice este aceeași cu cea utilizată pentru soluțiile moleculare plus factorul Van't Hoff:

π = M. A. T. eu

A se vedea acest calcul pentru soluțiile HCℓ și FeBr menționate₃ la aceeași temperatură de 0ºC și având în vedere că ambele soluții au o concentrație de 1,0 mol / L.

HCℓ:

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

FeBr₃:

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

Aceste calcule arată că, cu cât concentrația soluției este mai mare, cu atât este mai mare presiunea osmotică.Acest lucru are sens, deoarece tendința apariției osmozei va fi mai mare și va trebui, de asemenea, să aplicăm o presiune mai mare pentru a o putea opri.

De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie