Расчет осмотического давления. Как рассчитать осмотическое давление?

THE Осмотическое давление можно кратко определить как давление, необходимое для предотвращения самопроизвольного возникновения осмоса в система, то есть растворитель из более разбавленного раствора переходит в более концентрированный через мембрану полупроницаемый.

Но как осмоскопия является совместное владение, этот коэффициент зависит от количества растворенных частиц, которое различно для молекулярных и ионных растворов. Следовательно, способ вычисления осмотического давления (π) также различается для этих двух случаев.

Молекулярные растворы - это такие растворы, в которых растворенное вещество не ионизируется в воде, то есть не образует ионы, а его молекулы просто отделяются друг от друга и растворяются в растворе. В этих случаях расчет осмотического давления можно произвести по следующему математическому выражению:

π = M. А. Т

M = молярность раствора (моль / л);
R = универсальная постоянная идеальных газов, равная 0,082 атм. Л. моль^-1. K^-1 или 62,3 мм рт. моль^-1. K^-1;
T = абсолютная температура, выраженная в Кельвинах.

Это выражение было предложено ученым Якобусом Хенрикусом Ван'т Хоффом младшим после того, как он заметил, что осмотическое давление имеет поведение, очень похожее на поведение идеального газа. Исходя из этого, Ван'т Хофф Джуниор предложил способ определения осмотического давления (π) с помощью уравнения идеального газа (PV = nRT).

Например, если мы смешаем сахар с водой, мы получим молекулярный раствор, потому что сахар (сахароза) - это молекулярное соединение, формула которого C₁₂ЧАС₂₂О_11. Его молекулы просто разделяются водой, отделяются друг от друга, оставаясь целыми и неразделенными.

Ç₁₂ЧАС₂₂О_{11 (т)}→Ç₁₂ЧАС₂₂О_{11 (водн.)}

Количество присутствующих молекул рассчитывается через соотношение между количеством молей и количеством Авогадро, как показано ниже:

1 моль C₁₂ЧАС₂₂О₁₁→_(s)1 мольÇ₁₂ЧАС₂₂О_{11 (водн.)}
6,0. 10²³ молекулы→6,0. 10²³ молекулы

Обратите внимание, что количество растворенных молекул остается таким же, как и до их растворения в воде.

Таким образом, если мы рассмотрим раствор сахарозы с концентрацией 1,0 моль / л при температуре 0 ° C (273 K), давление, которое необходимо приложить для предотвращения осмоса этого раствора, должно быть равно:

π = M. А. Т
π = (1,0 моль / л). (0,082 атм. Л. моль^-1. K^-1). (273 КБ)
π ≈ 22,4 атм

Но если раствор ионный, количество растворенных в растворе частиц не будет таким же, как у количество, помещенное в начале, так как будет ионизация или диссоциация ионного растворенного вещества с образованием ионы.

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)

Например, представьте, что 1,0 моль HCl растворяется в 1 л растворителя, будет ли у нас концентрация 1 моль / л, как в случае с сахаром? Нет, потому что HCℓ подвергается ионизации в воде следующим образом:

HCℓ → H⁺_(здесь) + Cℓ^-_(здесь)
↓ ↓ ↓
1 моль 1 моль 1 моль
1 моль / л 2 моль / л

Обратите внимание, что из 1,0 моль растворенного вещества образовалось 2,0 моль растворенного вещества, что влияет на концентрацию раствора и, следовательно, на величину осмотического давления.

См. Другой пример:

FeBr₃ → Fe³⁺ + 3 руб.^-
↓ ↓ ↓
1 моль 1 моль 3 моль
1 моль / л 4 моль / л

Ты видел? Концентрация ионных растворов варьируется от растворенного вещества к растворенному, так как количество генерируемых ионов различно. Таким образом, при расчете осмотического давления ионных растворов необходимо учитывать это количество.

По этой причине вы должны ввести поправочный коэффициент для каждого ионного раствора, который называется Фактор Вант-Гоффа (в честь его создателя) и символизируется буквой «я”. Фактор Вант-Гоффа (i) упомянутого раствора HCℓ равен 2, а для раствора FeBr₃ é 4.

Математическое выражение, используемое для расчета осмотического давления ионных растворов, такое же, как и для молекулярных растворов, плюс фактор Вант-Гоффа:

π = M. А. Т. я

См. Этот расчет для упомянутых растворов HCℓ и FeBr.₃ при той же температуре 0ºC и с учетом того, что оба раствора имеют концентрацию 1,0 моль / л.

HCℓ:

π = M. А. Т. я
π = (1,0 моль / л). (0,082 атм. Л. моль^-1. K^-1). (273 КБ). (2)
π ≈ 44,8 атм

FeBr₃:

π = M. А. Т. я
π = (1,0 моль / л). (0,082 атм. Л. моль^-1. K^-1). (273 КБ). (4)
π ≈ 89,6 атм

Эти расчеты показывают, что, чем больше концентрация раствора, тем больше осмотическое давление.Это имеет смысл, потому что тенденция к возникновению осмоса будет выше, и нам также потребуется приложить большее давление, чтобы остановить его.

Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет