THE Osmotický tlak možno stručne definovať ako tlak nevyhnutný na zabránenie spontánneho výskytu osmózy v a systém, to znamená, že rozpúšťadlo zo zriedenejšieho roztoku prechádza cez membránu do koncentrovanejšieho polopriepustný.
Ale ako na to osmoskopia je spoločné vlastníctvo, tento faktor závisí od množstva rozpustených častíc, ktoré je odlišné pre molekulárne a iónové roztoky. Preto je spôsob výpočtu osmotického tlaku (π) pre tieto dva prípady tiež odlišný.
Molekulárne roztoky sú tie, v ktorých rozpustená látka neionizuje vo vode, to znamená, že netvorí ióny, ale jej molekuly sa od seba jednoducho oddeľujú a sú v roztoku rozpustené. V týchto prípadoch je možné výpočet osmotického tlaku vykonať pomocou nasledujúceho matematického výrazu:
π = M. A. T
M = molarita roztoku (mol / L);
R = univerzálna konštanta dokonalých plynov, ktorá sa rovná 0,082 atm. Ľ mol-1. K-1 alebo 62,3 mm Hg L. mol-1. K-1;
T = absolútna teplota uvedená v Kelvinoch.
Tento výraz navrhol vedec Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior po tom, čo zistil, že osmotický tlak má podobné správanie ako ideálne plyny. Z tohto Van 't Hoff Júnior navrhol spôsob stanovenia osmotického tlaku (π) pomocou rovnice ideálneho plynu (PV = nRT).
Napríklad ak zmiešame cukor s vodou, vznikne nám molekulárny roztok, pretože cukor (sacharóza) je molekulárna zlúčenina, ktorej vzorec je C12H22O11. Jeho molekuly sú jednoducho oddelené vodou, oddeľujú sa od seba, zostávajú celé a nerozdelené.
Ç12H22O11 (s)→Ç12H22O11 (aq)
Množstvo prítomných molekúl sa počíta zo vzťahu medzi počtom mólov a počtom lieku Avogadro, ako je uvedené nižšie:
1 mól C.12H22O11→s1 mólÇ12H22O11 (aq)
6,0. 1023 molekuly→6,0. 1023 molekuly
Upozorňujeme, že množstvo rozpustených molekúl zostáva rovnaké ako pred rozpustením vo vode.
Ak teda vezmeme do úvahy roztok sacharózy 1,0 mol / L pri teplote 0 ° C (273 K), tlak, ktorý musí byť vyvíjaný, aby sa zabránilo osmóze tohto roztoku, by mal byť rovný:
π = M. A. T
n = (1,0 mol / l). (0,082 atm.) Ľ mol-1. K-1). (273 tis.)
π ≈ 22,4 atm
Pokiaľ je ale roztok iónový, nebude množstvo častíc rozpustených v roztoku rovnaké ako množstvo množstvo umiestnené na začiatku, pretože dôjde k ionizácii alebo disociácii iónovej rozpustenej látky s tvorbou ióny.
Napríklad si predstavte, že 1,0 mol HCℓ je rozpustený v 1 1 rozpúšťadla, budeme mať koncentráciu 1 mol / l, ako to bolo s cukrom? Nie, pretože HCℓ je ionizovaný vo vode nasledovne:
HC3 → H+(tu) + Cℓ-(tu)
↓ ↓ ↓
1 mól 1 mol 1 mol
1 mol / l 2 mol / l
Všimnite si, že 1,0 mol rozpustenej látky vytvoril 2,0 mol rozpustenej látky, čo ovplyvňuje koncentráciu roztoku a následne aj hodnotu osmotického tlaku.
Pozri ďalší príklad:
FeBr3 → Fe3+ + 3 br-
↓ ↓ ↓
1 mól 1 mol 3 mol
1 mol / l 4 mol / l
Videl si? Koncentrácia iónových roztokov sa líši od rozpustenej látky k rozpustenej, pretože množstvo generovaných iónov je odlišné. Pri výpočte osmotického tlaku iónových roztokov je teda potrebné zohľadniť toto množstvo.
Z tohto dôvodu musíte zaviesť korekčný faktor pre každý iónový roztok, ktorý sa nazýva Van’t Hoffov faktor (na počesť jeho tvorcu) a je symbolizovaný písmenom „i”. Van’t Hoffov faktor (i) uvedeného roztoku HCℓ je 2 a faktoru FeBr3 é 4.
Matematický výraz použitý na výpočet osmotického tlaku iónových roztokov je rovnaký ako výraz použitý pre molekulárne roztoky plus Van't Hoffov faktor:
π = M. A. T. i
V tomto výpočte nájdete uvedené riešenia HCℓ a FeBr3 pri rovnakej teplote 0 ° C a za predpokladu, že oba roztoky majú koncentráciu 1,0 mol / L.
HCℓ:
π = M. A. T. i
n = (1,0 mol / l). (0,082 atm.) Ľ mol-1. K-1). (273 tis.) (2)
π ≈ 44,8 atm
FeBr3:
π = M. A. T. i
n = (1,0 mol / l). (0,082 atm.) Ľ mol-1. K-1). (273 tis.) (4)
π ≈ 89,6 atm
Tieto výpočty ukazujú, že čím väčšia je koncentrácia roztoku, tým väčší je osmotický tlak.To dáva zmysel, pretože tendencia k vzniku osmózy bude väčšia a budeme tiež musieť vyvíjať väčší tlak, aby sme ju dokázali zastaviť.
Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-pressao-osmotica.htm