Izračun osmotskega tlaka. Kako izračunati osmotski tlak?

THE Osmotski tlak lahko na kratko definiramo kot tlak, ki je potreben za preprečitev spontanega pojava osmoze v a sistem, to pomeni, da topilo iz bolj razredčene raztopine prehaja v bolj koncentrirano skozi membrano polprepustna.

Ampak kako osmoskopija je solastništvo, ta faktor je odvisen od količine raztopljenih delcev, ki je za molekularne in ionske raztopine različna. Zato je način izračunavanja osmotskega tlaka (π) tudi za ta dva primera drugačen.

Molekularne raztopine so tiste, pri katerih se topljena snov ne ionizira v vodi, torej ne tvori ionov, temveč se njene molekule preprosto ločijo med seboj in se raztopijo v raztopini. V teh primerih lahko izračun osmotskega tlaka opravimo z naslednjim matematičnim izrazom:

π = M. A. T

M = molarnost raztopine (mol / L);
R = univerzalna konstanta popolnih plinov, ki je enaka 0,082 atm. L. mol^-1. K^-1 ali 62,3 mm Hg L. mol^-1. K^-1;
T = absolutna temperatura, podana v Kelvinih.

Ta izraz je predlagal znanstvenik Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior, potem ko je opazil, da ima osmotski tlak vedenje, ki je zelo podobno tistemu, ki ga kaže idealen plin. Iz tega je Van 't Hoff Júnior predlagal način določanja osmotskega tlaka (π) z enačbo idealnega plina (PV = nRT).

Če na primer sladkor zmešamo z vodo, bomo imeli molekularno raztopino, ker je sladkor (saharoza) molekularna spojina, katere formula je C₁₂H₂₂O_11. Njene molekule preprosto loči voda, ločijo se druga od druge, ostanejo cele in nerazdeljene.

Ç₁₂H₂₂O_{11 (s)}→Ç₁₂H₂₂O_{11 (aq)}

Količina prisotnih molekul se izračuna na podlagi razmerja med številom molov in številom Avogadro, kot je prikazano spodaj:

1 mol C₁₂H₂₂O₁₁→_(s)1 molÇ₁₂H₂₂O_{11 (aq)}
6,0. 10²³ molekul→6,0. 10²³ molekul

Upoštevajte, da količina raztopljenih molekul ostane enaka kot pred raztapljanjem v vodi.

Če torej upoštevamo 1,0 mol / L raztopine saharoze pri temperaturi 0 ° C (273 K), mora biti tlak, ki ga moramo izvajati, da preprečimo osmozo te raztopine, enak:

π = M. A. T
π = (1,0 mol / L). (0,082 atm. L. mol^-1. K^-1). (273.000)
π ≈ 22,4 atm

Če pa je raztopina ionska, količina delcev, raztopljenih v raztopini, ne bo enaka kot na začetku, saj bo prišlo do ionizacije ali disociacije ionske raztopljene snovi z nastankom ioni.

Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)

Na primer, predstavljajte si, da se 1,0 mol HCl raztopi v 1 L topila, ali bomo imeli koncentracijo 1 mol / L, kot se je zgodilo s sladkorjem? Ne, ker HCℓ v vodi ionizira na naslednji način:

HCℓ → H⁺_(tukaj) + Cℓ^-_(tukaj)
↓ ↓ ↓
1 mol 1 mol 1 mol
1 mol / l 2 mol / l

Upoštevajte, da je 1,0 mol topljene snovi ustvaril 2,0 mol topljene snovi, kar vpliva na koncentracijo raztopine in posledično na vrednost osmotskega tlaka.

Glej drug primer:

FeBr₃ → Fe³⁺ + 3 br^-
↓ ↓ ↓
1 mol 1 mol 3 mol
1 mol / l 4 mol / l

Ali si videl? Koncentracija ionskih raztopin se med raztopljenimi snovmi razlikuje, saj je količina ustvarjenih ionov različna. Tako je treba pri izračunu osmotskega tlaka ionskih raztopin upoštevati to količino.

Iz tega razloga morate uvesti korekcijski faktor za vsako ionsko raztopino, ki se imenuje Van't Hoffov faktor (v čast njegovega ustvarjalca), simbolizira pa ga črka „jaz”. Van't Hoffov faktor (i) omenjene raztopine HCℓ je 2 in faktor FeBr₃ é 4.

Matematični izraz, uporabljen za izračun osmotskega tlaka ionskih raztopin, je enak izrazu, ki se uporablja za molekularne raztopine in Van't Hoffov faktor:

π = M. A. T. jaz

Oglejte si ta izračun za omenjeni rešitvi HCℓ in FeBr₃ pri isti temperaturi 0 ° C in ob upoštevanju, da imata obe raztopini koncentracijo 1,0 mol / l.

HCℓ:

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

FeBr₃:

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

Ti izračuni kažejo, da večja kot je koncentracija raztopine, večji je osmotski tlak.To je smiselno, ker bo težnja po pojavu osmoze večja in morali bomo tudi izvajati večji pritisk, da jo bomo lahko ustavili.

Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije