THE แรงดันออสโมซิส สามารถกำหนดสั้น ๆ ว่าเป็นความดันที่จำเป็นในการป้องกันไม่ให้ออสโมซิสเกิดขึ้นเองใน a ระบบ นั่นคือ ตัวทำละลายจากสารละลายที่เจือจางกว่าผ่านไปยังตัวทำละลายที่มีความเข้มข้นมากกว่าผ่านเมมเบรน ซึมผ่านได้
แต่ทำอย่างไร ออสโมสโคป คือ กรรมสิทธิ์ร่วมกันปัจจัยนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณของอนุภาคที่ละลายน้ำ ซึ่งแตกต่างกันสำหรับสารละลายโมเลกุลและไอออนิก ดังนั้น วิธีการคำนวณแรงดันออสโมติก (π) จึงแตกต่างกันสำหรับสองกรณีนี้
สารละลายระดับโมเลกุลคือสิ่งที่ตัวถูกละลายไม่แตกตัวเป็นไอออนในน้ำ กล่าวคือ มันไม่ก่อให้เกิดไอออน แต่โมเลกุลของมันถูกแยกออกจากกันและละลายในสารละลาย ในกรณีเหล่านี้ การคำนวณแรงดันออสโมติกสามารถทำได้โดยใช้นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ต่อไปนี้:
π = ม. ก. ตู่
M = สารละลายโมลาริตี (mol/L);
R = ค่าคงที่สากลของก๊าซสมบูรณ์ซึ่งเท่ากับ 0.082 atm ล. โมล-1. K-1 หรือ 62.3 มม. ปรอท L. โมล-1. K-1;
T = อุณหภูมิสัมบูรณ์ กำหนดเป็นเคลวิน
สำนวนนี้เสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ Jacobus Henricus Van 't Hoff Junior หลังจากที่เขาสังเกตเห็นว่าแรงดันออสโมติกมีพฤติกรรมคล้ายกับที่แสดงโดยก๊าซในอุดมคติ จากนี้ Van 't Hoff Júnior ได้เสนอวิธีหาความดันออสโมติก (π) ผ่านสมการก๊าซในอุดมคติ (PV = nRT)
เช่น ถ้าเราผสมน้ำตาลกับน้ำ เราก็จะได้สารละลายโมเลกุล เพราะน้ำตาล (ซูโครส) เป็นสารประกอบโมเลกุลที่มีสูตรคือ C12โฮ22อู๋11. โมเลกุลของมันถูกแยกจากกันโดยน้ำ แยกออกจากกัน เหลือทั้งหมดและไม่มีการแบ่งแยก
ค12โฮ22อู๋11(s)→ค12โฮ22อู๋11(aq)
ปริมาณโมเลกุลที่มีอยู่คำนวณจากความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนโมลกับจำนวนของอะโวกาโดรดังที่แสดงด้านล่าง:
C. 1 โมล12โฮ22อู๋11→(ส)1 โมลของค12โฮ22อู๋11(aq)
6,0. 1023 โมเลกุล→6,0. 1023 โมเลกุล
โปรดทราบว่าปริมาณโมเลกุลที่ละลายได้ยังคงเท่าเดิมก่อนที่จะถูกละลายในน้ำ
ดังนั้น หากเราพิจารณาสารละลายซูโครส 1.0 โมล/ลิตรที่อุณหภูมิ 0°C (273 K) ความดันที่ต้องใช้เพื่อป้องกันการดูดซึมของสารละลายนี้ควรเท่ากับ:
π = ม. ก. ตู่
π = (1.0 โมล/ลิตร) (0.082 ตู้เอทีเอ็ม ล. โมล-1. K-1). (273K)
π ≈ 22.4 atm
แต่ถ้าสารละลายเป็นไอออนิก ปริมาณของอนุภาคที่ละลายในสารละลายจะไม่เท่ากับ ปริมาณที่วางไว้ที่จุดเริ่มต้น เนื่องจากจะมีการแตกตัวเป็นไอออนหรือการแยกตัวของตัวถูกละลายไอออนด้วยการก่อตัวของ ไอออน
ตัวอย่างเช่น สมมติว่า HCℓ 1.0 โมลละลายในตัวทำละลาย 1 ลิตร เราจะมีความเข้มข้น 1 โมล/ลิตร เหมือนที่เกิดขึ้นกับน้ำตาลหรือไม่ ไม่ได้ เนื่องจากHCℓผ่านการแตกตัวเป็นไอออนในน้ำดังนี้:
HCℓ → H+(ที่นี่) + Cℓ-(ที่นี่)
↓ ↓ ↓
1 โมล 1 โมล 1 โมล
1 โมล/ลิตร 2 โมล/ลิตร
สังเกตว่า 1.0 โมลของตัวถูกละลายเกิด 2.0 โมลของตัวถูกละลาย ซึ่งส่งผลต่อความเข้มข้นของสารละลายและด้วยเหตุนี้ ค่าของแรงดันออสโมติก
ดูตัวอย่างอื่น:
กุมภาพันธ์3 → เฟ3+ + 3 ห้องนอน-
↓ ↓ ↓
1 โมล 1 โมล 3 โมล
1 โมล/ลิตร 4 โมล/ลิตร
คุณเห็นไหม? ความเข้มข้นของสารละลายไอออนิกแตกต่างกันไปตั้งแต่ตัวถูกละลายไปจนถึงตัวถูกละลาย เนื่องจากปริมาณของไอออนที่สร้างขึ้นนั้นแตกต่างกัน ดังนั้นเมื่อคำนวณแรงดันออสโมติกของสารละลายไอออนิก จะต้องคำนึงถึงจำนวนนี้ด้วย
ด้วยเหตุนี้ คุณต้องแนะนำตัวประกอบการแก้ไขสำหรับสารละลายไอออนิกแต่ละตัว ซึ่งเรียกว่า Van't Hoff factor (เพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้สร้าง) และเป็นสัญลักษณ์ของตัวอักษร “ผม”. ปัจจัย Van't Hoff (i) ของสารละลาย HC mentioned ที่กล่าวถึงคือ 2 และของสารละลาย FeBr3 é 4.
นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการคำนวณแรงดันออสโมติกของสารละลายไอออนิกจะเหมือนกับที่ใช้สำหรับการแก้ปัญหาระดับโมเลกุลบวกกับปัจจัย Van't Hoff:
π = ม. ก. ต. ผม
ดูการคำนวณนี้สำหรับโซลูชันHCℓและFeBrที่กล่าวถึง3 ที่อุณหภูมิ 0ºC เท่ากัน และเมื่อพิจารณาว่าสารละลายทั้งสองมีความเข้มข้น 1.0 โมล/ลิตร
HCℓ:
π = ม. ก. ต. ผม
π = (1.0 โมล/ลิตร) (0.082 ตู้เอทีเอ็ม ล. โมล-1. K-1). (273K) (2)
π ≈ 44.8 atm
กุมภาพันธ์3:
π = ม. ก. ต. ผม
π = (1.0 โมล/ลิตร) (0.082 ตู้เอทีเอ็ม ล. โมล-1. K-1). (273K) (4)
π ≈ 89.6 ตู้เอทีเอ็ม
การคำนวณเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า ยิ่งความเข้มข้นของสารละลายมากเท่าใด แรงดันออสโมติกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นเรื่องนี้สมเหตุสมผลเพราะแนวโน้มที่ออสโมซิสจะเกิดขึ้นจะมีมากขึ้น และเราจะต้องออกแรงกดมากขึ้นเพื่อจะหยุดมันได้
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-pressao-osmotica.htm
