Розрахунок осмотичного тиску. Як розрахувати осмотичний тиск?

THE Осмотичний тиск можна коротко визначити як тиск, необхідний для запобігання спонтанному виникненню осмосу в система, тобто, що розчинник з більш розведеного розчину переходить у більш концентрований через мембрану напівпроникний.

Але як треба осмоскопія є спільна власність, цей фактор залежить від кількості розчинених частинок, яка різна для молекулярних та іонних розчинів. Отже, спосіб розрахунку осмотичного тиску (π) також відрізняється для цих двох випадків.

Молекулярні розчини - це ті, в яких розчинена речовина не іонізується у воді, тобто не утворює іонів, а її молекули просто відокремлюються одна від одної і розчиняються в розчині. У цих випадках розрахунок осмотичного тиску можна зробити за таким математичним виразом:

π = М. А. Т

М = молярність розчину (моль / л);
R = універсальна константа ідеальних газів, яка дорівнює 0,082 атм. Л. моль^-1. К^-1 або 62,3 мм рт.ст. моль^-1. К^-1;
T = абсолютна температура, задана в Кельвінах.

Цей вислів був запропонований вченим Якобусом Генрікусом Ван-Гоффом Джуніором після того, як він зауважив, що осмотичний тиск має поведінку, дуже подібну до тієї, яку демонструє ідеальний газ. З цього Вант Гофф Юніор запропонував спосіб визначення осмотичного тиску (π) за допомогою рівняння ідеального газу (PV = nRT).

Наприклад, якщо ми змішуємо цукор з водою, то отримаємо молекулярний розчин, оскільки цукор (сахароза) - це молекулярна сполука, формула якої - С₁₂H₂₂О_11. Його молекули просто відокремлюються водою, відриваючись одна від одної, залишаючись цілими і нерозділеними.

Ç₁₂H₂₂О_{11 (с)}→Ç₁₂H₂₂О_{11 (вод.)}

Кількість присутніх молекул обчислюється через залежність між кількістю молей і кількістю Авогадро, як показано нижче:

1 моль С₁₂H₂₂О₁₁→_(s)1 мольÇ₁₂H₂₂О_{11 (вод.)}
6,0. 10²³ молекули→6,0. 10²³ молекули

Зверніть увагу, що кількість розчинених молекул залишається такою ж, як і до того, як їх розчинили у воді.

Таким чином, якщо розглядати 1,0 моль / л розчину сахарози при температурі 0 ° С (273 К), тиск, який необхідно чинити для запобігання осмосу цього розчину, повинен дорівнювати:

π = М. А. Т
π = (1,0 моль / л). (0,082 атм. Л. моль^-1. К^-1). (273 тис.)
π ≈ 22,4 атм

Але якщо розчин є іонним, кількість частинок, розчинених у розчині, буде не такою, як кількість, розміщена на початку, оскільки відбудеться іонізація або дисоціація іонної розчиненої речовини з утворенням іони.

Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)

Наприклад, уявімо, що 1,0 моль HCℓ розчиняється в 1 л розчинника, чи буде у нас концентрація 1 моль / л, як у цукру? Ні, оскільки HCℓ піддається іонізації у воді наступним чином:

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

Зверніть увагу, що 1,0 моль розчиненої речовини утворює 2,0 моль розчиненої речовини, що впливає на концентрацію розчину і, отже, на величину осмотичного тиску.

Дивіться інший приклад:

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

Ти бачив? Концентрація іонних розчинів варіюється від розчиненої речовини до розчиненої речовини, оскільки кількість утворених іонів різна. Таким чином, при розрахунку осмотичного тиску іонних розчинів цю кількість потрібно враховувати.

З цієї причини ви повинні ввести поправочний коефіцієнт для кожного іонного розчину, який називається Фактор Ванн-Гоффа (на честь його творця) і символізується літерою “i”. Коефіцієнт Вант Хоффа (i) згаданого розчину HCℓ дорівнює 2, а коефіцієнта FeBr₃ é 4.

Математичний вираз, використовуваний для розрахунку осмотичного тиску іонних розчинів, такий самий, як і для молекулярних розчинів плюс коефіцієнт Вант-Гофа:

π = М. А. Т. i

Див. Цей розрахунок для згаданих розчинів HCℓ та FeBr₃ при однаковій температурі 0ºC і враховуючи, що концентрація обох розчинів становить 1,0 моль / л.

HCℓ:

π = М. А. Т. i
π = (1,0 моль / л). (0,082 атм. Л. моль^-1. К^-1). (273 тис.). (2)
π ≈ 44,8 атм

FeBr₃:

π = М. А. Т. i
π = (1,0 моль / л). (0,082 атм. Л. моль^-1. К^-1). (273 тис.). (4)
π ≈ 89,6 атм

Ці розрахунки показують, що, чим більша концентрація розчину, тим більший осмотичний тиск.Це має сенс, оскільки тенденція до осмосу буде більшою, і нам також потрібно буде застосовувати більший тиск, щоб його можна було зупинити.

Дженніфер Фогача
Закінчив хімію