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, ми отримаємо молекулярний розчин, оскільки цукор (сахароза) - це молекулярна сполука, формула якої - С12H22О11. Його молекули просто відокремлюються водою, відриваючись одна від одної, залишаючись цілими і нерозділеними.
Ç12H22О11 (с)→Ç12H22О11 (вод.)
Кількість присутніх молекул обчислюється через співвідношення між кількістю молей і кількістю Авогадро, як показано нижче:
1 моль С12H22О11→(s)1 мольÇ12H22О11 (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 іонна дисоціація або іонізація розчиненої речовини з утворенням іони.
Наприклад, уявіть, що 1,0 моль HCℓ розчиняється в 1 л розчинника, чи будемо мати концентрацію 1 моль / л, як те, що сталося з цукром? 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 Ван-Гоффа (i) згаданого розчину розчину HC становить 2, а коефіцієнт розчину FeBr3 é 4.
Математичний вираз, який використовується 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 одній і тій же температурі 0ºC і враховуючи, що обидва розчини мають концентрацію 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
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-pressao-osmotica.htm