كيف يؤثر تركيز المحلول على التناضح؟

التناضح هو عملية تحدث بين حاويتين مفصولتين بحاجز شبه نفاذ. إذا كان الحاجز يحتوي على مسام كبيرة بما يكفي للسماح لجزيئات الماء بالمرور ولكنها صغيرة بما يكفي لمنع جزيئات a المذاب ، سيتدفق الماء من الجانب الذي يحتوي على تركيز أقل للمذاب إلى الجانب الأكبر تركيز. تستمر هذه العملية حتى يتساوى تركيز المذاب على كلا الجانبين أو يقاوم الضغط تغيير الحجم على الجانب مع زيادة التركيز يتجاوز القوة التي تدفع الماء عبر الحاجز. هذا الضغط هو ضغط تناضحي أو هيدروستاتيكي ، ويختلف بشكل مباشر مع اختلاف تركيز المذاب بين الجانبين.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يزداد الضغط الاسموزي الذي يدفع الماء عبر حاجز غير منفذ مع الاختلاف في تركيزات الذائبة على جانبي الحاجز. في محلول به أكثر من مادة مذابة ، اجمع تركيزات جميع المواد المذابة لتحديد تركيز المادة المذابة الكلية. يعتمد الضغط الاسموزي فقط على عدد الجسيمات المذابة ، وليس على تكوينها.

العملية المجهرية الفعلية التي تؤدي إلى التناضح غامضة بعض الشيء ، لكن العلماء يصفونها بهذه الطريقة: جزيئات الماء هي حالة حركة ثابتة ، وهم يهاجرون بحرية عبر حاوية غير مقيدة لمعادلة تركيز. إذا قمت بإدخال حاجز في الحاوية يمكنهم المرور من خلاله ، فسوف يفعلون ذلك. ومع ذلك ، إذا كان أحد جوانب الحاجز يحتوي على محلول به جزيئات كبيرة جدًا بحيث لا يمكن اختراقها ، فإن جزيئات الماء التي تمر من الجانب الآخر يجب أن تشارك المساحة معهم. يزداد الحجم على جانب المذاب حتى يتساوى عدد جزيئات الماء على كلا الجانبين.

تؤدي زيادة تركيز المذاب إلى تقليل المساحة المتاحة لجزيئات الماء ، مما يقلل من أعدادها. وهذا بدوره يزيد من ميل الماء للتدفق إلى هذا الجانب من الجانب الآخر. للتجسيد بشكل طفيف ، كلما زاد الاختلاف في تركيز جزيئات الماء ، كلما زاد "رغبتها" في التحرك عبر الحاجز إلى الجانب الذي يحتوي على المذاب.

يسمي العلماء هذا بالرغبة الشديدة في الضغط الاسموزي أو الضغط الهيدروستاتيكي ، وهي كمية قابلة للقياس. ضع غطاءًا على حاوية صلبة لمنع تغيير الحجم وقياس الضغط اللازم للاحتفاظ به الماء من الارتفاع بينما تقيس تركيز المحلول على الجانب الأكثر ذوبانًا. عندما لا يحدث أي تغيير آخر في التركيز ، فإن الضغط الذي تمارسه على الغطاء هو الضغط الاسموزي ، بافتراض أن التركيزات على كلا الجانبين لم تتساوى.

في معظم المواقف الحقيقية ، مثل سحب الجذور الرطوبة من الأرض أو تبادل الخلايا للسوائل معها محيط ، يوجد تركيز معين من المواد المذابة على جانبي حاجز شبه نفاذ ، مثل الجذر أو جدار الخلية. يحدث التناضح طالما كانت التركيزات مختلفة ، والضغط الاسموزي يتناسب طرديا مع فرق التركيز. من الناحية الرياضية:

P = RT (∆C)

حيث T هي درجة الحرارة في Kelvins ، C هي الفرق في التركيزات و R هي ثابت الغاز المثالي.

لا يعتمد الضغط الاسموزي على حجم الجزيئات الذائبة أو تركيبها. يعتمد الأمر فقط على عددهم. وبالتالي ، في حالة وجود أكثر من مادة مذابة في محلول ، يكون الضغط الاسموزي كما يلي:

P = RT (C₁ + ج₂ +... ج_ن)

أين سي₁ هو تركيز المذاب واحد ، وهكذا.

من السهل الحصول على فكرة سريعة عن تأثير التركيز على الضغط الاسموزي. اخلطي ملعقة كبيرة من الملح في كوب من الماء وضعيها في جزرة. سيتدفق الماء من الجزر إلى الماء المالح بالتناضح وسيذبل الجزر. الآن قم بزيادة تركيز الملح إلى ملعقتين أو ثلاث ملاعق كبيرة وسجل مقدار ذبول الجزر بسرعة أكبر وبشكل كامل.

يحتوي الماء الموجود في الجزر على الملح والمواد المذابة الأخرى ، لذلك يحدث العكس إذا غمرته في الماء المقطر: سوف ينتفخ الجزر. أضف كمية صغيرة من الملح وسجل مقدار الوقت الذي يستغرقه الجزر في الانتفاخ أو ما إذا كان ينتفخ بنفس الحجم. إذا لم ينتفخ الجزر أو يذبل ، فقد تمكنت من صنع محلول به نفس تركيز الملح مثل الجزر.