Осмозата е жизненоважен процес за живите организми. Това е феноменът, при който водата мигрира през полупропусклива бариера от страната с най-малка концентрация на разтворени вещества към страната с най-голяма концентрация. Силата, движеща този процес, е осмотично налягане и зависи от концентрацията на разтвореното вещество от двете страни на бариерата. Колкото по-голяма е разликата, толкова по-силно е осмотичното налягане. Тази разлика се нарича разтворим потенциал и зависи от температурата и броя на частиците разтворено вещество, което можете да изчислите от моларната концентрация и количество, наречено йонизация постоянна.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Потенциалът на разтвореното вещество (ψs) е продукт на йонизационната константа (i) на разтвореното вещество, неговата моларна концентрация (C), температурата в келвини (T) и константа, наречена константа на налягането (R). В математическа форма:
=s = iCRT
Постоянна йонизация
Когато разтвореното вещество се разтвори във вода, то се разпада на съставните йони, но може да не го направи напълно, в зависимост от неговия състав. Йонизационната константа, наричана още дисоциационна константа, е сумата от йони към неионизирани молекули на разтвореното вещество. С други думи, това е броят на частиците, които разтвореното вещество ще направи във водата. Солите, които се разтварят напълно, имат йонизационна константа 2. Молекулите, които остават непокътнати във вода, като захароза и глюкоза, имат йонизационна константа 1.
Моларна концентрация
Вие определяте концентрацията на частици, като изчислявате моларна концентрация или моларност. Получавате това количество, което се изразява в молове на литър, като се изчисли броят на моловете разтворено вещество и се раздели на обема на разтвора.
За да намерите броя на моловете на разтвореното вещество, разделете теглото на разтвореното вещество на молекулното тегло на съединението. Например натриевият хлорид има молекулно тегло 58 g / mol, така че ако имате проба с тегло 125 g, имате 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 мола. Сега разделете броя на моловете на разтвореното вещество на обема на разтвора, за да намерите моларната концентрация. Ако разтворите 2,16 мола натриев хлорид в 2 литра вода, имате моларна концентрация от 2,16 мола ÷ 2 литра = 1,08 мола на литър. Можете също да изразите това като 1,08 М, където "М" означава "молар".
Формула за разтворен потенциал
След като познаете йонизационния потенциал (i) и моларната концентрация (C), знаете колко частици съдържа разтворът. Свързвате това с осмотичното налягане чрез умножаване по константата на налягането (R), която е 0,0831 литра бара / мол oК. Тъй като налягането зависи от температурата, вие също трябва да включите това в уравнението чрез умножавайки се по температурата в градуси по Келвин, която е равна на температурата в градуси по Целзий плюс 273. Формулата за потенциал на разтвореното вещество (ψs) е:
=s = iCRT
Пример
Изчислете разтворения потенциал на 0,25 М разтвор на калциев хлорид при 20 градуса по Целзий.
Калциевият хлорид напълно се дисоциира на калциеви и хлорни йони, така че неговата константа на йонизация е 2, а температурата в градуси по Кевин е (20 + 273) = 293 К. Следователно потенциалът на разтвореното вещество е (2 • 0,25 мола / литър • 0,08331 литра бар / мол К • 293 К)
= 12,17 бара.