Osmóza je životně důležitý proces pro živé organismy. Je to jev, při kterém voda migruje přes polopropustnou bariéru ze strany s nejnižší koncentrací rozpuštěných látek na stranu s nejvyšší koncentrací. Síla pohánějící tento proces je osmotický tlak a závisí na koncentraci rozpuštěné látky na obou stranách bariéry. Čím větší je rozdíl, tím silnější je osmotický tlak. Tento rozdíl se nazývá solute potenciál a závisí na teplotě a počtu částic solute, kterou můžete vypočítat z molární koncentrace a veličiny zvané ionizace konstantní.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Potenciál rozpuštěné látky (ψs) je produktem ionizační konstanty (i) rozpuštěné látky, její molární koncentrace (C), teploty v Kelvinech (T) a konstanty zvané tlaková konstanta (R). V matematické formě:
=s = iCRT
Ionizační konstanta
Když se rozpuštěná látka rozpustí ve vodě, rozbije se na své složkové ionty, ale nemusí to tak činit úplně, v závislosti na jejím složení. Ionizační konstanta, nazývaná také disociační konstanta, je součtem iontů k unionizovaným molekulám rozpuštěné látky. Jinými slovy, je to počet částic, které rozpustná látka vytvoří ve vodě. Soli, které se úplně rozpustí, mají ionizační konstantu 2. Molekuly, které zůstávají nedotčené ve vodě, jako je sacharóza a glukóza, mají ionizační konstantu 1.
Molární koncentrace
Koncentraci částic určujete výpočtem molární koncentrace nebo molarity. K tomuto množství, které je vyjádřeno v molech na litr, se dostanete výpočtem počtu molů rozpuštěné látky a dělením objemem roztoku.
Chcete-li zjistit počet molů rozpuštěné látky, vydělte hmotnost rozpuštěné látky molekulovou hmotností sloučeniny. Například chlorid sodný má molekulovou hmotnost 58 g / mol, takže pokud máte vzorek o hmotnosti 125 g, máte 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 mol. Nyní vydělte počet molů rozpuštěné látky objemem roztoku, abyste zjistili molární koncentraci. Pokud rozpustíte 2,16 mol chloridu sodného ve 2 litrech vody, máte molární koncentraci 2,16 mol ÷ 2 litry = 1,08 mol na litr. Můžete to také vyjádřit jako 1,08 M, kde „M“ znamená „molární“.
Vzorec pro potenciál solute
Jakmile znáte ionizační potenciál (i) a molární koncentraci (C), víte, kolik částic roztok obsahuje. Vztahujete to k osmotickému tlaku vynásobením tlakovou konstantou (R), která je 0,0831 litru bar / mol ÓK. Protože tlak závisí na teplotě, musíte to také započítat do rovnice pomocí vynásobením teplotou ve stupních Kelvina, která se rovná teplotě ve stupních Celsia plus 273. Vzorec pro potenciál solute (ψs) je:
=s = iCRT
Příklad
Vypočítejte solutový potenciál 0,25 M roztoku chloridu vápenatého při 20 stupních Celsia.
Chlorid vápenatý se úplně disociuje na ionty vápníku a chloru, takže jeho ionizační konstanta je 2 a teplota ve stupních Kevin je (20 + 273) = 293 K. Rozpustný potenciál je tedy (2 • 0,25 mol / litr • 0,0831 litrů bar / mol K • 293 K)
= 12,17 barů.