Η όσμωση είναι μια ζωτική διαδικασία για τους ζωντανούς οργανισμούς. Είναι το φαινόμενο με το οποίο το νερό μεταναστεύει σε ένα ημι-διαπερατό φράγμα από την πλευρά με τη μικρότερη συγκέντρωση διαλυτών προς την πλευρά με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση. Η δύναμη που οδηγεί αυτή τη διαδικασία είναι οσμωτική πίεση και εξαρτάται από τη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας και στις δύο πλευρές του φράγματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά, τόσο μεγαλύτερη είναι η οσμωτική πίεση. Αυτή η διαφορά ονομάζεται δυναμικό διαλυμένης ουσίας και εξαρτάται από τη θερμοκρασία και τον αριθμό των σωματιδίων διαλυμένη ουσία, την οποία μπορείτε να υπολογίσετε από τη μοριακή συγκέντρωση και μια ποσότητα που ονομάζεται ιονισμός συνεχής.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Το δυναμικό της διαλυμένης ουσίας (ψs) είναι το προϊόν της σταθεράς ιονισμού (i) της διαλυμένης ουσίας, της γραμμομοριακής του συγκέντρωσης (C), της θερμοκρασίας σε Kelvins (T) και μιας σταθεράς που ονομάζεται σταθερά πίεσης (R). Σε μαθηματική μορφή:
ψs = iCRT
Σταθερός ιονισμού
Όταν μια διαλυμένη ουσία διαλύεται στο νερό, διασπά τα συστατικά της ιόντα, αλλά μπορεί να μην το κάνει εντελώς, ανάλογα με τη σύνθεσή της. Η σταθερά ιονισμού, που ονομάζεται επίσης σταθερά διαχωρισμού, είναι το άθροισμα των ιόντων σε συνενωμένα μόρια διαλυμένης ουσίας. Με άλλα λόγια, είναι ο αριθμός των σωματιδίων που θα παράγει η διαλυμένη ουσία στο νερό. Τα άλατα που διαλύονται πλήρως έχουν σταθερά ιονισμού 2. Τα μόρια που παραμένουν άθικτα στο νερό, όπως η σακχαρόζη και η γλυκόζη, έχουν σταθερά ιονισμού 1.
Μοριακή Συγκέντρωση
Μπορείτε να προσδιορίσετε τη συγκέντρωση των σωματιδίων με τον υπολογισμό της γραμμομοριακής συγκέντρωσης ή της γραμμομοριακότητας. Φτάνετε σε αυτήν την ποσότητα, η οποία εκφράζεται σε γραμμομόρια ανά λίτρο, υπολογίζοντας τον αριθμό γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας και διαιρώντας με τον όγκο του διαλύματος.
Για να βρείτε τον αριθμό γραμμομορίων της διαλυμένης ουσίας, διαιρέστε το βάρος της διαλυμένης ουσίας με το μοριακό βάρος της ένωσης. Για παράδειγμα, το χλωριούχο νάτριο έχει μοριακό βάρος 58 g / mol, οπότε αν έχετε δείγμα βάρους 125 g, έχετε 125 g ÷ 58 g / mole = 2,16 moles. Διαιρέστε τώρα τον αριθμό γραμμομορίων της διαλυμένης ουσίας με τον όγκο του διαλύματος για να βρείτε τη μοριακή συγκέντρωση. Εάν διαλύσετε 2,16 mol χλωριούχου νατρίου σε 2 λίτρα νερού, έχετε μια μοριακή συγκέντρωση 2,16 moles ÷ 2 λίτρα = 1,08 moles ανά λίτρο. Μπορείτε επίσης να το εκφράσετε ως 1,08 M, όπου το "M" σημαίνει "molar".
Τύπος για τη δυνατότητα διαλυμένης ουσίας
Μόλις γνωρίζετε το δυναμικό ιονισμού (i) και τη μοριακή συγκέντρωση (C), γνωρίζετε πόσα σωματίδια περιέχει το διάλυμα. Το συσχετίζετε με την οσμωτική πίεση πολλαπλασιάζοντας επί τη σταθερά πίεσης (R), η οποία είναι 0,0831 λίτρα bar / mole οΚ. Δεδομένου ότι η πίεση εξαρτάται από τη θερμοκρασία, πρέπει επίσης να το συμπεριλάβετε στην εξίσωση με πολλαπλασιάζοντας επί τη θερμοκρασία σε βαθμούς Κέλβιν, η οποία είναι ίση με τη θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου συν 273. Ο τύπος για το διαλυμένο δυναμικό (ψs) είναι:
ψs = iCRT
Παράδειγμα
Υπολογίστε το δυναμικό διαλυμένης ύλης ενός διαλύματος 0,25 Μ χλωριούχου ασβεστίου στους 20 βαθμούς Κελσίου.
Το χλωριούχο ασβέστιο διαχωρίζεται πλήρως σε ιόντα ασβεστίου και χλωρίου, οπότε η σταθερά ιονισμού του είναι 2 και η θερμοκρασία σε βαθμούς Kevin είναι (20 + 273) = 293 Κ. Το δυναμικό της διαλυμένης ουσίας είναι επομένως (2 • 0,25 mol / λίτρο • 0,0831 λίτρα bar / mole K • 293 K)
= 12,17 μπαρ.