La ósmosis es un proceso vital para los organismos vivos. Es el fenómeno por el cual el agua migra a través de una barrera semipermeable desde el lado con la menor concentración de solutos hacia el lado con la mayor concentración. La fuerza que impulsa este proceso es la presión osmótica y depende de la concentración de soluto en ambos lados de la barrera. Cuanto mayor sea la diferencia, más fuerte será la presión osmótica. Esta diferencia se llama potencial de soluto y depende de la temperatura y del número de partículas de soluto, que se puede calcular a partir de la concentración molar y una cantidad llamada ionización constante.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
El potencial del soluto (ψs) es el producto de la constante de ionización (i) del soluto, su concentración molar (C), la temperatura en Kelvins (T) y una constante llamada constante de presión (R). En forma matemática:
ψs = iCRT
Constante de ionización
Cuando un soluto se disuelve en agua, se rompe en los iones que lo componen, pero es posible que no lo haga por completo, dependiendo de su composición. La constante de ionización, también llamada constante de disociación, es la suma de iones de moléculas de soluto no ionizadas. En otras palabras, es la cantidad de partículas que el soluto producirá en el agua. Las sales que se disuelven completamente tienen una constante de ionización de 2. Las moléculas que permanecen intactas en el agua, como la sacarosa y la glucosa, tienen una constante de ionización de 1.
Concentración molar
La concentración de partículas se determina calculando la concentración molar o la molaridad. Se llega a esta cantidad, que se expresa en moles por litro, calculando el número de moles de soluto y dividiendo por el volumen de solución.
Para encontrar el número de moles de soluto, divida el peso del soluto por el peso molecular del compuesto. Por ejemplo, el cloruro de sodio tiene un peso molecular de 58 g / mol, por lo que si tiene una muestra que pesa 125 g, tiene 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 moles. Ahora divida el número de moles de soluto por el volumen de solución para encontrar la concentración molar. Si disuelve 2,16 moles de cloruro de sodio en 2 litros de agua, tiene una concentración molar de 2,16 moles ÷ 2 litros = 1,08 moles por litro. También puede expresar esto como 1,08 M, donde "M" significa "molar".
Fórmula para el potencial de solutos
Una vez que conozca el potencial de ionización (i) y la concentración molar (C), sabrá cuántas partículas contiene la solución. Relaciona esto con la presión osmótica multiplicando por la constante de presión (R), que es 0.0831 litros bar / mol oK. Dado que la presión depende de la temperatura, también debe factorizar esto en la ecuación por multiplicar por la temperatura en grados Kelvin, que es igual a la temperatura en grados Celsius más 273. La fórmula del potencial de soluto (ψs) es:
ψs = iCRT
Ejemplo
Calcule el potencial de soluto de una solución 0.25 M de cloruro de calcio a 20 grados Celsius.
El cloruro de calcio se disocia completamente en iones de calcio y cloro, por lo que su constante de ionización es 2 y la temperatura en grados Kevin es (20 + 273) = 293 K. Por tanto, el potencial del soluto es (2 • 0,25 moles / litro • 0,0831 litros bar / mol K • 293 K)
= 12,17 bares.