Osmoosi on tärkeä prosessi eläville organismeille. Se on ilmiö, jossa vesi kulkeutuu puoliläpäisevän esteen yli sivulta, jolla on vähiten liuenneita aineita, puolelle, jolla on eniten pitoisuuksia. Tätä prosessia ohjaava voima on osmoottinen paine, ja se riippuu liuenneen aineen pitoisuudesta esteen molemmin puolin. Mitä suurempi ero, sitä voimakkaampi osmoottinen paine on. Tätä eroa kutsutaan liuenneeksi potentiaaliksi, ja se riippuu lämpötilasta ja hiukkasten määrästä liuenneen aineen, jonka voit laskea molaarisesta pitoisuudesta ja ionisaatioksi kutsutusta määrästä vakio.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Liuennepotentiaali (ψs) on liuenneen aineen ionisaatiovakion (i), sen moolipitoisuuden (C), lämpötilan kelvineinä (T) ja vakion, jota kutsutaan painevakiona (R), tulo. Matemaattisessa muodossa:
ψs = iCRT
Ionisointivakio
Kun liukeneva aine liukenee veteen, se hajoaa komponentti-ioneiksi, mutta se ei välttämättä tee sitä kokonaan koostumuksestaan riippuen. Ionisointivakio, jota kutsutaan myös dissosiaatiovakiona, on ionien summa liuenneen aineen ionisoituneisiin molekyyleihin. Toisin sanoen, se on hiukkasten määrä, jonka liukeneva aine aiheuttaa vedessä. Täysin liuenneiden suolojen ionisaatiovakio on 2. Vedessä ehjinä pysyvien molekyylien, kuten sakkaroosin ja glukoosin, ionisaatiovakio on 1.
Molaarinen konsentraatio
Määrität hiukkasten pitoisuuden laskemalla moolipitoisuuden tai molaarisuuden. Saavutat tämän määrän, joka ilmaistaan moolina litrassa, laskemalla liuenneen aineen moolien lukumäärä ja jakamalla liuoksen tilavuudella.
Löydä liuenneen aineen moolien määrä jakamalla liuenneen aineen paino yhdisteen molekyylipainolla. Esimerkiksi natriumkloridin molekyylipaino on 58 g / mol, joten jos sinulla on näyte, joka painaa 125 g, sinulla on 125 g ÷ 58 g / mooli = 2,16 moolia. Jaa nyt liuenneen aineen moolien määrä liuoksen tilavuudella moolipitoisuuden löytämiseksi. Jos liuotat 2,16 moolia natriumkloridia 2 litraan vettä, moolipitoisuus on 2,16 moolia 2 litraa = 1,08 moolia litrassa. Voit ilmaista tämän myös nimellä 1,08 M, jossa "M" tarkoittaa "molaari".
Kaava liuenneelle aineelle
Kun tiedät ionisaatiopotentiaalin (i) ja moolipitoisuuden (C), tiedät kuinka monta hiukkasia liuos sisältää. Te yhdistät tämän osmoottiseen paineeseen kertomalla painevakio (R), joka on 0,0831 litraa bar / mooli oK. Koska paine riippuu lämpötilasta, tämä on myös otettava huomioon yhtälössä kertomalla lämpötila Kelvin-asteina, joka on yhtä suuri kuin lämpötila Celsius-asteina plus 273. Liuotetun aineen potentiaalin (ψs) kaava on:
ψs = iCRT
Esimerkki
Laske 0,25 M kalsiumkloridiliuoksen liuenneen potentiaalin lämpötila 20 celsiusastetta.
Kalsiumkloridi hajoaa kokonaan kalsium- ja kloori-ioneiksi, joten sen ionisaatiovakio on 2 ja lämpötila Kevin-asteina on (20 + 273) = 293 K. Liuoteainepotentiaali on siis (2 • 0,25 moolia / litra • 0,0831 litraa bar / mooli K • 293 K)
= 12,17 baaria.