L'osmose est un processus vital pour les organismes vivants. C'est le phénomène par lequel l'eau migre à travers une barrière semi-perméable du côté le moins concentré en solutés au côté le plus concentré. La force motrice de ce processus est la pression osmotique, et elle dépend de la concentration de soluté des deux côtés de la barrière. Plus la différence est grande, plus la pression osmotique est forte. Cette différence est appelée potentiel de soluté, et elle dépend de la température et du nombre de particules de soluté, que vous pouvez calculer à partir de la concentration molaire et d'une quantité appelée l'ionisation constant.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Le potentiel de soluté (ψs) est le produit de la constante d'ionisation (i) du soluté, de sa concentration molaire (C), de la température en Kelvins (T) et d'une constante appelée constante de pression (R). Sous forme mathématique :
s = iCRT
Constante d'ionisation
Lorsqu'un soluté se dissout dans l'eau, il se brise en ses ions composants, mais il peut ne pas le faire complètement, selon sa composition. La constante d'ionisation, également appelée constante de dissociation, est la somme des ions aux molécules de soluté unifiées. En d'autres termes, c'est le nombre de particules que le soluté fera dans l'eau. Les sels qui se dissolvent complètement ont une constante d'ionisation de 2. Les molécules qui restent intactes dans l'eau, comme le saccharose et le glucose, ont une constante d'ionisation de 1.
Concentration molaire
Vous déterminez la concentration de particules en calculant la concentration molaire, ou molarité. Vous arrivez à cette quantité, qui s'exprime en moles par litre, en calculant le nombre de moles de soluté et en divisant par le volume de solution.
Pour trouver le nombre de moles de soluté, divisez le poids du soluté par le poids moléculaire du composé. Par exemple, le chlorure de sodium a un poids moléculaire de 58 g/mole, donc si vous avez un échantillon pesant 125 g, vous avez 125 g ÷ 58 g/mole = 2,16 moles. Divisez maintenant le nombre de moles de soluté par le volume de solution pour trouver la concentration molaire. Si vous dissolvez 2,16 moles de chlorure de sodium dans 2 litres d'eau, vous avez une concentration molaire de 2,16 moles 2 litres = 1,08 moles par litre. Vous pouvez également exprimer cela sous la forme 1,08 M, où "M" signifie "molaire".
Formule pour le potentiel de soluté
Une fois que vous connaissez le potentiel d'ionisation (i) et la concentration molaire (C), vous savez combien de particules la solution contient. Vous reliez cela à la pression osmotique en multipliant par la constante de pression (R), qui est de 0,0831 litre bar/mole oK. Étant donné que la pression dépend de la température, vous devez également en tenir compte dans l'équation en multipliant par la température en degrés Kelvin, qui est égale à la température en degrés Celsius plus 273. La formule du potentiel de soluté (ψs) est :
s = iCRT
Exemple
Calculer le potentiel de soluté d'une solution 0,25 M de chlorure de calcium à 20 degrés Celsius.
Le chlorure de calcium se dissocie complètement en ions calcium et chlore, sa constante d'ionisation est donc de 2 et la température en degrés Kevin est (20 + 273) = 293 K. Le potentiel de soluté est donc (2 • 0,25 mole/litre • 0,0831 litre bar/mole K • 293 K)
= 12,17 bars.
