Osmoza je vitalni proces za žive organizme. To je fenomen pri kojem voda migrira kroz polupropusnu barijeru sa strane s najmanjom koncentracijom otopljenih tvari na onu stranu s najvećom koncentracijom. Sila koja pokreće ovaj proces je osmotski tlak i ona ovisi o koncentraciji otopljene tvari s obje strane barijere. Što je razlika veća, osmotski je pritisak jači. Ta se razlika naziva otopljeni potencijal, a ona ovisi o temperaturi i broju čestica otopljene tvari, koju možete izračunati iz molarne koncentracije i veličine koja se naziva ionizacija konstantno.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Potencijal otopljene tvari (ψs) proizvod je ionizacijske konstante (i) otopljene tvari, njene molarne koncentracije (C), temperature u Kelvinima (T) i konstante koja se naziva konstanta tlaka (R). U matematičkom obliku:
ψs = iCRT
Konstanta jonizacije
Kad se otopljena tvar otopi u vodi, ona se razbija u sastavne ione, ali to možda neće učiniti u potpunosti, ovisno o sastavu. Konstanta ionizacije, koja se naziva i konsotacija disocijacije, zbroj je iona neioniziranim molekulama otopljene tvari. Drugim riječima, to je broj čestica koje će otopljena tvar stvoriti u vodi. Soli koje se potpuno otapaju imaju ionizacijsku konstantu 2. Molekule koje u vodi ostaju netaknute, poput saharoze i glukoze, imaju ionizacijsku konstantu 1.
Molarna koncentracija
Koncentraciju čestica određujete izračunavanjem molarne koncentracije ili molarnosti. Do ove količine, koja se izražava u molovima po litri, izračunavate broj molova otopljene tvari i dijelite s volumenom otopine.
Da biste pronašli broj molova otopljene tvari, podijelite težinu otopljene otopine s molekularnom težinom spoja. Primjerice, natrijev klorid ima molekularnu težinu od 58 g / mol, pa ako imate uzorak težak 125 g, imate 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 mola. Sada podijelite broj molova otopljene tvari s volumenom otopine kako biste pronašli molarnu koncentraciju. Ako otopite 2,16 mola natrijevog klorida u 2 litre vode, imate molarnu koncentraciju od 2,16 mola ÷ 2 litre = 1,08 mola po litri. To također možete izraziti kao 1,08 M, pri čemu "M" znači "molar".
Formula otopljenog potencijala
Jednom kad znate potencijal ionizacije (i) i molarnu koncentraciju (C), znate koliko čestica otopina sadrži. To povezujete s osmotskim tlakom množenjem s konstantom tlaka (R), koja iznosi 0,083 litara bara / mol oK. Budući da tlak ovisi o temperaturi, to također morate ubrojiti u jednadžbu množenjem s temperaturom u stupnjevima Kelvina, koja je jednaka temperaturi u Celzijevim stupnjevima plus 273. Formula potencijala otopljene tvari (ψs) je:
ψs = iCRT
Primjer
Izračunajte potencijal otopljene tvari u 0,25 M otopini kalcijevog klorida na 20 Celzijevih stupnjeva.
Kalcijev klorid se potpuno disocira na ione kalcija i klora, pa je njegova konstanta ionizacije 2, a temperatura u stupnjevima Kevina (20 + 273) = 293 K. Potencijal otopljene tvari je stoga (2 • 0,25 mola / litra • 0,08331 litra bara / mol K • 293 K)
= 12,17 bara.