Az ozmózis létfontosságú folyamat az élő szervezetek számára. Ez az a jelenség, amikor a víz egy félig áteresztő gáton keresztül vándorol a legkevesebb oldott anyagot tartalmazó oldalról a legnagyobb koncentrációjú oldalra. A folyamat hajtóereje ozmotikus nyomás, és az oldott anyag koncentrációjától függ a gát mindkét oldalán. Minél nagyobb a különbség, annál erősebb az ozmotikus nyomás. Ezt a különbséget oldott potenciálnak nevezzük, és függ a hőmérséklettől és a részecskék számától oldott anyag, amelyet kiszámíthat a moláris koncentráció és az ionizációnak nevezett mennyiség alapján állandó.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Az oldott potenciál (ψs) az oldott anyag ionizációs állandójának (i), moláris koncentrációjának (C), Kelvinben mért hőmérsékletének (T) és a nyomásállandonynak (R) a szorzata. Matematikai formában:
ψs = iCRT
Ionizációs állandó
Amikor az oldott anyag vízben oldódik, összetevő ionjaira bomlik, de összetételétől függően előfordulhat, hogy nem teszi meg teljesen. Az ionizációs állandó, más néven disszociációs állandó, az oldott anyag egyesített molekuláinak ionjainak összege. Más szavakkal, az a részecskék száma, amelyet az oldott anyag a vízben előállít. A teljesen feloldódó sók ionizációs állandója 2. A vízben sértetlen molekulák, például a szacharóz és a glükóz ionizációs állandója 1.
Moláris koncentráció
A részecskék koncentrációját a moláris koncentráció vagy molaritás kiszámításával határozhatja meg. Ehhez a mennyiséghez, amelyet literenként molban fejezünk ki, kiszámítja az oldott anyag moljainak számát és elosztja az oldat térfogatával.
Az oldott anyag moljainak számának meghatározásához ossza el az oldott anyag tömegét a vegyület molekulatömegével. Például a nátrium-klorid molekulatömege 58 g / mol, tehát ha 125 g tömegű minta van, akkor 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 mol. Most ossza el az oldott anyag moljainak számát az oldat térfogatával, hogy megkapja a moláris koncentrációt. Ha 2,16 mol nátrium-kloridot oldasz 2 liter vízben, moláris koncentrációja 2,16 mol ÷ 2 liter = 1,08 mol / liter. Ezt kifejezheti 1,08 M-ként is, ahol az "M" jelentése a "moláris".
Képlet az oldott anyag potenciáljára
Ha ismeri az ionizációs potenciált (i) és a moláris koncentrációt (C), akkor tudja, hogy az oldat hány részecskét tartalmaz. Ezt az ozmotikus nyomáshoz kapcsolja, szorozva a nyomásállandóval (R), amely 0,0831 liter bar / mol oK. Mivel a nyomás függ a hőmérséklettől, ezt is be kell számolnia az egyenletbe szorozva a Kelvin fokban mért hőmérséklettel, amely megegyezik a Celsius fok fokban mért hőmérsékletgel plusz 273. Az oldott anyag (ψs) képlete:
ψs = iCRT
Példa
Számítsa ki a 0,25 M kalcium-klorid oldat oldódási potenciálját 20 Celsius fokon.
A kalcium-klorid teljesen disszociál kalcium- és klórionokká, így ionizációs állandója 2, a hőmérséklet Kevin fokokban (20 + 273) = 293 K. Az oldott anyag potenciálja tehát (2 • 0,25 mol / liter • 0,0831 liter bar / mol K • 293 K)
= 12,17 bar.