L'osmosi è un processo vitale per gli organismi viventi. È il fenomeno per cui l'acqua migra attraverso una barriera semipermeabile dal lato con la minore concentrazione di soluti al lato con la maggiore concentrazione. La forza che guida questo processo è la pressione osmotica e dipende dalla concentrazione di soluto su entrambi i lati della barriera. Maggiore è la differenza, maggiore è la pressione osmotica. Questa differenza è chiamata potenziale di soluto e dipende dalla temperatura e dal numero di particelle di soluto, che puoi calcolare dalla concentrazione molare e da una quantità chiamata ionizzazione costante.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Il potenziale del soluto (ψs) è il prodotto della costante di ionizzazione (i) del soluto, la sua concentrazione molare (C), la temperatura in Kelvin (T) e una costante chiamata costante di pressione (R). In forma matematica:
s = iCRT
Costante di ionizzazione
Quando un soluto si dissolve in acqua, si rompe nei suoi ioni componenti, ma potrebbe non farlo completamente, a seconda della sua composizione. La costante di ionizzazione, chiamata anche costante di dissociazione, è la somma degli ioni alle molecole sindacate di soluto. In altre parole, è il numero di particelle che il soluto produrrà nell'acqua. I sali che si dissolvono completamente hanno una costante di ionizzazione di 2. Le molecole che rimangono intatte nell'acqua, come il saccarosio e il glucosio, hanno una costante di ionizzazione di 1.
Concentrazione molare
Determinate la concentrazione delle particelle calcolando la concentrazione molare, o molarità. Si arriva a questa quantità, che si esprime in moli per litro, calcolando il numero di moli di soluto e dividendo per il volume di soluzione.
Per trovare il numero di moli di soluto, dividere il peso del soluto per il peso molecolare del composto. Ad esempio, il cloruro di sodio ha un peso molecolare di 58 g/mol, quindi se hai un campione che pesa 125 g, hai 125 g ÷ 58 g/mole = 2,16 moli. Ora dividi il numero di moli di soluto per il volume della soluzione per trovare la concentrazione molare. Se si sciolgono 2,16 moli di cloruro di sodio in 2 litri di acqua, si ha una concentrazione molare di 2,16 moli ÷ 2 litri = 1,08 moli per litro. Puoi anche esprimerlo come 1,08 M, dove "M" sta per "molare".
Formula per potenziale soluto
Una volta che conosci il potenziale di ionizzazione (i) e la concentrazione molare (C), sai quante particelle contiene la soluzione. Lo metti in relazione con la pressione osmotica moltiplicando per la costante di pressione (R), che è 0,0831 litro bar/mole oK. Poiché la pressione dipende dalla temperatura, devi anche tenerne conto nell'equazione con moltiplicando per la temperatura in gradi Kelvin, che è uguale alla temperatura in gradi Celsius più 273. La formula per il potenziale di soluto (ψs) è:
s = iCRT
Esempio
Calcolare il potenziale di soluto di una soluzione 0,25 M di cloruro di calcio a 20 gradi Celsius.
Il cloruro di calcio si dissocia completamente in ioni calcio e cloro, quindi la sua costante di ionizzazione è 2 e la temperatura in gradi Kevin è (20 + 273) = 293 K. Il potenziale del soluto è quindi (2 • 0,25 moli/litro • 0,0831 litro bar/mole K • 293 K)
= 12,17 bar.