Osmosas yra gyvybiškai svarbus gyvųjų organizmų procesas. Tai reiškinys, kai vanduo migruoja per pusiau pralaidų barjerą iš šono, kuriame ištirpusių medžiagų koncentracija mažiausia, į tą pusę, kurioje koncentracija yra mažiausia. Jėga, lemianti šį procesą, yra osmosinis slėgis, ir tai priklauso nuo tirpalo koncentracijos abiejose barjero pusėse. Kuo didesnis skirtumas, tuo stipresnis osmosinis slėgis. Šis skirtumas vadinamas ištirpusios medžiagos potencialu, ir tai priklauso nuo temperatūros ir dalelių skaičiaus ištirpusios medžiagos, kurią galite apskaičiuoti pagal molinę koncentraciją ir kiekį, vadinamą jonizacija pastovus.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Tirpiosios medžiagos potencialas (ψs) yra ištirpusios medžiagos jonizacijos konstantos (i), jos molinės koncentracijos (C), temperatūros kelvinais (T) ir konstantos, vadinamos slėgio konstanta (R), sandauga. Matematine forma:
=s = iCRT
Jonizacijos pastovumas
Tirpiklis ištirpęs vandenyje, jis suskaidomas į komponentinius jonus, tačiau tai gali būti padaryta ne iki galo, atsižvelgiant į jo sudėtį. Jonizacijos konstanta, dar vadinama disociacijos konstanta, yra jonų suma, susijungusi su vieningomis ištirpusios medžiagos molekulėmis. Kitaip tariant, tai dalelių, kurias ištirpusios medžiagos padarys vandenyje, skaičius. Visiškai ištirpusių druskų jonizacijos konstanta yra 2. Molekulių, kurios lieka nepažeistos vandenyje, pavyzdžiui, sacharozės ir gliukozės, jonizacijos konstanta yra 1.
Molinė koncentracija
Dalelių koncentraciją nustatote apskaičiuodami molinę koncentraciją arba moliarumą. Šį kiekį, kuris išreiškiamas moliais litre, pasieksite apskaičiuodami ištirpusios medžiagos molių skaičių ir padalydami iš tirpalo tūrio.
Norėdami sužinoti ištirpusios medžiagos molių skaičių, padalykite ištirpusios medžiagos svorį iš junginio molekulinės masės. Pavyzdžiui, natrio chlorido molekulinė masė yra 58 g / mol, taigi, jei turite 125 g svorio mėginį, turite 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 molio. Dabar padalykite ištirpusios medžiagos molių skaičių iš tirpalo tūrio, kad rastumėte molinę koncentraciją. Jei ištirpinsite 2,16 molio natrio chlorido 2 litruose vandens, molinė koncentracija bus 2,16 molio ÷ 2 litrai = 1,08 moliai litre. Tai taip pat galite išreikšti kaip 1,08 M, kur „M“ reiškia „krūminis“.
Tirpiųjų medžiagų formulė
Žinodami jonizacijos potencialą (i) ir molinę koncentraciją (C), žinote, kiek dalelių yra tirpale. Tai susiejate su osmosiniu slėgiu padauginę iš slėgio konstantos (R), kuri yra 0,0831 litro barai / molis oK. Kadangi slėgis priklauso nuo temperatūros, taip pat turite tai įtraukti į lygtį padauginus iš temperatūros Kelvino laipsniais, kuri lygi temperatūrai Celsijaus laipsniais plius 273. Tirpiųjų medžiagų ((s) formulė yra:
=s = iCRT
Pavyzdys
Apskaičiuokite 0,25 M kalcio chlorido tirpalo tirpumo potencialą esant 20 laipsnių Celsijaus temperatūrai.
Kalcio chloridas visiškai disocijuoja į kalcio ir chloro jonus, todėl jo jonizacijos konstanta yra 2, o temperatūra Kevino laipsniais yra (20 + 273) = 293 K. Tirpiųjų medžiagų potencialas yra (2 • 0,25 moliai / litre • 0,0831 litro baras / molis K • 293 K)
= 12,17 baro.