Osmoze ir vitāls process dzīviem organismiem. Tas ir fenomens, kad ūdens migrē pa daļēji caurlaidīgu barjeru no sāniem ar vismazāko izšķīdušo vielu koncentrāciju uz sānu, kurā ir vislielākā koncentrācija. Spēks, kas virza šo procesu, ir osmotiskais spiediens, un tas ir atkarīgs no izšķīdušās vielas koncentrācijas abās barjeras pusēs. Jo lielāka ir atšķirība, jo spēcīgāks ir osmotiskais spiediens. Šo atšķirību sauc par izšķīdušās vielas potenciālu, un tā ir atkarīga no temperatūras un daļiņu skaita izšķīdis, kuru var aprēķināt pēc molārās koncentrācijas un daudzuma, ko sauc par jonizāciju nemainīgs.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Izšķīdušās vielas potenciāls (ψs) ir izšķīdušās vielas jonizācijas konstante (i), tā molārā koncentrācija (C), temperatūra Kelvinos (T) un konstante, ko sauc par spiediena konstanti (R). Matemātiskā formā:
=s = iCRT
Jonizācijas konstante
Izšķīdis izšķīdis ūdenī, tas sadalās tā sastāvdaļu jonos, bet tas var to nedarīt pilnībā, atkarībā no tā sastāva. Jonizācijas konstante, saukta arī par disociācijas konstanti, ir jonu summa izšķīdušās vielas savienotajām molekulām. Citiem vārdiem sakot, tas ir daļiņu skaits, ko izšķīdinātā viela veidos ūdenī. Pilnīgi izšķīdušo sāļu jonizācijas konstante ir 2. Molekulu, kas paliek neskartas ūdenī, piemēram, saharoze un glikoze, jonizācijas konstante ir 1.
Molārā koncentrācija
Daļiņu koncentrāciju nosaka, aprēķinot molāro koncentrāciju vai molaritāti. Sasniedzot šo daudzumu, kas izteikts molos uz litru, aprēķina izšķīdušās vielas molu skaitu un dalot ar šķīduma tilpumu.
Lai noskaidrotu izšķīdušās vielas molu skaitu, izdalītās vielas svaru dala ar savienojuma molekulmasu. Piemēram, nātrija hlorīda molekulmasa ir 58 g / mol, tādēļ, ja jums ir paraugs, kas sver 125 g, jums ir 125 g ÷ 58 g / mols = 2,16 moli. Tagad daliet izšķīdušās vielas molu skaitu ar šķīduma tilpumu, lai atrastu molāro koncentrāciju. Ja jūs izšķīdināt 2,16 molus nātrija hlorīda 2 litros ūdens, molārā koncentrācija ir 2,16 mol ÷ ÷ 2 litri = 1,08 mol uz litru. Varat to izteikt arī kā 1,08 M, kur "M" nozīmē "molārs".
Izšķīdušo vielu formula
Tiklīdz jūs zināt jonizācijas potenciālu (i) un molāro koncentrāciju (C), jūs zināt, cik daudz daļiņu satur šķīdums. Jūs to saistāt ar osmotisko spiedienu, reizinot ar spiediena konstanti (R), kas ir 0,0831 litrs bar / mol oK. Tā kā spiediens ir atkarīgs no temperatūras, tas arī jāņem vērā vienādojumā ar reizinot ar temperatūru Kelvina grādos, kas ir vienāda ar temperatūru Celsija grādos plus 273. Izšķīdušās vielas (ψs) formula ir:
=s = iCRT
Piemērs
Aprēķiniet izšķīdušās vielas potenciālu 0,25 M kalcija hlorīda šķīdumam pie 20 grādiem pēc Celsija.
Kalcija hlorīds pilnībā disociējas kalcija un hlora jonos, tāpēc tā jonizācijas konstante ir 2, un temperatūra Kevina grādos ir (20 + 273) = 293 K. Izšķīdušās vielas potenciāls tāpēc ir (2 • 0,25 moli / litrs • 0,0831 litrs bārs / mols K • 293 K)
= 12,17 bāri.