Hvordan beregne løsningspotensial

Osmose er en viktig prosess for levende organismer. Det er fenomenet der vann vandrer over en semi-permeabel barriere fra siden med minst konsentrasjon av oppløste stoffer til den siden med mest konsentrasjon. Kraften som driver denne prosessen er osmotisk trykk, og det avhenger av konsentrasjonen av løsemiddel på begge sider av barrieren. Jo større forskjell, desto sterkere er det osmotiske trykket. Denne forskjellen kalles løselig potensiale, og det avhenger av temperatur og antall partikler av løsemiddel, som du kan beregne ut fra molar konsentrasjonen og en mengde som kalles ionisering konstant.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Oppløsningspotensialet (ψs) er produktet av ionisasjonskonstanten (i) av det oppløste stoffet, dets molare konsentrasjon (C), temperaturen i Kelvins (T) og en konstant som kalles trykkonstanten (R). I matematisk form:

ψs = iCRT

Når et oppløst stoff oppløses i vann, bryter det inn i komponentionene, men det gjør det kanskje ikke helt, avhengig av sammensetningen. Ioniseringskonstanten, også kalt dissosiasjonskonstanten, er summen av ioner til unioniserte oppløste molekyler. Med andre ord er det antall partikler oppløsningen vil lage i vann. Salter som oppløses fullstendig har en ioniseringskonstant på 2. Molekyler som forblir intakte i vann, som sukrose og glukose, har en ioniseringskonstant på 1.

Du bestemmer konsentrasjonen av partikler ved å beregne molar konsentrasjon, eller molaritet. Du kommer til denne mengden, som er uttrykt i mol per liter, ved å beregne antall mol oppløst stoff og dele på løsningsvolumet.

For å finne antall mol oppløst stoff, del vekten av det oppløste stoffet med molekylvekten til forbindelsen. For eksempel har natriumklorid en molekylvekt på 58 g / mol, så hvis du har en prøve som veier 125 g, har du 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 mol. Del nå antall mol oppløst stoff med volumet av løsningen for å finne molar konsentrasjonen. Hvis du løser opp 2,16 mol natriumklorid i 2 liter vann, har du en molar konsentrasjon på 2,16 mol ÷ 2 liter = 1,08 mol per liter. Du kan også uttrykke dette som 1,08 M, der "M" står for "molar".

Når du vet ioniseringspotensialet (i) og molar konsentrasjonen (C), vet du hvor mange partikler løsningen inneholder. Du relaterer dette til osmotisk trykk ved å multiplisere med trykkonstanten (R), som er 0,0831 liter bar / mol. ^oK. Siden trykket er avhengig av temperatur, må du også faktorere dette i ligningen med multiplisere med temperaturen i grader Kelvin, som er lik temperaturen i grader Celsius pluss 273. Formelen for oppløst potensial (ψs) er:

ψs = iCRT

Beregn det oppløste potensialet til en 0,25 M løsning av kalsiumklorid ved 20 grader Celsius.

Kalsiumklorid dissosieres fullstendig i kalsium- og klorioner, så ioniseringskonstanten er 2, og temperaturen i grader Kevin er (20 + 273) = 293 K. Oppløst potensial er derfor (2 • 0,25 mol / liter • 0,0831 liter bar / mol K • 293 K)

= 12,17 bar.