Co wpływa na osmolarność roztworu?

Kiedy związek jonowy rozpuszcza się, rozdziela się na jony składowe. Każdy z tych jonów zostaje otoczony przez cząsteczki rozpuszczalnika w procesie zwanym solwatacją. W konsekwencji związek jonowy wnosi do roztworu więcej cząstek niż związek cząsteczkowy, który nie dysocjuje w ten sposób. Osmolarność jest przydatna do określania ciśnienia osmotycznego.

Chemicy zwykle opisują stężenie w kategoriach molarności, gdzie mol to 6,022 x 10^23 cząstek, jonów lub cząsteczek, a jeden molowy roztwór ma jeden mol substancji rozpuszczonej na litr roztworu. Jeden molowy roztwór NaCl zawierałby jeden mol jednostek o wzorze NaCl. Ponieważ jednak NaCl dysocjuje w wodzie na jony Na+ i Cl-, roztwór tak naprawdę zawiera dwa mole jonów: jeden mol jonów Na+ i jeden mol jonów Cl-. Aby odróżnić ten pomiar od molarności, chemicy nazywają go osmolarnością; jeden molowy roztwór soli ma dwa osmolarne wartości pod względem stężenia jonów.

Najważniejszym czynnikiem w określaniu osmolarności jest molarność roztworu – im więcej moli substancji rozpuszczonej, tym więcej osmoli jonów. Innym ważnym czynnikiem jest jednak liczba jonów, na które związek dysocjuje. NaCl dysocjuje na dwa jony, ale chlorek wapnia (CaCl2) dysocjuje na trzy: jeden jon wapnia i dwa jony chlorkowe. W konsekwencji, gdy wszystko inne jest równe, roztwór chlorku wapnia będzie miał wyższą osmolarność niż roztwór chlorku sodu.

Trzecim i ostatnim czynnikiem wpływającym na osmolarność jest odchylenie od ideału. Teoretycznie wszystkie związki jonowe powinny całkowicie zdysocjować. W rzeczywistości jednak niewielka część związku pozostaje niezdysocjowana. Większość chlorku sodu rozpada się w wodzie na jony sodu i chloru, ale niewielka część pozostaje związana jako NaCl. Ilość związek niezdysocjowany wzrasta wraz ze wzrostem stężenia związku, więc czynnik ten może stać się poważniejszym problemem przy wyższych stężenia. W przypadku niskich stężeń substancji rozpuszczonej odchylenie od ideału jest pomijalne.

Osmolarność jest ważna, ponieważ determinuje ciśnienie osmotyczne. Jeśli roztwór jest oddzielony od innego roztworu o innym stężeniu membraną półprzepuszczalną, a membrana półprzepuszczalna przepuszczanie cząsteczek wody, ale nie jonów, woda będzie dyfundować przez membranę w kierunku rosnącego stężenia. Ten proces nazywa się osmozą. Błony komórek w twoim ciele działają jak błony półprzepuszczalne, ponieważ woda może przez nie przejść, ale jony nie. Dlatego lekarze do infuzji dożylnej stosują roztwór soli fizjologicznej, a nie czystą wodę; gdyby używali czystej wody, osmolarność krwi zmniejszyłaby się, powodując, że komórki takie jak czerwone krwinki pobierają wodę i pękają.