A osmose é um processo vital para os organismos vivos. É o fenômeno pelo qual a água migra através de uma barreira semipermeável do lado com menor concentração de solutos para o lado com maior concentração. A força que impulsiona esse processo é a pressão osmótica e depende da concentração de soluto em ambos os lados da barreira. Quanto maior a diferença, mais forte é a pressão osmótica. Essa diferença é chamada de potencial de soluto e depende da temperatura e do número de partículas de soluto, que você pode calcular a partir da concentração molar e uma quantidade chamada de ionização constante.
TL; DR (muito longo; Não li)
O potencial do soluto (ψs) é o produto da constante de ionização (i) do soluto, sua concentração molar (C), a temperatura em Kelvins (T) e uma constante chamada constante de pressão (R). Na forma matemática:
ψs = iCRT
Constante de Ionização
Quando um soluto se dissolve em água, ele se quebra em seus íons componentes, mas pode não o fazer completamente, dependendo de sua composição. A constante de ionização, também chamada de constante de dissociação, é a soma dos íons às moléculas sindicalizadas do soluto. Em outras palavras, é o número de partículas que o soluto formará na água. Os sais que se dissolvem completamente têm uma constante de ionização de 2. Moléculas que permanecem intactas na água, como sacarose e glicose, têm uma constante de ionização de 1.
Concentração molar
Você determina a concentração de partículas calculando a concentração molar, ou molaridade. Você chega a essa quantidade, que é expressa em moles por litro, calculando o número de moles de soluto e dividindo pelo volume da solução.
Para encontrar o número de moles de soluto, divida o peso do soluto pelo peso molecular do composto. Por exemplo, o cloreto de sódio tem um peso molecular de 58 g / mol, então se você tem uma amostra pesando 125 g, você tem 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 moles. Agora divida o número de moles de soluto pelo volume de solução para encontrar a concentração molar. Se você dissolver 2,16 moles de cloreto de sódio em 2 litros de água, terá uma concentração molar de 2,16 moles ÷ 2 litros = 1,08 moles por litro. Você também pode expressar isso como 1,08 M, onde "M" significa "molar".
Fórmula para potencial de soluto
Depois de saber o potencial de ionização (i) e a concentração molar (C), você sabe quantas partículas a solução contém. Você relaciona isso à pressão osmótica multiplicando pela constante de pressão (R), que é 0,0831 litro bar / mol oK. Uma vez que a pressão depende da temperatura, você também deve fatorar isso na equação por multiplicando pela temperatura em graus Kelvin, que é igual à temperatura em graus Celsius mais 273. A fórmula para o potencial de soluto (ψs) é:
ψs = iCRT
Exemplo
Calcule o potencial de soluto de uma solução 0,25 M de cloreto de cálcio a 20 graus Celsius.
O cloreto de cálcio se dissocia completamente em íons de cálcio e cloro, então sua constante de ionização é 2, e a temperatura em graus Kevin é (20 + 273) = 293 K. O potencial de soluto é, portanto, (2 • 0,25 moles / litro • 0,0831 litro bar / mol K • 293 K)
= 12,17 bares.