Kako koncentracija raztopine vpliva na osmozo?

Osmoza je proces, ki se zgodi med dvema posodama, ločenima s polprepustno pregrado. Če ima pregrada pore dovolj velike, da molekule vode prehajajo, vendar dovolj majhne, ​​da blokirajo molekule a topljenec, bo voda tekla s strani z manjšo koncentracijo topljene snovi na stran z večjo koncentracija. Ta postopek se nadaljuje, dokler ni koncentracija topljene snovi na obeh straneh enaka ali tlak, ki se upira sprememba prostornine na strani z večjo koncentracijo presega silo, ki vodi vodo skozi pregrado. Ta tlak je osmotski ali hidrostatični tlak in se spreminja neposredno z razliko v koncentraciji topljene snovi na obeh straneh.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Osmotski tlak, ki poganja vodo čez neprepustno pregrado, narašča z razliko v koncentracijah topljenih snovi na obeh straneh pregrade. V raztopini z več topljenimi sredstvi seštejemo koncentracije vseh topljenih snovi, da določimo skupno koncentracijo topljene snovi. Osmotski tlak je odvisen samo od števila delcev topljene snovi, ne pa tudi od njihove sestave.

Dejanski mikroskopski postopek, ki poganja osmozo, je nekoliko skrivnosten, vendar znanstveniki to opisujejo tako: molekule vode are je stanje nenehnega gibanja in se prosto selijo po neomejenem vsebniku, da izenačijo svoje koncentracija. Če v posodo vstavite pregrado, skozi katero lahko gredo, bodo to storili. Če pa ena stran pregrade vsebuje raztopino z delci, ki so preveliki, da bi prišli skozi pregrado, si morajo molekule vode, ki prehajajo z druge strani, deliti prostor z njimi. Prostornina na strani topljene snovi se povečuje, dokler število molekul vode na obeh straneh ni enako.

Povečanje koncentracije topljene snovi zmanjša prostor, ki je na voljo molekulam vode, kar zmanjša njihovo število. To pa povečuje težnjo vode, da teče na drugo stran z druge strani. Če se nekoliko antropomorfiziramo, večja je razlika v koncentraciji molekul vode, bolj ko se "želijo" premakniti čez pregrado na stran, ki vsebuje raztopljeno snov.

Znanstveniki temu pravijo hrepenenje osmotski tlak ali hidrostatični tlak in je izmerljiva količina. Postavite pokrov na trdo posodo, da preprečite spreminjanje glasnosti in izmerite tlak, ki ga potrebujete voda se dvigne, medtem ko merite koncentracijo raztopine na strani z največ raztopljenega. Ko ne pride do nadaljnje spremembe koncentracije, je tlak, ki ga izvajate na prevleko, osmotski tlak, če se koncentracije na obeh straneh niso izenačile.

V večini resničnih situacij, kot so korenine, ki črpajo vlago iz tal, ali celice, ki z njimi izmenjujejo tekočino okolice obstaja določena koncentracija topljenih snovi na obeh straneh polprepustne pregrade, kot je korenina oz celične stene. Osmoza se pojavi, če so koncentracije različne in je osmotski tlak neposredno sorazmeren z razliko v koncentraciji. V matematičnem smislu:

P = RT (∆C)

kjer je T temperatura v Kelvinih, ∆C je razlika v koncentracijah, R pa idealna plinska konstanta.

Osmotski tlak ni odvisen od velikosti molekul topljene snovi ali njihove sestave. Odvisno je le, koliko jih je. Če je v raztopini več kot ena topljena snov, je osmotski tlak:

P = RT (C₁ + C₂ +... C_n)

kjer je C₁ je koncentracija topljene snovi itd.

Preprosto si lahko hitro predstavljamo učinek koncentracije na osmotski tlak. Zmešajte žlico soli v kozarcu vode in dajte korenček. Voda bo iz korenja iz osmoze pritekla v slano vodo, korenček pa se bo zvil. Zdaj povečajte koncentracijo soli na dve ali tri žlice in zabeležite, kako hitreje in bolj se korenček skrči.

Voda v korenčku vsebuje sol in druge topljene snovi, zato se bo zgodilo obratno, če jo potopite v destilirano vodo: korenček nabrekne. Dodajte majhno količino soli in zapišite, koliko manj časa traja, da korenček nabrekne oziroma ali nabrekne do enake velikosti. Če se korenček ne nabrekne ali zgrči, ste uspeli pripraviti raztopino z enako koncentracijo soli kot korenček.