Osmoza je življenjski proces za žive organizme. To je pojav, pri katerem voda migrira čez polprepustno pregrado s strani z najmanjšo koncentracijo topljenih snovi na stran z največjo koncentracijo. Sila, ki poganja ta proces, je osmotski tlak in je odvisna od koncentracije topljene snovi na obeh straneh pregrade. Večja kot je razlika, močnejši je osmotski tlak. Ta razlika se imenuje topljeni potencial in je odvisna od temperature in števila delcev topljeno snov, ki jo lahko izračunate iz molske koncentracije in količine, imenovane ionizacija konstanten.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Potencial topljene snovi (ψs) je zmnožek ionizacijske konstante (i) raztopljene snovi, njene molske koncentracije (C), temperature v Kelvinih (T) in konstante, imenovane tlačna konstanta (R). V matematični obliki:
=s = iCRT
Ionizacijska konstanta
Ko se topljeno sredstvo raztopi v vodi, se razbije na sestavne ione, vendar tega morda ne bo storilo popolnoma, odvisno od njegove sestave. Ionizacijska konstanta, imenovana tudi disociacijska konstanta, je vsota ionov v neionizirane molekule topljene snovi. Z drugimi besedami, to je število delcev, ki jih bo raztopljena snov ustvarila v vodi. Soli, ki se popolnoma raztopijo, imajo ionizacijsko konstanto 2. Molekule, ki ostanejo nedotaknjene v vodi, kot sta saharoza in glukoza, imajo ionizacijsko konstanto 1.
Molska koncentracija
Koncentracijo delcev določite z izračunom molske koncentracije ali molarnosti. Do te količine, ki je izražena v molih na liter, izračunamo število molov topljene snovi in delimo s prostornino raztopine.
Če želite poiskati število molov topljene snovi, maso topljene snovi delite z molekulsko maso spojine. Na primer, natrijev klorid ima molekulsko maso 58 g / mol, tako da če imate vzorec, ki tehta 125 g, imate 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 mola. Zdaj delite število molov topljene snovi na količino raztopine, da poiščete molsko koncentracijo. Če v 2 litrih vode raztopite 2,16 mola natrijevega klorida, imate molsko koncentracijo 2,16 mola ÷ 2 litra = 1,08 mola na liter. To lahko izrazite tudi kot 1,08 M, pri čemer "M" pomeni "molar".
Formula za topljeni potencial
Ko poznate ionizacijski potencial (i) in molsko koncentracijo (C), veste, koliko delcev vsebuje raztopina. To povežete z osmotskim tlakom tako, da pomnožite s tlačno konstanto (R), ki znaša 0,0831 litra / mol oK. Ker je tlak odvisen od temperature, morate to enačiti tudi v enačbo pomnožimo s temperaturo v stopinjah Kelvina, ki je enaka temperaturi v stopinjah Celzija plus 273. Formula potenciala topljene snovi (ψs) je:
=s = iCRT
Primer
Izračunajte potencial topljene snovi v 0,25 M raztopini kalcijevega klorida pri 20 stopinjah Celzija.
Kalcijev klorid popolnoma disociira na kalcijeve in klorove ione, zato je njegova ionizacijska konstanta 2, temperatura v stopinjah Kevina pa (20 + 273) = 293 K. Potencial topljene snovi je torej (2 • 0,25 mola / liter • 0,08331 litra / mol K • 293 K)
= 12,17 bara.