Osmos är en viktig process för levande organismer. Det är fenomenet där vatten migrerar över en halvgenomtränglig barriär från sidan med minst koncentration av lösta ämnen till den sida med mest koncentration. Kraften som driver denna process är osmotiskt tryck, och det beror på koncentrationen av löst ämne på båda sidor av barriären. Ju större skillnad desto starkare är det osmotiska trycket. Denna skillnad kallas löst potential, och det beror på temperaturen och antalet partiklar av löst ämne, som du kan beräkna från molkoncentrationen och en mängd som kallas jonisering konstant.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Den lösta potentialen (ψs) är produkten av jonisationskonstanten (i) för den lösta substansen, dess molära koncentration (C), temperaturen i Kelvins (T) och en konstant som kallas tryckkonstanten (R). I matematisk form:
ψs = iCRT
Joniseringskonstant
När ett löst ämne löser sig i vatten bryts det in i dess komponentjoner, men det kanske inte gör det helt, beroende på dess sammansättning. Joniseringskonstanten, även kallad dissociationskonstant, är summan av joner till fackmassa av lösta ämnen. Med andra ord är det antalet partiklar som upplöst ämne kommer att göra i vatten. Salter som löser sig helt har en joniseringskonstant på 2. Molekyler som förblir intakta i vatten, såsom sackaros och glukos, har en joniseringskonstant på 1.
Molekoncentration
Du bestämmer koncentrationen av partiklar genom att beräkna molkoncentration eller molaritet. Du når denna mängd, som uttrycks i mol per liter, genom att beräkna antalet mol upplöst ämne och dividera med lösningsvolymen.
För att hitta antalet mol upplöst ämne, del vikten av det upplösta ämnet med föreningens molekylvikt. Till exempel har natriumklorid en molekylvikt på 58 g / mol, så om du har ett prov som väger 125 g har du 125 g ÷ 58 g / mol = 2,16 mol. Dela nu antalet mol upplöst med volym lösningen för att hitta molkoncentrationen. Om du löser 2,16 mol natriumklorid i 2 liter vatten har du en molkoncentration på 2,16 mol ÷ 2 liter = 1,08 mol per liter. Du kan också uttrycka detta som 1,08 M, där "M" står för "molar".
Formel för lösningsmedelspotential
När du väl känner till joniseringspotentialen (i) och molkoncentrationen (C) vet du hur många partiklar lösningen innehåller. Du relaterar detta till osmotiskt tryck genom att multiplicera med tryckkonstanten (R), som är 0,0831 liter bar / mol. oK. Eftersom trycket är beroende av temperaturen måste du också ta detta med i ekvationen med multiplicera med temperaturen i grader Kelvin, vilket är lika med temperaturen i grader Celsius plus 273. Formeln för löst potential (ψs) är:
ψs = iCRT
Exempel
Beräkna den lösta potentialen för en 0,25 M lösning av kalciumklorid vid 20 grader Celsius.
Kalciumklorid dissocieras fullständigt i kalcium- och klorjoner, så dess joniseringskonstant är 2 och temperaturen i grader Kevin är (20 + 273) = 293 K. Den lösta potentialen är därför (2 • 0,25 mol / liter • 0,0831 liter bar / mol K • 293 K)
= 12,17 bar.