วิธีการคำนวณศักยภาพตัวถูกละลาย

ออสโมซิสเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิต เป็นปรากฏการณ์ที่น้ำเคลื่อนตัวข้ามสิ่งกีดขวางแบบกึ่งซึมผ่านได้จากด้านข้างโดยมีตัวถูกละลายความเข้มข้นน้อยที่สุดไปยังด้านข้างที่มีความเข้มข้นมากที่สุด แรงที่ขับเคลื่อนกระบวนการนี้คือแรงดันออสโมติก และขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่ทั้งสองด้านของสิ่งกีดขวาง ยิ่งความแตกต่างมากเท่าไหร่ แรงดันออสโมติกก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น ความแตกต่างนี้เรียกว่าศักย์ตัวถูกละลาย ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและจำนวนอนุภาคของ ตัวถูกละลาย ซึ่งคุณสามารถคำนวณได้จากความเข้มข้นของโมลาร์และปริมาณที่เรียกว่าไอออไนเซชัน คงที่

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ศักย์ของตัวถูกละลาย (ψs) คือผลคูณของค่าคงที่ไอออไนเซชัน (i) ของตัวถูกละลาย ความเข้มข้นของโมลาร์ (C) อุณหภูมิในหน่วยเคลวิน (T) และค่าคงที่ที่เรียกว่าค่าคงที่แรงดัน (R) ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์:

ψs = iCRT

เมื่อตัวถูกละลายละลายในน้ำ มันจะแตกตัวเป็นไอออนของส่วนประกอบ แต่อาจทำได้ไม่หมด ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ค่าคงที่ไอออไนเซชัน หรือเรียกอีกอย่างว่าค่าคงที่การแยกตัว คือผลรวมของไอออนต่อโมเลกุลที่รวมกันเป็นก้อนของตัวถูกละลาย กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือจำนวนอนุภาคที่ตัวถูกละลายจะทำในน้ำ เกลือที่ละลายอย่างสมบูรณ์มีค่าคงที่ไอออไนเซชันเท่ากับ 2 โมเลกุลที่ยังคงอยู่ในน้ำ เช่น ซูโครสและกลูโคส มีค่าคงที่ไอออไนเซชันที่ 1

คุณกำหนดความเข้มข้นของอนุภาคโดยการคำนวณความเข้มข้นของโมลาร์หรือโมลาริตี คุณมาถึงปริมาณนี้ ซึ่งแสดงเป็นโมลต่อลิตร โดยการคำนวณจำนวนโมลของตัวถูกละลายและหารด้วยปริมาตรของสารละลาย

ในการหาจำนวนโมลของตัวถูกละลาย ให้หารน้ำหนักของตัวถูกละลายด้วยน้ำหนักโมเลกุลของสารประกอบ ตัวอย่างเช่น โซเดียมคลอไรด์มีน้ำหนักโมเลกุล 58 กรัม/โมล ดังนั้น หากคุณมีตัวอย่างที่มีน้ำหนัก 125 กรัม คุณก็จะได้ 125 กรัม ÷ 58 กรัม/โมล = 2.16 โมล ตอนนี้หารจำนวนโมลของตัวถูกละลายด้วยปริมาตรของสารละลายเพื่อหาความเข้มข้นของโมล หากคุณละลายโซเดียมคลอไรด์ 2.16 โมลในน้ำ 2 ลิตร แสดงว่าคุณมีความเข้มข้นของโมลเท่ากับ 2.16 โมล ÷ 2 ลิตร = 1.08 โมลต่อลิตร คุณยังสามารถแสดงสิ่งนี้เป็น 1.08 M โดยที่ "M" ย่อมาจาก "molar"

เมื่อคุณทราบศักยภาพของไอออไนเซชัน (i) และความเข้มข้นของโมลาร์ (C) แล้ว คุณจะทราบจำนวนอนุภาคในสารละลาย คุณเชื่อมโยงสิ่งนี้กับแรงดันออสโมติกโดยการคูณด้วยค่าคงที่แรงดัน (R) ซึ่งเท่ากับ 0.0831 บาร์/โมล ^oเค เนื่องจากความดันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ คุณจึงต้องแยกตัวประกอบในสมการด้วย คูณด้วยอุณหภูมิเป็นองศาเคลวินซึ่งเท่ากับอุณหภูมิในหน่วยองศาเซลเซียส บวก 273 สูตรศักยภาพของตัวถูกละลาย (ψs) คือ:

ψs = iCRT

คำนวณหาค่าศักย์ไฟฟ้าของสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ 0.25 โมลาร์ ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส

แคลเซียมคลอไรด์แยกตัวออกเป็นแคลเซียมและคลอรีนไอออนอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นค่าคงที่ไอออไนเซชันของมันคือ 2 และอุณหภูมิในหน่วยองศาเควินคือ (20 + 273) = 293 เค ศักย์ไฟฟ้าละลายจึงเป็น (2 • 0.25 โมล/ลิตร • 0.0831 ลิตร บาร์/โมล K • 293 K)

= 12.17 บาร์