Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Ionisering konstant
- Molekoncentration
- Formel för lösningspotential
- Exempel
Osmos är en viktig process för levande organismer. Det är fenomenet där vatten vandrar över en halvpermeabel barriär från sidan med minsta koncentration av lösta ämnen till den sida som har mest koncentration. Kraften som driver denna process är osmotiskt tryck, och det beror på koncentrationen av löst ämne på båda sidorna av barriären. Ju större skillnad, desto starkare är det osmotiska trycket. Denna skillnad kallas lösta potential, och det beror på temperaturen och antalet partiklar av löst ämne, som du kan beräkna utifrån den molära koncentrationen och en mängd som kallas joniseringskonstanten.
TL; DR (för lång; läste inte)
Lösningspotentialen (ψs) är produkten från joniseringskonstanten (i) för det lösta ämnet, dess molära koncentration (C), temperaturen i Kelvin (T) och en konstant som kallas tryckkonstanten (R). I matematisk form:
ψs = iCRT
Ionisering konstant
När ett löst ämne upplöses i vatten bryts det in i dess komponentjoner, men det kanske inte gör det helt, beroende på dess sammansättning. Joniseringskonstanten, även kallad dissociationskonstanten, är summan av joner till förenade molekyler av lösta ämnen. Med andra ord, det är antalet partiklar det lösta ämnet kommer att göra i vatten. Salter som upplöses fullständigt 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 fram till denna kvantitet, som uttrycks i mol per liter, genom att beräkna antalet mol löst ämne och dividera med lösningsvolymen.
För att hitta antalet mol lösta ämnen, dela vikten på det lösta ämnet med molekylvikten för föreningen. Till exempel har natriumklorid en molekylvikt av 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 löst med volymen av lösningen för att hitta den molära koncentrationen. 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 lösningspotential
När du väl vet joniseringspotentialen (i) och den molära koncentrationen (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 faktorera detta i ekvationen genom att multiplicera med temperaturen i grader Kelvin, vilket är lika med temperaturen i grader Celsius plus 273. Formeln för solut 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 till kalcium- och klorjoner, så att dess joniseringskonstant är 2, och temperaturen i grader Kevin är (20 + 273) = 293 K. Lösningspotentialen är därför (2 • 0,25 mol / liter • 0,0831 liter bar / mol K • 293 K)
= 12,17 staplar.