Osmos är en vital process för levande organismer. Det är fenomenet där vatten strömmar över en semi-permeabel barriär från sidan med den minsta koncentrationen av lösta ämnen till den mest koncentrerade sidan. Kraften som driver denna process är osmotiskt tryck, och det beror på koncentrationen av lösningsmedel på båda sidor av barriären. Ju större skillnaden desto starkare är det osmotiska trycket. Denna skillnad kallas löpt potential, och det beror på temperatur och antal partiklar av lösta ämnen, som du kan beräkna från den molära koncentrationen och en mängd som kallas joniseringskonstanten.

TL; DR (För länge; Didn 't Read)

Lösningsmotståndet (ψs) är produkten av joniseringskonstanten (i) av lösningsmedlet, dess molära koncentration (C), temperaturen i Kelvins (T) och en konstant kallad trycket konstant (R). I matematisk form:

ψs = iCRT

Joniserings Konstant

När ett lösta löses i vatten, bryter det in i dess komponentjoner, men det kanske inte gör det helt, beroende på på dess sammansättning. Joneringskonstanten, även kallad dissociationskonstanten, är summan av joner till fackförenade molekyler av lösningsmedel. Med andra ord är det antalet partiklar som lösningen kommer att göra i vatten. Salter som upplöses helt har en joniseringskonstant av 2. Molekyler som förblir intakta i vatten, såsom sackaros och glukos, har en joniseringskonstant av 1.

Molärkoncentration

Du bestämmer koncentrationen av partiklar genom att beräkna molär koncentration eller molaritet. Du kommer fram till den här kvantiteten, vilken uttrycks i mol per liter, genom att beräkna antalet moler av lösningsmedel och dela upp i volymen av lösning.

För att hitta antalet mol av lösta, dela upp vikten av löses genom molekylvikten av föreningen. Exempelvis 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 moler av lösningsmedel med volymen lösning för att hitta den molära koncentrationen. Om du löser upp 2,16 mol natriumklorid i 2 liter vatten har du en molär koncentration av 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 lösningsmotential

När du känner till joniseringspotentialen (i) och den molära koncentrationen (C ), du vet 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 temperatur måste du också faktor detta i ekvationen genom att multiplicera med temperaturen i grader Kelvin, vilket är lika med temperaturen i grader Celsius plus 273. Formeln för lösningsmotståndet (ψs) är:}

ψs = iCRT

Exempel

Beräkna lösningsmedlets potential av en 0,25 M lösning av kalciumklorid vid 20 grader Celsius.

Kalciumklorid dissocierar helt till kalcium och klor joner, så dess joniseringskonstant är 2, och temperaturen i grader Kevin är (20 + 273) = 293 K. Löslighetspotentialen är därför (2 • 0,25 mol /liter • 0,0831 liter bar /mol K • 293 K) >

= 12.17 barer.