Πώς η συγκέντρωση μιας λύσης επηρεάζει την όσμωση;

Περιεχόμενο

• TL · DR (Πολύ μακρύ;
• Οσμωτική (Υδροστατική) Πίεση
• Σχετικά με την οσμωτική πίεση για να διαλύσει τη συγκέντρωση
• Δοκιμάστε τον εαυτό σας

Η όσμωση είναι μια διαδικασία που συμβαίνει μεταξύ δύο δοχείων που χωρίζονται από ένα ημιδιαπερατό φράγμα. Εάν το φράγμα έχει πόρους αρκετά μεγάλους ώστε να επιτρέπουν μόρια νερού να περάσουν αλλά αρκετά μικρά για να μπλοκάρουν τα μόρια μιας διαλελυμένης ουσίας, το νερό θα ρέει από την πλευρά με τη μικρότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας στην πλευρά με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρις ότου είτε η συγκέντρωση της διαλελυμένης ουσίας είναι ίση και στις δύο πλευρές ή η μεταβολή της πίεσης στην πίεση με την μεγαλύτερη συγκέντρωση υπερβαίνει τη δύναμη που οδηγεί το νερό μέσω του φραγμού. Αυτή η πίεση είναι οσμωτική ή υδροστατική, και ποικίλλει άμεσα με τη διαφορά στη συγκέντρωση διαλυτής ουσίας μεταξύ των δύο πλευρών.

TL · DR (Πολύ μακρύ;

Η οσμωτική πίεση που οδηγεί το νερό σε ένα αδιαπέραστο φράγμα αυξάνεται με τη διαφορά στις συγκεντρώσεις διαλυτής ουσίας σε κάθε πλευρά του φραγμού. Σε διάλυμα με περισσότερες από μία διαλυμένες ουσίες, αθροίστε τις συγκεντρώσεις όλων των διαλελυμένων ουσιών για να προσδιορίσετε τη συνολική συγκέντρωση διαλελυμένης ουσίας. Η οσμωτική πίεση εξαρτάται μόνο από τον αριθμό των σωματιδίων διάλυσης, όχι από τη σύνθεσή τους.

Οσμωτική (Υδροστατική) Πίεση

Η πραγματική μικροσκοπική διαδικασία που κατευθύνει την όσμωση είναι λίγο μυστηριώδης, αλλά οι επιστήμονες την περιγράφουν με αυτόν τον τρόπο: Τα μόρια του νερού είναι μια κατάσταση σταθερής κίνησης και μετακινούνται ελεύθερα σε ένα απεριόριστο δοχείο για να εξισώσουν τη συγκέντρωσή τους. Αν εισάγετε ένα φράγμα στο δοχείο μέσω του οποίου μπορούν να περάσουν, θα το κάνουν. Ωστόσο, εάν η μία πλευρά του φράγματος περιέχει διάλυμα με σωματίδια πολύ μεγάλα για να περάσει από το φράγμα, τα μόρια νερού που διέρχονται από την άλλη πλευρά πρέπει να μοιράζονται χώρο με αυτά. Ο όγκος στην πλευρά με τη διαλυμένη ουσία αυξάνεται μέχρι ο αριθμός των μορίων νερού και στις δύο πλευρές να είναι ίσος.

Η αύξηση της συγκέντρωσης της διαλυμένης ουσίας μειώνει τον διαθέσιμο χώρο για τα μόρια νερού, γεγονός που μειώνει τον αριθμό τους. Αυτό με τη σειρά του αυξάνει την τάση του νερού να ρέει σε αυτή την πλευρά από την άλλη πλευρά. Για να ελαττωθεί ελαφρώς η ανθρωπόμορφη, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στη συγκέντρωση των μορίων νερού, τόσο περισσότερο «θέλουν» να κινηθούν πέρα ​​από το φράγμα στην πλευρά που περιέχει τη διαλυμένη ουσία.

Οι επιστήμονες ονομάζουν αυτή την επιθυμητή οσμωτική πίεση ή την υδροστατική πίεση και μια μετρήσιμη ποσότητα. Τοποθετήστε ένα καπάκι σε ένα άκαμπτο δοχείο για να αποτρέψετε την αλλαγή του όγκου και να μετρήσετε την πίεση που απαιτείται για να κρατήσει το νερό να ανεβαίνει, ενώ μετράτε τη συγκέντρωση της λύσης στην πλευρά με το πιο διαλυμένο. Όταν δεν παρατηρηθεί άλλη αλλαγή στη συγκέντρωση, η πίεση που ασκείστε στο κάλυμμα είναι η οσμωτική πίεση, υποθέτοντας ότι οι συγκεντρώσεις και στις δύο πλευρές δεν έχουν εξισωθεί.

Σχετικά με την οσμωτική πίεση για να διαλύσει τη συγκέντρωση

Στις περισσότερες πραγματικές καταστάσεις, όπως οι ρίζες που αντλούν υγρασία από το έδαφος ή τα κύτταρα που ανταλλάσσουν υγρά με το περιβάλλον τους, υπάρχει μια συγκεκριμένη συγκέντρωση διαλυτών και στις δύο πλευρές ενός ημιπερατού φραγμού, όπως ρίζα ή κυτταρικό τοίχωμα. Η όσμωση εμφανίζεται εφ 'όσον οι συγκεντρώσεις είναι διαφορετικές και η οσμωτική πίεση είναι ευθέως ανάλογη προς τη διαφορά συγκέντρωσης. Με μαθηματικούς όρους:

Ρ = RT (ΔC)

όπου T είναι η θερμοκρασία σε Kelvins, ΔC είναι η διαφορά στις συγκεντρώσεις και R είναι η ιδανική σταθερά αερίου.

Η οσμωτική πίεση δεν εξαρτάται από το μέγεθος των μορίων της διαλελυμένης ουσίας ή τη σύνθεση τους. Εξαρτάται μόνο από το πόσες από αυτές υπάρχουν. Έτσι, αν υπάρχουν περισσότερες από μία διαλυμένες ουσίες σε μια λύση, η οσμωτική πίεση είναι:

Ρ = RT (C₁ + C₂ + ... Γ_n)

όπου C₁ είναι η συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας, και ούτω καθεξής.

Δοκιμάστε τον εαυτό σας

Είναι εύκολο να πάρει μια γρήγορη ιδέα για το αποτέλεσμα της συγκέντρωσης στην οσμωτική πίεση. Ανακατεύουμε μια κουταλιά αλάτι σε ένα ποτήρι νερό και βάζουμε ένα καρότο. Το νερό θα ρέει από το καρότο στο αλμυρό νερό με όσμωση και το καρότο θα φθίνει. Τώρα αυξήστε τη συγκέντρωση άλατος σε δύο ή τρεις κουταλιές της σούπας και καταγράψτε πόσο πιο γρήγορα και εντελώς το καρότο συρρικνώνεται.

Το νερό σε ένα καρότο περιέχει αλάτι και άλλες διαλυμένες ουσίες, οπότε το αντίστροφο θα συμβεί εάν το βυθίσετε σε απεσταγμένο νερό: Το καρότο θα διογκωθεί. Προσθέστε μια μικρή ποσότητα αλατιού και καταγράψτε πόσο λιγότερο χρόνο χρειάζεται για να πρηστεί το καρότο ή αν διογκώνεται στο ίδιο μέγεθος. Εάν το καρότο δεν φουσκώνει ή συρρικνώνεται, έχετε καταφέρει να κάνετε μια λύση που έχει την ίδια συγκέντρωση άλατος με το καρότο.