L'osmosi è un processo vitale per gli organismi viventi. È il fenomeno per cui l'acqua migra attraverso una barriera semi-permeabile dal lato con la minima concentrazione di soluti verso il lato con la massima concentrazione. La forza che guida questo processo è la pressione osmotica e dipende dalla concentrazione di soluto su entrambi i lati della barriera. Più grande è la differenza, più forte è la pressione osmotica. Questa differenza è chiamata potenziale soluto e dipende dalla temperatura e dal numero di particelle di soluto, che è possibile calcolare dalla concentrazione molare e da una quantità chiamata costante di ionizzazione.

TL; DR (Too Long; Didn 't Read)

Il potenziale del soluto (ψs) è il prodotto della costante di ionizzazione (i) del soluto, la sua concentrazione molare (C), la temperatura in Kelvin (T) e una costante chiamata pressione costante (R). In forma matematica:

ψs = iCRT

Costante di ionizzazione

Quando un soluto si dissolve in acqua, si rompe nei suoi ioni componente, ma potrebbe non farlo completamente, a seconda sulla sua composizione. La costante di ionizzazione, detta anche costante di dissociazione, è la somma di ioni a molecole unionizzate di soluto. In altre parole, è il numero di particelle che il soluto farà in acqua. I sali che si dissolvono completamente hanno una costante di ionizzazione di 2. Molecole che rimangono intatte nell'acqua, come saccarosio e glucosio, hanno una costante di ionizzazione di 1.

Concentrazione molare

Determinate la concentrazione di particelle calcolando la concentrazione molare, o molarità. Arrivi a questa quantità, che è espressa in moli per litro, calcolando il numero di moli di soluto e dividendo per il volume di soluzione.

Per trovare il numero di moli di soluto, dividi il peso del soluto dal peso molecolare del composto. Per esempio, il cloruro di sodio ha un peso molecolare di 58 g /mol, quindi se avete un campione di 125 g, avete 125 g ÷ 58 g /mole = 2,16 moli. Ora dividere il numero di moli di soluto dal volume di soluzione per trovare la concentrazione molare. Se sciolga 2,16 moli di cloruro di sodio in 2 litri di acqua, hai una concentrazione molare di 2,16 moli ÷ 2 litri = 1,08 moli per litro. Puoi anche esprimere questo come 1.08 M, dove "M" sta per "molare".

Formula per il potenziale di soluto

Una volta che conosci il potenziale di ionizzazione (i) e la concentrazione molare (C ), sai quante particelle contiene la soluzione. Si collega questo alla pressione osmotica moltiplicando per la costante di pressione (R), che è 0,0831 litri bar /mole ^{oK. Dal momento che la pressione dipende dalla temperatura, devi anche tenerne conto nell'equazione moltiplicando per la temperatura in gradi Kelvin, che è uguale alla temperatura in gradi Celsius più 273. La formula per il potenziale del soluto (ψs) è:}

ψs = iCRT

Esempio

Calcola il potenziale di soluto di una soluzione di cloruro di calcio a 0,25 M a 20 gradi Celsius.

Il calcio cloruro si dissocia completamente in calcio e cloro ioni, quindi la sua costante di ionizzazione è 2, e la temperatura in gradi Kevin è (20 + 273) = 293 K. Il potenziale di soluto è quindi (2 • 0,25 moli /litro • 0,0831 litri bar /mole K • 293 K)

= 12.17 barre.