Osmolarność: Formuła, jak to obliczyć i różnica z osmolalnością
Osmolarność jest parametrem, który mierzy stężenie związku chemicznego w litrze roztworu, o ile przyczynia się do właściwości koligatywnej znanej jako ciśnienie osmotyczne wspomnianego roztworu.
W tym sensie ciśnienie osmotyczne roztworu odnosi się do ilości ciśnienia potrzebnego do spowolnienia procesu osmozy, który jest zdefiniowany jako selektywne przejście cząstek rozpuszczalnika za pomocą półprzepuszczalnej lub porowatej membrany z roztworu mniejszej koncentracji do bardziej skoncentrowanej.
Ponadto jednostką używaną do wyrażania ilości cząstek substancji rozpuszczonej jest osmol (którego symbolem jest Osm), który nie jest częścią Międzynarodowego Systemu Jednostek (SI), który jest używany w prawie całym świecie. Stężenie substancji rozpuszczonej w roztworze określa się w jednostkach Osmoli na litr (Osm / l).
Formuła
Jak wcześniej wspomniano, osmolarność (znana również jako stężenie osmotyczne) jest wyrażona w jednostkach zdefiniowanych jako Osm / l. Wynika to z jego związku z określeniem ciśnienia osmotycznego i pomiaru dyfuzji rozpuszczalnika przez osmozę.
W praktyce stężenie osmotyczne można określić jako wielkość fizyczną za pomocą osmometru.
Osmometr jest narzędziem wykorzystywanym do pomiaru ciśnienia osmotycznego roztworu, a także do określania innych właściwości koligatywnych (takich jak ciśnienie pary, wzrost temperatury wrzenia lub obniżenie temperatury krzepnięcia) w celu uzyskania wartości osmolarności roztworu.
W ten sposób do obliczenia tego parametru pomiarowego stosuje się przedstawiony poniżej wzór, który uwzględnia wszystkie czynniki, które mogą mieć wpływ na tę właściwość.
Osmolarność = Σφ i n i C i
W tym równaniu osmolarność jest ustalana jako suma wynikająca z mnożenia wszystkich wartości uzyskanych z trzech różnych parametrów, które zostaną zdefiniowane poniżej.
Definicja zmiennych w formule osmolarności
Na pierwszym miejscu jest współczynnik osmotyczny, reprezentowany przez grecką literę φ (phi), która wyjaśnia, jak daleko odsuwa się rozwiązanie idealnego zachowania lub, innymi słowy, stopień nieidealności, którą substancja rozpuszczona manifestuje w roztworze.
W najprostszy sposób φ odnosi się do stopnia dysocjacji substancji rozpuszczonej, który może mieć wartość od zera do jednego, gdzie maksymalna wartość jednostki reprezentuje dysocjację 100%; to jest absolutne.
W niektórych przypadkach - takich jak sacharoza - wartość ta przekracza jedność; podczas gdy w innych przypadkach, takich jak sole, wpływ oddziaływań elektrostatycznych lub sił powoduje współczynnik osmotyczny o wartości mniejszej niż jedność, nawet jeśli wystąpi absolutna dysocjacja.
Z drugiej strony, wartość n wskazuje ilość cząstek, w których cząsteczka może zostać zdysocjowana. W przypadku gatunków jonowych jako przykład podano chlorek sodu (NaCl), którego wartość n jest równa dwa; podczas gdy w niezjonizowanej cząsteczce glukozy wartość n jest równa jeden.
Wreszcie, wartość c oznacza stężenie substancji rozpuszczonej, wyrażone w jednostkach molowych; a indeks dolny i odnosi się do tożsamości określonej substancji rozpuszczonej, ale musi być taki sam, gdy mnożymy trzy wspomniane powyżej czynniki, a tym samym otrzymujemy osmolarność.
Jak to obliczyć?
W przypadku związku jonowego KBr (znanego jako bromek potasu), jeśli masz roztwór o stężeniu równym 1 mol / l KBr w wodzie, wnioskuje się, że ma on osmolarność równą 2 osmol / l.
Wynika to z jego silnego charakteru elektrolitowego, który sprzyja jego całkowitej dysocjacji w wodzie i pozwala na uwolnienie dwóch niezależnych jonów (K + i Br-), które mają pewien ładunek elektryczny, tak że każdy mol KBr jest równoważny dwóm osmolom w rozwiązanie
Analogicznie, dla roztworu o stężeniu równym 1 mol / l BaCl2 (znanego jako chlorek baru) w wodzie, osmolarność wynosi 3 osmol / l.
Dzieje się tak, ponieważ uwalniane są trzy niezależne jony: jeden jon Ba2 + i dwa jony Cl-. Następnie każdy mol BaCl2 jest równoważny trzem osmolom w roztworze.
Z drugiej strony, gatunki niejonowe nie ulegają takiej dysocjacji i tworzą pojedynczy osmol na każdy mol substancji rozpuszczonej. W przypadku roztworu glukozy o stężeniu równym 1 mol / l jest to 1 osmol / l roztworu.
Różnice między osmolarnością a osmolalnością
Osmol definiuje się jako liczbę cząstek rozpuszczonych w objętości równej 22, 4 l rozpuszczalnika, poddanej temperaturze 0 ° C i powodującej wytwarzanie ciśnienia osmotycznego równego 1 atm. Należy zauważyć, że cząstki te są uważane za aktywne osmotycznie.
W tym sensie właściwości znane jako osmolarność i osmolalność odnoszą się do tego samego pomiaru: stężenia substancji rozpuszczonej w roztworze lub, inaczej mówiąc, zawartości całkowitych cząstek substancji rozpuszczonej w roztworze.
Podstawowa różnica ustalona między osmolarnością a osmolalnością występuje w jednostkach, w których każdy jest reprezentowany:
Osmolarność wyraża się jako ilość substancji na objętość roztworu (tj. Osmol / l), podczas gdy osmolalność wyraża się w ilości substancji na masę rozpuszczalnika (tj. Osmol / kg roztworu).
W praktyce oba parametry są używane w sposób obojętny, nawet przejawiający się w różnych jednostkach, ze względu na fakt, że istnieje nieistotna różnica między całkowitymi wielkościami różnych pomiarów.
