Osmootne rõhk: mis see on ja kuidas seda arvutada?
Sissejuhatus
Osmootne rõhk on keemiliste süsteemide üks peamisi omadusi. See viitab rõhule, mis on vajalik vee või muu lahuse liikumise peatamiseks läbi poolläbilaskva membraani. See rõhk on seotud aine lahustumisastmega lahuses. Allpool selgitame lähemalt osmootset rõhku ja selle arvutamist.
Mis on osmootne rõhk?
Osmootne rõhk tekib siis, kui lahustuvad osakesed lahustuvad vedelikus, näiteks vees, avaldades membraani terviklikkusele jõudu. Seda rõhku saab mõõta manomeetriga. See jõud on proportsionaalne osakeste kontsentratsiooniga ja seega ka lahustunud aine hulgaga.
Kuidas arvutada osmootset rõhku?
Lahuse osmootset rõhku saab arvutada järgmise valemi abil:
Osmootne rõhk (P) = Lahustunud aine kontsentratsioon (c) x Osmootne konstant (K)
Kus lahustunud aine kontsentratsioon on väljendatud mol/l-des ja osmootne konstant on konstantne väärtus, mis sõltub temperatuurist (K = 0,086, kui mõõdetakse temperatuuril 20 °C).
Arvutamise näide
Kui lahustunud aine on NaCl kontsentratsiooniga 0,01 mol/l, arvutatakse osmootne rõhk järgmiselt:
Osmootne rõhk (P) = 0,01 mol/l x 0,086 K = 0,0086 atmosfääri (atm)
Järeldus
Osmootne rõhk on oluline ja kasulik keemiline mõiste aine lahustumise tugevuse mõõtmiseks lahuses. Osmootset rõhku saab hõlpsalt arvutada näidatud valemi abil.
Osmootne rõhk: mis see on ja kuidas seda arvutada?
Osmootne rõhk on teaduslik mõiste, mis viitab rõhule, mida lahus suletud anumas molekulaarse liikumise tõttu avaldab. See rõhk tuleneb soolalahuse osakeste ja vee puhtuse vahelisest tasakaalutusest. See tasakaalutus põhjustab vee voolamist madalama puhtusastmega lahusest kõrgema puhtusastmega lahusesse. Suletud anumas tekkivat rõhku nimetatakse "osmootseks rõhuks".
Kuidas arvutada osmootset rõhku
Osmootset rõhku saab arvutada kolmel erineval viisil:
- van't-Hoffi meetod: Selle meetodi abil osmootse rõhu arvutamiseks kasutatakse järgmist valemit: osmootne rõhk (Pa) = molaarsus x R x T, kus R on gaasikonstant (0.08206 L atm /mol ° K), T on temperatuur kelvinites ja molaarsus on lahuse kontsentratsioon.
- Võrdlusmeetod: Referentsmeetodit kasutatakse suletud anumas oleva lahuse osmootse rõhu mõõtmiseks. Seda tehakse kahe erineva koostisega lahustega anuma rõhuerinevuse mõõtmise teel. Osmootne rõhk saadakse järgmise võrrandi abil: osmootne rõhk (Pa) = (referentsrõhk – atmosfäärirõhk) / kogumaht.
- Osmomeetri meetod: See meetod kasutab osmootse rõhu mõõtmiseks füüsikalist tööriista. Osmomeeter koosneb seadmest, mille keeduklaasis on võrdluslahus. Osmootset rõhku mõõdetakse manomeetriga, mis on ühendatud digitaalse manomeetriga. Osmootse rõhu ühik on paskal (Pa).
näide
Oletame, et meil on lahus kontsentratsiooniga 12 mol/l ja temperatuuriga 30 °C (303 K). Siis oleks van't-Hoffi meetodil arvutatud osmootne rõhk:
Osmootne rõhk (Pa) = 12 molaarsus x 0.08206 L atm/mol °K x 303 K = 293.77 Pa.
Osmootne rõhk
Osmootne rõhk on rõhutüüp, mis sõltub ainete ebavõrdsest keemilisest kontsentratsioonist kahes või enamas lahuses. See rõhk mängib olulist rolli rakkude kasvus, lihaste kokkutõmbumises ja paljudes teistes bioloogilistes protsessides.
Kuidas mõõdetakse osmootset rõhku?
Osmootset rõhku mõõdetakse ühikuga nimega osmolaalsus, mis viitab osmoolide arvule liitri vedeliku kohta. Seda mõõdetakse osmomeetriga, mis on laboriseade, mida kasutatakse lahuses lahustunud ainete (lahustuvate aatomite ja molekulide) kogusisalduse määramiseks. Tulemust väljendatakse osmolaalsuse ühikutes (osmol/l).
Kuidas arvutatakse osmootset rõhku?
Osmootse rõhu arvutamiseks tuleb kõigepealt arvutada lahuses olevate osmoolide koguarv. Selleks liidetakse lahuse iga komponendi kogus ja korrutatakse see nende kontsentratsiooniga. Näiteks kui 0,5 M lahuses on 50 mooli NaCl, siis on osmoolide arv 50 mooli/l * 0,5 M = 25 osmooli/l. Seejärel kasutage võrrandit PV = nRT/V, kus P on rõhk, n on moolide arv, R on gaasikonstant, T on temperatuur kelvinites ja V on lahuse maht.
Kui olete osmoolide arvu arvutanud, jagage see arv lahuse mahuga. Näiteks kui lahuse maht on 1 liiter, siis on osmootne rõhk 25 osmooli/l * 1 liiter/l = 25 osmooli/l. See on osmootne rõhk.
Osmootse rõhu näited
- Taimerakud Nad paisuvad, kui nende sisemine osmootne rõhk on madalam kui väline osmootne rõhk.
- Loomad Maal elavatel inimestel on sees soolalahus, mis on väliskeskkonnaga isosmootne, mis tähendab, et sisemine ja väline osmootne rõhk on võrdsed.
- Maismaataimed Nad imavad vett oma keskkonnast, tavaliselt juurte kaudu. See vähendab lahustunud ainete kontsentratsiooni nende sisekeskkonnas, mis omakorda suurendab sisemist osmootset rõhku.
Osmootne rõhk on rakubioloogias väga oluline jõud ja elusolendite füsioloogia paremaks mõistmiseks on oluline mõista, kuidas selle väärtust arvutada.