فشار اسمزی محلول را چگونه از مولاریته و دما حساب کنیم؟
برای محاسبه فشار اسمزی، مولاریتهٔ ذرات حل‌شونده را در دمای مطلق و ثابت گازها ضرب کنید؛ اگر حل‌شونده یونی باشد، تعداد یون‌های حاصل از تفکیک نیز باید در مقدار فشار وارد شود.
محاسبه فشار اسمزی محلول؛ از کجا شروع کنیم؟
فشار اسمزی فشاری است که برای متوقف‌کردن عبور حلال از غشای نیمه‌تراوا لازم است و به تعداد ذرات حل‌شده وابسته است، نه جرم مولی آن‌ها به‌تنهایی. رابطهٔ محلول رقیق برابر π=iMRT است؛ در آن π فشار اسمزی، i ضریب شمارش ذرات پس از تفکیک، M مولاریته، R ثابت گازها و T دما برحسب کلوین است.
روش گام‌به‌گام
- ابتدا مقدار مادهٔ حل‌شونده را برحسب مول به دست آورید؛ اگر جرم داده شده است، جرم را بر جرم مولی تقسیم کنید.
- حجم محلول را به لیتر تبدیل کنید و مولاریته را از رابطهٔ M=n/V حساب کنید.
- اگر حل‌شونده مولکولی مانند گلوکز است، i=1 بگیرید؛ اگر نمکی مانند CaCl₂ است، با فرض تفکیک کامل، i=3 در نظر بگیرید.
- دمای سلسیوس را با افزودن ۲۷۳ به کلوین تبدیل کنید؛ قرار دادن مستقیم دمای سلسیوس در رابطه، فشار را نادرست می‌کند.
- مقادیر i، M، R و T را در π=iMRT قرار دهید و واحد فشار را با واحد انتخابی R هماهنگ کنید.
- اگر دو محلول در دمای یکسان مقایسه می‌شوند، به‌جای محاسبهٔ کامل، مقدار iM را مقایسه کنید؛ محلول با iM بزرگ‌تر فشار اسمزی بیشتری دارد.
در دمای ۳۰۰ کلوین، فشار اسمزی محلول ۰٫۲۰ مولار گلوکز را با R=۰٫۰۸۲ لیتر·اتمسفر بر مول·کلوین بیابید. گلوکز در آب به یون تفکیک نمی‌شود، پس i=1 است. بنابراین π=1×0٫۲۰×۰٫۰۸۲×۳۰۰=۴٫۹۲ اتمسفر. اگر همین مولاریته مربوط به CaCl₂ با تفکیک کامل بود، i=3 می‌شد و فشار اسمزی ۱۴٫۷۶ اتمسفر به دست می‌آمد.
چطور این مبحث را مرور کنیم؟
برای کنترل پاسخ، ابتدا بررسی کنید که مقدار i به تعداد ذرات حاصل از یک واحد حل‌شونده مربوط باشد، نه تعداد اتم‌های فرمول. سپس مطمئن شوید دما کلوین، حجم برحسب لیتر و مقدار M برحسب مولار نوشته شده است. در مقایسهٔ دو محلول هم‌دما، نسبت فشارهای اسمزی دقیقاً برابر نسبت iM آن‌هاست.
اشتباه اصلی، استفاده از ضریب تفکیک برای ماده‌ای مولکولی یا شمردن اتم‌ها به‌جای ذرات محلول است. مثلاً برای Al₂(SO₄)₃، در فرض تفکیک کامل، یک واحد فرمولی پنج یون می‌دهد، نه چهارده اتم؛ بنابراین i=5 است.
جمع‌بندی
در مسائل فشار اسمزی، مسیر حل با شمارش درست ذرات آغاز می‌شود: مولاریته را بسازید، ضریب تفکیک را تعیین کنید، دما را به کلوین ببرید و سپس π=iMRT را به کار ببرید. همین ترتیب، تفاوت میان محلول‌های مولکولی و یونی را در پاسخ عددی آشکار می‌کند.
مطالعه مطلب آموزشی مرتبط ←