Wissenschaft

Berechnung des osmotischen Drucks anhand eines Beispielproblems

Der osmotische Druck einer Lösung ist der Mindestdruck, der erforderlich ist, um zu verhindern, dass Wasser über eine semipermeable Membran in sie fließt. Der osmotische Druck spiegelt auch wider, wie leicht Wasser durch Osmose wie über eine Zellmembran in die Lösung gelangen kann. Bei einer verdünnten Lösung folgt der osmotische Druck einer Form des idealen Gasgesetzes und kann berechnet werden, sofern Sie die Konzentration der Lösung und die Temperatur kennen.

Osmotischer Druckproblem

Wie hoch ist der osmotische Druck einer Lösung, die durch Zugabe von 13,65 g Saccharose (C 12 H 22 O 11 ) zu ausreichend Wasser hergestellt wurde, um 250 ml Lösung bei 25 ° C herzustellen?

Lösung:

Osmose und osmotischer Druck hängen zusammen. Osmose ist der Fluss eines Lösungsmittels in eine Lösung durch eine semipermeable Membran. Osmotischer Druck ist der Druck, der den Osmoseprozess stoppt. Osmotischer Druck ist eine kolligative Eigenschaft eines Stoffes, da er von der Konzentration des gelösten Stoffes und nicht von seiner chemischen Natur abhängt.

Der osmotische Druck wird durch die Formel ausgedrückt:

Π=iMRT (beachten Sie, wie er der PV=nRT-Form des idealen Gasgesetzes ähnelt)

wobei
Π der osmotische Druck in atm
i=van ‚t Hoff-Faktor des gelösten Stoffs
M = molare Konzentration in ist mol / L
R=universelle Gaskonstante. 0,08206 L · atm / mol · K
T=absolute Temperatur in K.

Schritt 1, Finden Sie die Konzentration von Saccharose

Überprüfen Sie dazu die Atomgewichte der Elemente in der Verbindung:

Aus dem Periodensystem.
C=12 g / mol
H=1 g / mol
O=16 g / mol

Verwenden Sie die Atomgewichte, um die Molmasse der Verbindung zu ermitteln. Multiplizieren Sie die Indizes in der Formel mit dem Atomgewicht des Elements. Wenn es keinen Index gibt, bedeutet dies, dass ein Atom vorhanden ist.

Molmasse von Saccharose=12 (12) + 22 (1) + 11 (16)
Molmasse von Saccharose=144 + 22 + 176
Molmasse von Saccharose=342

n Saccharose=13,65 g × 1 Mol / 342 g
n Saccharose=0,04 Mol

M Saccharose=n Saccharose / Volumenlösung
M Saccharose=0,04 Mol / (250 ml × 1 l / 1000 ml)
M Saccharose=0,04 mol / 0,25 l
M Saccharose=0,16 mol / l

Schritt 2, Finden Sie die absolute Temperatur

Denken Sie daran, dass die absolute Temperatur immer in Kelvin angegeben wird. Wenn die Temperatur in Celsius oder Fahrenheit angegeben ist, rechnen Sie sie in Kelvin um.

T=° C + 273
T=25 + 273
T=298 K.

Schritt 3: Bestimmen Sie den Van-t-Hoff-Faktor

Saccharose dissoziiert nicht in Wasser; daher ist der van ‚t Hoff-Faktor=1.

Schritt 4: Finden Sie den osmotischen Druck

Um den osmotischen Druck zu ermitteln, geben Sie die Werte in die Gleichung ein.

Π=iMRT
Π=1 x 0,16 mol / l x 0,08206 l · atm / mol · K x 298 K
Π=3,9 atm

Antwort:

Der osmotische Druck der Saccharoselösung beträgt 3,9 atm.

Tipps zur Lösung von Problemen mit osmotischem Druck

Das größte Problem bei der Lösung des Problems besteht darin, den Van’t-Hoff-Faktor zu kennen und die richtigen Einheiten für Terme in der Gleichung zu verwenden. Wenn sich eine Lösung in Wasser löst (z. B. Natriumchlorid), muss entweder der Van’t-Hoff-Faktor angegeben oder nachgeschlagen werden. Arbeiten Sie in Einheiten von Atmosphären für Druck, Kelvin für Temperatur, Mol für Masse und Liter für Volumen. Beobachten Sie signifikante Zahlen, wenn Einheitenumrechnungen erforderlich sind.

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