Berechnung des osmotischen Drucks

Der osmotische Druck einer Lösung ist der Mindestdruck, der erforderlich ist, um zu verhindern, dass Wasser über eine semipermeable Membran in die Lösung fließt. Der osmotische Druck gibt auch an, wie schnell Wasser über 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.

Osmotisches Druckproblem

Wie hoch ist der osmotische Druck einer Lösung, die durch Zugabe von 13,65 g Saccharose (C₁₂H₂₂Ö₁₁) zu genügend Wasser geben, 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 (beachte, wie es der PV = nRT-Form des idealen Gasgesetzes ähnelt)
wo
Π ist der osmotische Druck in atm
i = van 't Hoff Faktor des gelösten Stoffes
M = molare Konzentration in mol / l
R = universelle Gaskonstante = 0,08206 L · atm / mol · K
T = absolute Temperatur in K

Schritt 1: Finden Sie die Konzentration von Saccharose

Sehen Sie sich dazu die Atomgewichte der Elemente in der Verbindung an:
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/Volumen_Lösung
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: Absolute Temperatur ermitteln

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 'Hoffnungsfaktor

Saccharose dissoziiert nicht in Wasser; deshalb ist der van 't Hoff Faktor = 1.

Schritt 4: Finden Sie den osmotischen Druck

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

Π = iMRT
Π = 1 · 0,16 Mol / L · 0,08206 L · Atm / Mol · K · 298 K
Π = 3,9 atm
Antworten:
Der osmotische Druck der Saccharoselösung beträgt 3,9 atm.

Tipps zur Lösung von Problemen mit dem osmotischen 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. Achten Sie auf wichtige Zahlen, wenn Einheitenumrechnungen erforderlich sind.