Məhlulların Osmotik Təzyiqi ilə bağlı müzakirə sualının nümunəsi
Pendahuluan
Osmotik təzyiq kimya və biologiyada mühüm bir fenomendir. Bu, suyun yarımkeçirici membran vasitəsilə aşağı konsentrasiyalı məhluldan yüksək konsentrasiyalı məhlula axmasının qarşısını almaq üçün tələb olunan təzyiqdir. Osmotik təzyiqin başa düşülməsi hüceyrələrdəki bioloji proseslər, suyun təmizlənməsi və əczaçılıq dizaynı kimi müxtəlif tətbiqlərdə vacibdir. Bu konsepsiyanı daha aydın şəkildə göstərmək üçün məhlulların osmotik təzyiqi ilə əlaqəli bir neçə nümunə problemi və həlləri müzakirə edəcəyik.
Sual 1: Şəkər Məhlulunun Osmotik Təzyiqinin Hesablanması
Sual:
İki qram saxaroza (C12H22O11) 500 ml həcm yaratmaq üçün suda həll olunur. Bu məhlulun 25°C-də osmotik təzyiqi nə qədərdir? (R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1 və saxarozanın molyar kütləsi = 342 q/mol istifadə edin).
Müzakirə:
1. Məhlulun molarlığını hesablayın:
Molarlıq (M) = \( \dfrac{\text{Həll olan maddənin mol sayı}}{\text{Məhlulun həcmi litrlə}} \)
Saxarozanın mol sayı = \( \dfrac{2 \text{ g}}{342 \text{ g/mol}} \) = 0.00585 mol
Məhlulun həcmi = 500 ml = 0.5 L
Molarlıq (M) = \( \dfrac{0.00585 \text{ mol}}{0.5 \text{ L}} \) = 0.0117 M
2. Osmotik təzyiqin hesablanması:
Osmotik təzyiq (π) = MRT
Harada:
M = 0.0117 mol/L
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 25°C = 298 K (çünki temperatur Kelvinlə ölçülməlidir)
π = (0.0117 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(298 K)
π = 0.286 atm
Beləliklə, saxaroza məhlulunun osmotik təzyiqi 0.286 atm-dir.
Sual 2: Elektrolit məhlulunun osmotik təzyiqi
Sual:
27°C temperaturda 0.2 M konsentrasiyası olan NaCl məhlulunun osmotik təzyiqi nə qədərdir? (Məlumdur ki, NaCl R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1 olduqda tamamilə Na+ və Cl- halına dissosiasiya olunan elektrolitdir)
Müzakirə:
1. Dissosiasiya dərəcəsini hesablayın:
NaCl → Na+ + Cl-
NaCl tamamilə dissosiasiya olunduğundan, məhluldakı hissəciklərin ümumi sayı NaCl molunun ikiqatıdır.
Zərrəciklərin ümumi sayı = 2 × NaCl mollarının sayı
2. Osmotik təzyiqin hesablanması:
Osmotik təzyiq (π) = iMRT
Harada:
i = 2 (çünki 2 növ ion var, Na+ və Cl-)
M = 0.2 mol/L
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 27°C = 300 K
π = (2)(0.2 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(300 K)
π = 9.852 atm
Beləliklə, 27°C-də 0.2 M NaCl məhlulunun osmotik təzyiqi 9.852 atm-dir.
Sual 3: Qlükoza və Fruktoza Məhlullarında Osmotik Təzyiq
Sual:
1 litr suda 1 mol qlükoza (C6H12O6) və 1 mol fruktoza (C6H12O6) həll edilməklə məhlul hazırlanır. 37°C-də məhlulun osmotik təzyiqi nə qədərdir? (R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1 istifadə edin)
Müzakirə:
1. Molların ümumi sayını hesablayın:
Molların ümumi sayı = 1 mol qlükoza + 1 mol fruktoza = 2 mol
2. Osmotik təzyiqin hesablanması:
Osmotik təzyiq (π) = MRT
Harada:
M = 2 mol/L (çünki 1 litr suda cəmi 2 mol var)
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 37°C = 310 K
π = (2 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(310 K)
π = 50.942 atm
Beləliklə, 37°C-də 1 litr suda 1 mol qlükoza və 1 mol fruktoza olan məhlulun osmotik təzyiqi 50.942 atm-dir.
Sual 4: İki Elektrolit Olmayan Maddənin Qarışığı
Sual:
20°C-də 1 litr suda 0.5 mol karbamid (CO(NH2)2) və 0.5 mol etanoldan (C2H5OH) ibarət qarışığın osmotik təzyiqi nə qədərdir? (R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)
Müzakirə:
1. Məhluldakı ümumi mol sayını hesablayın:
Molların ümumi sayı = 0.5 mol karbamid + 0.5 mol etanol = 1 mol
2. Osmotik təzyiqin hesablanması:
Osmotik təzyiq (π) = MRT
Harada:
M = 1 mol/L (çünki 1 litr suda cəmi 1 mol var)
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 20°C = 293 K
π = (1 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(293 K)
π = 24.0633 atm
Beləliklə, 20°C-də 1 litr suda 0.5 mol karbamid və 0.5 mol etanol olan qarışığın osmotik təzyiqi 24.0633 atm-dir.
Nəticə
Yuxarıdakı nümunə məsələsindən müxtəlif şəraitdə osmotik təzyiqin necə hesablanacağını başa düşə bilərik. Osmotik təzyiqə məhlulun konsentrasiyası, həll olan maddənin növü (elektrolit və ya qeyri-elektrolit) və temperatur kimi amillər təsir göstərir. Osmotik təzyiqin arxasındakı riyazi təhlil ideal qaz qanunu ilə diktə edilən fundamental prinsiplərə əsaslanır. Bu konsepsiyanı yaxşı başa düşməklə, onu kimya və biologiyada müxtəlif praktik vəziyyətlərə tətbiq edə bilərik.
