Esempiu di una dumanda di discussione nantu à a pressione osmotica di e soluzioni
Pendahuluan
A pressione osmotica hè un fenomenu impurtante in chimica è biologia. Hè a pressione necessaria per impedisce u flussu di l'acqua attraversu una membrana semipermeabile da una soluzione di bassa concentrazione à una soluzione di alta concentrazione. Capisce a pressione osmotica hè cruciale in una varietà di applicazioni, cum'è i prucessi biologichi in e cellule, u trattamentu di l'acqua è a cuncepzione farmaceutica. Per illustrà stu cuncettu più chjaramente, discuteremu parechji esempi di prublemi è suluzioni ligati à a pressione osmotica di e soluzioni.
Quistione 1: Calculà a pressione osmotica di a suluzione di zuccheru
Quistione:
Dui grammi di saccarosu (C12H22O11) sò dissolti in acqua per fà un vulume di 500 mL. Chì ghjè a pressione osmotica di sta suluzione à 25 °C? (Aduprate R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1 è a massa molare di saccarosu = 342 g/mol).
Discussione:
1. Calcula a molarità di a suluzione:
Molarità (M) = \( \dfrac{\text{Numeru di moli di solutu}}{\text{Volume di suluzione in litri}} \)
Numeru di moli di saccarosu = ( \dfrac{2 \text{ g}}{342 \text{ g/mol}} \) = 0.00585 mol
Volume di suluzione = 500 mL = 0.5 L
Molarità (M) = (0.00585 mol/0.5 L) = 0.0117 M
2. Calculu di a pressione osmotica:
Pressione osmotica (π) = MRT
Induve:
M = 0.0117 mol/L
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 25°C = 298 K (perchè a temperatura deve esse in Kelvin)
π = (0.0117 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(298 K)
π = 0.286 atm
Cusì, a pressione osmotica di a suluzione di saccarosu hè 0.286 atm.
Quistione 2: Pressione osmotica di a suluzione elettrolitica
Quistione:
Chì ghjè a pressione osmotica di una suluzione di NaCl cù una cuncentrazione di 0.2 M à una temperatura di 27 °C? (Si sà chì NaCl hè un elettrolitu chì si dissocia cumpletamente in Na+ è Cl- cù R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)
Discussione:
1. Calcula u gradu di dissociazione:
NaCl → Na+ + Cl-
Siccomu NaCl hè cumpletamente dissociatu, u numeru tutale di particelle in suluzione hè u doppiu di e moli di NaCl.
Numeru tutale di particelle = 2 × numeru di moli di NaCl
2. Calculu di a pressione osmotica:
Pressione osmotica (π) = iMRT
Induve:
i = 2 (perchè ci sò 2 tipi d'ioni, Na+ è 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
Cusì, a pressione osmotica di una suluzione 0.2 M di NaCl à 27 °C hè 9.852 atm.
Quistione 3: Pressione osmotica in soluzioni di glucosiu è fruttosiu
Quistione:
Una suluzione hè fatta dissolvendu 1 mole di glucosiu (C6H12O6) è 1 mole di fruttosiu (C6H12O6) in 1 litru d'acqua. Chì ghjè a pressione osmotica di a suluzione à 37°C? (Aduprate R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1)
Discussione:
1. Calcula u numeru tutale di moli:
Numeru tutale di moli = 1 mole di glucosiu + 1 mole di fruttosiu = 2 moli
2. Calculu di a pressione osmotica:
Pressione osmotica (π) = MRT
Induve:
M = 2 mol/L (perchè ci sò un totale di 2 moli in 1 litru d'acqua)
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
Cusì, a pressione osmotica di una suluzione chì cuntene 1 mole di glucosiu è 1 mole di fruttosiu in 1 litru d'acqua à 37 ° C hè 50.942 atm.
Quistione 4: Mistura di duie sustanze non elettrolitiche
Quistione:
Chì ghjè a pressione osmotica di una mistura cumposta da 0.5 mol d'urea (CO(NH2)2) è 0.5 mol d'etanolu (C2H5OH) in 1 litru d'acqua à 20°C? (R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)
Discussione:
1. Calcula u numeru tutale di moli in a suluzione:
Numeru tutale di moli = 0.5 mol d'urea + 0.5 mol d'etanolu = 1 mol
2. Calculu di a pressione osmotica:
Pressione osmotica (π) = MRT
Induve:
M = 1 mol/L (perchè ci sò un totale di 1 moli in 1 litru d'acqua)
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
Cusì, a pressione osmotica di una mistura chì cuntene 0.5 mol d'urea è 0.5 mol d'etanolu in 1 litru d'acqua à 20 °C hè 24.0633 atm.
Cunclusioni
Da l'esempiu di prublema sopra, pudemu capisce cumu calculà a pressione osmotica in diverse cundizioni. A pressione osmotica hè influenzata da fattori cum'è a cuncentrazione di a suluzione, u tipu di solutu (elettrolitu o non elettrolitu) è a temperatura. L'analisi matematica daretu à a pressione osmotica si basa nantu à principii fundamentali dettati da a lege di u gasu ideale. Cù una bona capiscitura di stu cuncettu, pudemu applicallu à diverse situazioni pratiche in chimica è biologia.
