द्रावणांच्या परासरणी दाबावरील चर्चा प्रश्नाचे उदाहरण
पेंडाहुलुआन
परासरणी दाब ही रसायनशास्त्र आणि जीवशास्त्रातील एक महत्त्वाची घटना आहे. अर्धपारगम्य पटलातून कमी सांद्रतेच्या द्रावणातून जास्त सांद्रतेच्या द्रावणाकडे होणारा पाण्याचा प्रवाह रोखण्यासाठी आवश्यक असलेल्या दाबाला परासरणी दाब म्हणतात. पेशींमधील जैविक प्रक्रिया, जलशुद्धीकरण आणि औषधनिर्मिती यांसारख्या विविध उपयोगांमध्ये परासरणी दाब समजून घेणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. ही संकल्पना अधिक स्पष्टपणे समजावून सांगण्यासाठी, आपण द्रावणांच्या परासरणी दाबाशी संबंधित अनेक उदाहरणे आणि त्यांची उत्तरे यावर चर्चा करणार आहोत.
प्रश्न १: साखरेच्या द्रावणाच्या परासरणी दाबाची गणना करणे
प्रश्न:
दोन ग्रॅम सुक्रोज (C12H22O11) पाण्यात विरघळवून 500 मिलीलीटर द्रावण तयार केले जाते. 25°C तापमानावर या द्रावणाचा परासरणी दाब किती असेल? (R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1 आणि सुक्रोजचे मोलर वस्तुमान = 342 g/mol वापरा).
चर्चा:
१. द्रावणाची मोलॅरिटी काढा:
मोलॅरिटी (M) = \( \dfrac{\text{द्राव्य पदार्थाच्या मोलची संख्या}}{\text{द्रावणाचे लिटरमधील आकारमान}} \)
सुक्रोजच्या मोलची संख्या = \( \dfrac{2 \text{ ग्रॅम}}{342 \text{ ग्रॅम/मोल}} \) = 0.00585 मोल
द्रावणाचे आकारमान = ५०० मिली = ०.५ लिटर
मोलॅरिटी (M) = \( \dfrac{0.00585 \text{ mol}}{0.5 \text{ L}} \) = 0.0117 M
२. परासरणी दाबाची गणना करणे:
परासरणी दाब (π) = एमआरटी
कुठे:
M = ०.०११७ मोल/लिटर
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 25°C = 298 K (कारण तापमान केल्विनमध्ये असणे आवश्यक आहे)
π = (0.0117 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(298 K)
π = २४.०६३३ atm
म्हणून, सुक्रोज द्रावणाचा परासरणी दाब 0.286 atm आहे.
प्रश्न २: इलेक्ट्रोलाइट द्रावणाचा परासरणी दाब
प्रश्न:
27°C तापमानावर 0.2 M सांद्रता असलेल्या NaCl द्रावणाचा परासरणी दाब किती आहे? (हे ज्ञात आहे की NaCl हा एक विद्युत अपघटनी आहे जो Na+ आणि Cl- मध्ये पूर्णपणे विघटित होतो, ज्यासाठी R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1 आहे)
चर्चा:
१. विघटनाची कोटी मोजा:
NaCl → Na+ + Cl-
NaCl पूर्णपणे विलग झाल्यामुळे, द्रावणातील कणांची एकूण संख्या NaCl च्या मोलच्या दुप्पट असते.
कणांची एकूण संख्या = २ × NaCl च्या मोलची संख्या
२. परासरणी दाबाची गणना करणे:
परासरणी दाब (π) = iMRT
कुठे:
i = 2 (कारण येथे Na+ आणि Cl- असे 2 प्रकारचे आयन आहेत)
M = ०.०११७ मोल/लिटर
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 27°C = 300 K
π = (2)(0.2 mol/L)(0.0821 La·atm·K^-1·mol^-1)(300 K)
π = २४.०६३३ atm
म्हणून, 27°C तापमानावर 0.2 M NaCl द्रावणाचा परासरणी दाब 9.852 atm आहे.
प्रश्न ३: ग्लुकोज आणि फ्रुक्टोज द्रावणांमधील परासरणी दाब
प्रश्न:
१ लिटर पाण्यात १ मोल ग्लुकोज (C6H12O6) आणि १ मोल फ्रुक्टोज (C6H12O6) विरघळवून एक द्रावण तयार केले जाते. ३७°C तापमानाला त्या द्रावणाचा परासरणी दाब किती असेल? (R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1 हे सूत्र वापरा)
चर्चा:
१. मोलची एकूण संख्या मोजा:
एकूण मोलची संख्या = ग्लुकोजचा १ मोल + फ्रुक्टोजचा १ मोल = २ मोल
२. परासरणी दाबाची गणना करणे:
परासरणी दाब (π) = एमआरटी
कुठे:
M = 2 mol/L (कारण 1 लिटर पाण्यात एकूण 2 मोल असतात)
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 = २४.०६३३ atm
म्हणून, 37°C तापमानावर 1 लिटर पाण्यात 1 मोल ग्लुकोज आणि 1 मोल फ्रुक्टोज असलेल्या द्रावणाचा परासरणी दाब 50.942 atm आहे.
प्रश्न ४: दोन नॉन-इलेक्ट्रोलाइट पदार्थांचे मिश्रण
प्रश्न:
२०°C तापमानावर १ लिटर पाण्यात ०.५ मोल युरिया (CO(NH2)2) आणि ०.५ मोल इथेनॉल (C2H5OH) असलेल्या मिश्रणाचा परासरणी दाब किती आहे? (R = ०.०८२१ L·atm·K^-1·mol^-1)
चर्चा:
१. द्रावणातील मोलची एकूण संख्या मोजा:
एकूण मोलची संख्या = ०.५ मोल युरिया + ०.५ मोल इथेनॉल = १ मोल
२. परासरणी दाबाची गणना करणे:
परासरणी दाब (π) = एमआरटी
कुठे:
M = 1 mol/L (कारण 1 लिटर पाण्यात एकूण 1 मोल असतात)
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 = २४.०६३३ atm
म्हणून, 20°C तापमानावर 1 लिटर पाण्यात 0.5 मोल युरिया आणि 0.5 मोल इथेनॉल असलेल्या मिश्रणाचा परासरणी दाब 24.0633 atm आहे.
निष्कर्ष
वरील उदाहरणावरून, विविध परिस्थितींमध्ये परासरणी दाब कसा मोजावा हे आपण समजू शकतो. द्रावणाची संहती, द्राव्याचा प्रकार (विद्युत अपघटनी किंवा अविद्युत अपघटनी) आणि तापमान यांसारख्या घटकांचा परासरणी दाबावर परिणाम होतो. परासरणी दाबामागील गणितीय विश्लेषण हे आदर्श वायू नियमाने निर्धारित केलेल्या मूलभूत तत्त्वांवर अवलंबून असते. या संकल्पनेचे चांगले आकलन झाल्यावर, आपण रसायनशास्त्र आणि जीवशास्त्रातील विविध व्यावहारिक परिस्थितींमध्ये तिचा उपयोग करू शकतो.
