समाधानको ओस्मोटिक प्रेसरमा छलफल प्रश्नको उदाहरण
पेन्डाहुलुआन
रसायन विज्ञान र जीवविज्ञानमा ओस्मोटिक प्रेसर एउटा महत्त्वपूर्ण घटना हो। यो कम सांद्रताको घोलबाट उच्च सांद्रताको घोलमा अर्धपारगम्य झिल्लीमा पानीको प्रवाह रोक्न आवश्यक पर्ने दबाब हो। कोषहरूमा जैविक प्रक्रियाहरू, पानी उपचार, र औषधि डिजाइन जस्ता विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा ओस्मोटिक प्रेसर बुझ्नु महत्त्वपूर्ण छ। यो अवधारणालाई अझ स्पष्ट रूपमा चित्रण गर्न, हामी समाधानहरूको ओस्मोटिक प्रेसरसँग सम्बन्धित धेरै उदाहरण समस्याहरू र समाधानहरू छलफल गर्नेछौं।
प्रश्न १: चिनी घोलको ओस्मोटिक चाप गणना गर्दै
विवरण:
दुई ग्राम सुक्रोज (C12H22O11) पानीमा घोलेर ५०० मिलिलिटरको आयतन बनाइन्छ। २५°C मा यो घोलको ओस्मोटिक चाप कति हुन्छ? (R = ०.०८२१ L·atm·K^-१·mol^-१ र सुक्रोजको मोलर पिण्ड = ३४२ ग्राम/मोल प्रयोग गर्नुहोस्)।
छलफल:
१. घोलको मोलारिटी गणना गर्नुहोस्:
मोलारिटी (M) = \( \dfrac{\text{घुलनशीलको मोलको संख्या}}{\text{घुलनको आयतन लिटरमा}} \)
सुक्रोजको मोलहरूको संख्या = \( \dfrac{2 \text{ g}}{342 \text{ g/mol}} \) = ०.००५८५ मोल
घोलको आयतन = ५०० एमएल = ०.५ लिटर
मोलारिटी (M) = \( \dfrac{0.00585 \text{ mol}}{0.5 \text{ L}} \) = ०.०११७ M
२. ओस्मोटिक प्रेसर गणना गर्दै:
ओस्मोटिक प्रेसर (π) = MRT
कहाँ:
म = ०.०११७ मोल/लिटर
R = ०.०८२१ L atm K^-१ मोल^-१
T = २५°C = २९८ K (किनभने तापक्रम केल्भिनमा हुनुपर्छ)
π = (0.0117 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(298 K)
π = २४.०६३३ एटीएम
त्यसैले, सुक्रोज घोलको ओस्मोटिक चाप ०.२८६ एटीएम हुन्छ।
प्रश्न २: इलेक्ट्रोलाइट घोलको ओस्मोटिक प्रेसर
विवरण:
२७°C को तापक्रममा ०.२ M को सांद्रता भएको NaCl घोलको आसमोटिक चाप कति हुन्छ? (यो ज्ञात छ कि NaCl एक इलेक्ट्रोलाइट हो जुन R = ०.०८२१ L·atm·K^-१·mol^-१ सँग Na+ र Cl- मा पूर्ण रूपमा विघटन हुन्छ)
छलफल:
१. पृथक्करणको डिग्री गणना गर्नुहोस्:
NaCl → Na+ + Cl-
NaCl पूर्ण रूपमा विच्छेदित भएकोले, घोलमा कणहरूको कुल संख्या NaCl को मोलको दोब्बर हुन्छ।
कणहरूको कुल संख्या = २ × NaCl को मोलहरूको संख्या
२. ओस्मोटिक प्रेसर गणना गर्दै:
ओस्मोटिक प्रेसर (π) = iMRT
कहाँ:
i = २ (किनभने त्यहाँ २ प्रकारका आयनहरू छन्, Na+ र Cl-)
म = ०.०११७ मोल/लिटर
R = ०.०८२१ L atm K^-१ मोल^-१
T = २७°C = ३०० K
π = (२)(०.२ मोल/एल)(०.०८२१ ल्याटम·के^-१·मोल^-१)(३०० के)
π = २४.०६३३ एटीएम
त्यसैले, २७°C मा ०.२ M NaCl घोलको आसमोटिक चाप ९.८५२ atm हुन्छ।
प्रश्न ३: ग्लुकोज र फ्रक्टोज घोलमा ओस्मोटिक प्रेसर
विवरण:
१ लिटर पानीमा १ मोल ग्लुकोज (C6H12O6) र १ मोल फ्रुक्टोज (C6H12O6) घोलेर घोल बनाइन्छ। ३७°C मा घोलको आस्मोटिक चाप कति हुन्छ? (R = ०.०८२१ L atm K^-१ मोल^-१ प्रयोग गर्नुहोस्)
छलफल:
१. तिलहरूको कुल संख्या गणना गर्नुहोस्:
जम्मा मोल संख्या = १ मोल ग्लुकोज + १ मोल फ्रुक्टोज = २ मोल
२. ओस्मोटिक प्रेसर गणना गर्दै:
ओस्मोटिक प्रेसर (π) = MRT
कहाँ:
M = २ मोल/लिटर (किनकि १ लिटर पानीमा जम्मा २ मोल हुन्छन्)
R = ०.०८२१ L atm K^-१ मोल^-१
T = २७°C = ३०० K
π = (2 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(310 K)
π = २४.०६३३ एटीएम
त्यसैले, ३७°C मा १ लिटर पानीमा १ मोल ग्लुकोज र १ मोल फ्रुक्टोज भएको घोलको आसमोटिक चाप ५०.९४२ atm हुन्छ।
प्रश्न ४: दुई गैर-इलेक्ट्रोलाइट पदार्थहरूको मिश्रण
विवरण:
२०°C मा १ लिटर पानीमा ०.५ मोल युरिया (CO(NH2)2) र ०.५ मोल इथेनॉल (C2H5OH) मिसाइएको मिश्रणको आसमोटिक चाप कति हुन्छ? (R = ०.०८२१ L·atm·K^-१·mol^-१)
छलफल:
१. घोलमा कुल मोलहरूको संख्या गणना गर्नुहोस्:
जम्मा मोल संख्या = ०.५ मोल युरिया + ०.५ मोल इथेनॉल = १ मोल
२. ओस्मोटिक प्रेसर गणना गर्दै:
ओस्मोटिक प्रेसर (π) = MRT
कहाँ:
M = २ मोल/लिटर (किनकि १ लिटर पानीमा जम्मा २ मोल हुन्छन्)
R = ०.०८२१ L atm K^-१ मोल^-१
T = २७°C = ३०० K
π = (1 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(293 K)
π = २४.०६३३ एटीएम
त्यसैले, २०°C मा १ लिटर पानीमा ०.५ मोल युरिया र ०.५ मोल इथेनॉल भएको मिश्रणको आसमोटिक चाप २४.०६३३ atm हुन्छ।
केसिम्पुलन
माथिको उदाहरण समस्याबाट, हामी विभिन्न अवस्थाहरूमा ओस्मोटिक दबाव कसरी गणना गर्ने भनेर बुझ्न सक्छौं। ओस्मोटिक दबाव समाधान सांद्रता, घुलनशील प्रकार (इलेक्ट्रोलाइट वा गैर-इलेक्ट्रोलाइट), र तापमान जस्ता कारकहरूद्वारा प्रभावित हुन्छ। ओस्मोटिक दबाव पछाडिको गणितीय विश्लेषण आदर्श ग्यास कानून द्वारा निर्देशित आधारभूत सिद्धान्तहरूमा निर्भर गर्दछ। यस अवधारणाको राम्रो बुझाइको साथ, हामी यसलाई रसायन विज्ञान र जीवविज्ञानमा विभिन्न व्यावहारिक परिस्थितिहरूमा लागू गर्न सक्छौं।
