science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe beïnvloedt de concentratie van een oplossing osmose?

Osmose is een proces dat plaatsvindt tussen twee containers gescheiden door een semi-permeabele barrière. Als de barrière poriën heeft die groot genoeg zijn om watermoleculen te laten passeren, maar klein genoeg om de moleculen van een opgeloste stof te blokkeren, zal water van de zijkant met de kleinere concentratie opgeloste stof naar de kant met de grotere concentratie stromen. Dit proces gaat door totdat de concentratie opgeloste stof aan beide zijden gelijk is of de druk die weerstand biedt aan volumeverandering aan de kant met de grotere concentratie de kracht overschrijdt die het water door de barrière drijft. Deze druk is osmotische of hydrostatische druk en varieert direct met het verschil in opgeloste stofconcentratie tussen de twee zijden.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De osmotische druk het drijven van water over een ondoordringbare barrière neemt toe met het verschil in opgeloste stofconcentraties aan beide zijden van de barrière. Som in een oplossing met meer dan één opgeloste stof de concentraties van alle opgeloste stoffen op om de totale opgeloste stofconcentratie te bepalen. Osmotische druk hangt alleen af van het aantal opgeloste deeltjes, niet van hun samenstelling.
Osmotische (hydrostatische) druk

Het feitelijke microscopische proces dat osmose aandrijft, is een beetje mysterieus, maar wetenschappers beschrijven het op deze manier: water moleculen zijn een staat van constante beweging, en ze migreren vrij door een onbeperkte container om hun concentratie gelijk te maken. Als u een barrière in de container plaatst waardoor ze kunnen passeren, zullen ze dit doen. Als echter één kant van de barrière een oplossing bevat met deeltjes die te groot zijn om door de barrière te komen, moeten de watermoleculen die door de andere kant passeren de ruimte met hen delen. Het volume aan de zijde met de opgeloste stof neemt toe totdat het aantal watermoleculen aan beide zijden gelijk is.

Door de concentratie van opgeloste stof te vergroten, vermindert de beschikbare ruimte voor watermoleculen, wat hun aantal vermindert. Dit verhoogt op zijn beurt de neiging van het water om vanaf die andere kant in die kant te stromen. Om enigszins te antropomorfiseren, hoe groter het verschil in concentratie van watermoleculen, hoe meer ze "willen" bewegen over de barrière naar de kant met de opgeloste stof.

Wetenschappers noemen dit hunkeren naar osmotische druk of hydrostatische druk, en het is een meetbare hoeveelheid. Plaats een deksel op een stijve container om te voorkomen dat het volume verandert en meet de druk die nodig is om te voorkomen dat het water stijgt, terwijl u de concentratie van de oplossing meet aan de kant met de meest opgeloste stof. Wanneer er geen verdere verandering in concentratie optreedt, is de druk die u op de hoes uitoefent de osmotische druk, ervan uitgaande dat de concentraties aan beide zijden niet gelijk zijn.
Osmotische druk relateren aan opgeloste concentratie

echte situaties, zoals wortels die vocht uit de grond trekken of cellen vloeistoffen uitwisselen met hun omgeving, bestaat een bepaalde concentratie opgeloste stoffen aan beide zijden van een semi-permeabele barrière, zoals een wortel of celwand. Osmose treedt op zolang de concentraties verschillen en de osmotische druk recht evenredig is met het concentratieverschil. In wiskundige termen:

P \u003d RT (∆C)

waarbij T de temperatuur in Kelvin is, ∆C is het verschil in concentraties en R is de ideale gasconstante.

Osmotische druk hangt niet af van de grootte van de opgeloste moleculen of hun samenstelling. Het hangt er maar vanaf hoeveel er zijn. Dus als er meer dan één opgeloste stof in een oplossing aanwezig is, is de osmotische druk:

P \u003d RT (C 1 + C 2 + ... C n)

waarbij C 1 de concentratie van opgeloste stof is, enzovoort.
Test het zelf

Het is gemakkelijk om een snel idee te krijgen van het effect van concentratie op osmotische druk. Meng een eetlepel zout in een glas water en doe er een wortel in. Water stroomt uit de wortel in het zoute water door osmose en de wortel zal verschrompelen. Verhoog nu de zoutconcentratie naar twee of drie eetlepels en noteer hoeveel sneller en volledig de wortel verschrompelt.

Het water in een wortel bevat zout en andere opgeloste stoffen, dus het omgekeerde zal gebeuren als je het in gedistilleerd onderdompelt "water: The carrot will swell.", 3, [[Voeg een kleine hoeveelheid zout toe en noteer hoeveel minder tijd het duurt voordat de wortel opzwelt of dat deze even groot wordt. Als de wortel niet zwelt of verschrompelt, is het je gelukt om een oplossing te maken met dezelfde zoutconcentratie als de wortel.