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浸透圧計の計算

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結合特性は溶液中の不揮発性溶質の影響を研究します。これは浸透圧法 (浸透圧と浸透圧の関係を研究する特性) においても同様です。

浸透圧法の計算にはいくつかの重要な側面が含まれますが、その中で最も関連性があるのは浸透圧です。濃度の低い溶液によって半透膜に及ぼされる力は浸透圧と呼ばれます。つまり、浸透の発生に抵抗する力です。例を参照してください。

浸透圧計の計算 化学

生理食塩水間の浸透の発生
生理食塩水間の浸透の発生

溶液 1 は溶液 2 よりも濃度が低く、つまり、溶液 1 には塩 (NaCl) の量に比べて水の量が多くなります。このため、溶液 1 内の水の一部が半透膜を通過して溶液 2 に向かいます。この現象は浸透と呼ばれるものです。

浸透中、溶液 2 は溶媒の通過を妨げようとして半透膜に力 (浸透圧) を及ぼし始めます。浸透圧はギリシャ文字のパイ（π）で表されます。

分子溶質による計算式

浸透圧法の計算で最もよく使用される式は次のとおりです。

π = MRT

  • π = 浸透圧。

  • M = 濃度（mol/L）。

  • R = 一般的な気体定数 (atm の場合は 0.082、mmHg の場合は 62.3)。

  • T = ケルビン単位の温度。

ヒント:摂氏温度をケルビンに変換するには、その値を 273 に加算するだけです。

この式は、研究対象の溶液中に存在する溶質が分子である場合、つまり、溶質がイオン化または解離を受けない場合にのみ使用されます。

イオン溶質による計算式

溶液がイオン性の不揮発性溶質によって形成されている場合、つまり、イオン化または解離現象が発生している場合、上記の式を次のように使用する必要があります。

π = MRTi

i はヴァント ホフ補正係数であり、次の方程式を使用して計算する必要があります。

i = 1 + α.(q-1)

  • i = ヴァント・ホフ補正係数;

  • α = 溶質のイオン化または解離の度合い。

  • q = 溶液中の溶質によって放出または生成されるイオンの数。

浸透圧計の計算から得られた解釈

  • 等張液

他の溶液と同じ浸透圧を持つ溶液です。

浸透圧計の計算 化学

π1​ = π2

  • 高張液

浸透圧が他の溶液 (溶液 2) よりも高い溶液 (溶液 1) です。

π 1 > π 2

  • 低張液

浸透圧が他の溶液 (溶液 2) よりも低い溶液 (溶液 1) です。

π 1 < π 2

例

1st) (PUC-RS) 0.30 M ブドウ糖溶液は血液の浸透圧に近いため、静脈内注射に使用されることがあります。 37 °C における溶液の浸透圧 (大気中) はいくらですか?

a) 1.00

b) 1.50

c) 1.76

d) 7.63

e) 9.83

演習によって提供されるデータ:

  • 濃度（mol/L） = 0.30 M

  • π = ?

  • 温度 = 37 o C、ただしケルビンでは 310 K に等しい

  • R = 0.082 (演習で圧力単位について言及していない場合に使用される標準)

浸透圧を決定するには、次の式で与えられる値を使用するだけです。

π = MRT

浸透圧計の計算 化学

π = 0.3.0.082.310

π = 7.626気圧

または

π = 約 7.63 atm。

2位) (Hermânio Ometto-SP) 人間の血液の浸透圧は7.8気圧です。この温度で使用する、4 リットルの等張液を調製するのに十分な、水に溶解する必要がある塩化ナトリウムのおおよその質量は次のとおりです。

a) 9g

b) 18g

c) 27g

d) 36g

e) 45g

演習によって提供されるデータ:

  • 溶液量 = 4 L

  • π = 7.8気圧

  • 温度 = 37 o C、ただしケルビンでは 310 K に等しい

  • R = 0.082 (演習で圧力単位について言及していない場合に使用される標準)

  • 溶液中の溶質の質量 = ?

調製した溶液は血液に対して等張であるため、溶液の浸透圧は7.8気圧と考えられます。したがって、塩化ナトリウムの質量を決定するには、次のことを行う必要があります。

ステップ 1:塩化ナトリウムのモル質量を決定します。

これを行うには、各元素の質量に化学式内の原子の数を掛けて、その結果を加算します。

M1 = 1.23 + 1.35.5

浸透圧計の計算 化学

M1 = 23 + 35.5

M 1 = 58.5 g/mol

ステップ 2: NaCl はイオン溶質であるため、NaCl のヴァント ホフ補正係数を決定します。

これを行うには、記載されていないように、塩の解離度が 100% であること、および Na 原子が 1 つしかないため、放出されたイオンの数 (q) が 2 に等しいことを考慮します。 Clの1つ。

i = 1 + (q-1)

i = 1 + 1.(2-1)

i = 1 + 1. (1)

i = 1 + 1

i = 2

ステップ 3:溶質の質量を決定します。

質量を決定するには、次の式で示される値を使用するだけです。この式では、モル濃度を、モル質量と体積の積で割った溶質の質量で置き換えます。

π = m1.RTi
M1.V

7.8 = m1 。 0.082.310.2
58.5.4

58.5.4.7.8 = 50.84m 1

50.84m 1 = 1825.2

浸透圧計の計算 化学

m 1 = 1825.2
50.84

m1 = 35.9g (約)

3rd) (UFMS) 水性媒体中、-23℃の 0.13 mol.L -1グルコース溶液は、27℃の塩化カルシウム溶液と等張です。ヴァント ホフ係数 (i) が [1+?(q-1)] に等しいこと、および塩のイオン解離度が 80% であることがわかっているので、カルシウム溶液中の物質量の濃度を計算します。塩化。回答のために、結果を mmol.L -1で有効数字 2 桁で表します。

この演習では、ブドウ糖と塩化カルシウムという 2 つの溶液からのデータを提示します。

  • グルコース溶液の濃度 (mol/L) = 0.13 mol.L -1

  • ブドウ糖溶液のπ = ?

  • グルコース溶液の温度 = -23 ℃ (ケルビンでは 250 K に等しい)

  • R = 0.082

  • 塩化カルシウム溶液の温度 = 27 o C (ケルビンでは 300 K に等しい)

  • 塩化カルシウム溶液のπ＝？

  • 塩化カルシウムのイオン化または解離度 = 80%

塩化カルシウム物質の量における濃度を決定するには、次のことを行う必要があります。

ステップ 1:グルコース溶液の浸透圧を測定します。

π = MRT

π = 0.13.0.082.250

π = 2.665気圧

グルコース溶液の浸透圧は、塩化カルシウム溶液と等張であるため計算されました。したがって、塩化カルシウムの浸透圧は 2.665 atm となります。

ステップ 2:塩化カルシウムのモル質量の計算。

これを行うには、各元素の質量に化学式内の原子の数を掛けて、その結果を加算します。

M1 = 1.40 + 2.35.5

M1 = 40 + 71

M 1 = 111 g/mol

浸透圧計の計算 化学

ステップ 3: CaCl 2 はイオン溶質であるため、CaCl 2のヴァント ホフ補正係数を決定します。

これを行うには、供給された塩の解離度 (80%) と、解離中に放出される Ca 原子と Cl 原子が 2 つしかないため、放出されるイオン数 (q) の 3 を使用します。 :

i = 1 + (q-1)

i = 1 + 0.8.(3-1)

i = 1 + 0.8。 (2)

i = 1 + 1.6

i = 2.6

ステップ 4:塩化カルシウム溶液の物質量濃度 (mol/L) を計算します。

π = MRTi

2.665 = M.0.082.300.2.6

2.665 = M.63.96

M = 2.665
63.96

M = 0.041666mol/L

または

M = 0.042 mol/L (概算)

浸透圧計の計算 化学

ステップ 5:結果を mmol/L に変換します。

これを行うには、単純に結果を 100 倍します。

M = 0.042 モル/L.1000

M = 42 ミリモル/L