Tabla de Contenidos
आसमाटिक दबाव , ग्रीक अक्षर पाई ( π ) द्वारा दर्शाया गया है, समाधानों का एक संपार्श्विक गुण है जो उस दबाव से मेल खाता है जिसे परासरण को रोकने के लिए एक समाधान पर लागू किया जाना चाहिए । उत्तरार्द्ध में एक अधिक पतला समाधान (या शुद्ध विलायक के जलाशय से) से एक अधिक केंद्रित एक के लिए अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से विलायक का मार्ग होता है।
एक सहसंयोजक गुण होने के नाते, अर्थात्, यह उन कणों के सामूहिक प्रभाव से आता है जो एक समाधान बनाते हैं और उनकी प्रकृति से नहीं, आसमाटिक दबाव की गणना उक्त समाधान की संरचना के ज्ञान से की जा सकती है। दूसरे शब्दों में, यदि हम जानते हैं कि समाधान किस चीज से बना है और सभी घटक कितनी मात्रा में पाए जाते हैं, तो हम आसमाटिक दबाव की गणना कर सकते हैं।
निम्नलिखित खंड में, विभिन्न स्थितियों में आसमाटिक दबाव की गणना के तीन उदाहरण प्रस्तुत किए गए हैं:
- आणविक विलेय या बिना इलेक्ट्रोलाइट वाले घोल में।
- इलेक्ट्रोलाइट समाधान में।
- कई विलेय के साथ विलयन में।
इनमें से किसी भी मामले में, आसमाटिक दबाव की गणना निम्नलिखित समीकरण के उपयोग पर आधारित है:
जहाँ π आसमाटिक दबाव है, R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है, T केल्विन में पूर्ण तापमान है, और M समाधान में मौजूद सभी मुक्त विलेय कणों की मोलर सांद्रता है। यह अंतिम सघनता मौजूद विलेय या विलेय के प्रकार पर निर्भर करती है, और मूल रूप से सभी आसमाटिक रूप से सक्रिय कणों की सांद्रता का योग होता है, जो कि एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली को पार नहीं कर सकते हैं।
तटस्थ आणविक विलेय के मामले में, जो कि इलेक्ट्रोलाइट्स नहीं हैं, M केवल मोलरिटी है। हालांकि, इलेक्ट्रोलाइट्स के मामले में, एम उन आयनों की सांद्रता का प्रतिनिधित्व करता है जो पृथक्करण के माध्यम से बनते हैं और उन अणुओं के होते हैं जो अविभाजित रहते हैं।
चूंकि आयनों और अविघटित अणुओं की सांद्रता पृथक्करण की डिग्री पर निर्भर करती है, और यह पृथक्करण स्थिरांक और विलेय की प्रारंभिक या विश्लेषणात्मक सांद्रता द्वारा निर्धारित किया जाता है, तो आसमाटिक रूप से सक्रिय कणों की कुल सांद्रता संबंधित हो सकती है वांट हॉफ कारक के रूप में ज्ञात कारक से गुणा करके प्रारंभिक सांद्रता , i, जो इस प्रकार दी गई है:
प्रश्न में विलेय के प्रकार के आधार पर इस कारक को विभिन्न तरीकों से निर्धारित किया जा सकता है:
- मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए, जो पूरी तरह से अलग हो जाते हैं, वैंट हॉफ कारक उन आयनों की कुल संख्या के बराबर होता है जो उनके विद्युत आवेशों की परवाह किए बिना अलग हो जाते हैं।
- कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के मामले में, इस कारक को पृथक्करण स्थिरांक के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है, लेकिन यह अलग-अलग तापमानों पर अलग-अलग विलेय के लिए भी सारणीबद्ध है, जो अधिक व्यावहारिक है।
- गैर-इलेक्ट्रोलाइट विलेय या आणविक विलेय के मामले में, कारक केवल 1 है।
इस कारक द्वारा इलेक्ट्रोलाइट की मोलरिटी या विश्लेषणात्मक एकाग्रता को गुणा करने से समाधान में मौजूद आसमाटिक रूप से सक्रिय कणों की वास्तविक सांद्रता होती है, इसलिए आसमाटिक दबाव बना रहता है:
आसमाटिक दबाव की गणना करने के लिए कदम
किसी भी समाधान के आसमाटिक दबाव की गणना निम्न चरणों में संक्षेपित की जा सकती है:
- चरण 1: कथन से डेटा निकालें और आवश्यक इकाई परिवर्तन करें।
- चरण 2: विलेय या विलेय के प्रकार और गुणांक या वांट हॉफ कारक का मान निर्धारित करें।
- चरण 3: विलेय (ओं) की प्रारंभिक मोलरिटी या मोलर सांद्रता की गणना करें।
- चरण 4: आसमाटिक दबाव की गणना करने के लिए सूत्र का उपयोग करें।
अगला, यह दिखाया गया है कि ऊपर वर्णित तीन स्थितियों में आसमाटिक दबाव की गणना करने के लिए इन चरणों का पालन कैसे करें।
केस 1: एक गैर-इलेक्ट्रोलाइट समाधान के आसमाटिक दबाव की गणना
कथन
150.0 एमएल घोल बनाने के लिए पर्याप्त पानी में घुले 30.0 ग्राम ग्लूकोज (C 6 H 12 O 6 ) वाले घोल के 25.0 °C पर आसमाटिक दबाव निर्धारित करें।
चरण # 1: कथन से डेटा निकालें और आवश्यक इकाई परिवर्तन करें।
इस मामले में, तापमान, विलेय का द्रव्यमान और विलयन का आयतन दिया जाता है। तापमान को केल्विन और मात्रा को लीटर में परिवर्तित किया जाना चाहिए (चूंकि मोलरिटी की गणना की जाएगी)।
इसके अलावा, जब तक हमारे पास पहले से ही इसके मोल्स की संख्या नहीं है, हमें हमेशा विलेय के दाढ़ द्रव्यमान की आवश्यकता होती है:
चरण 2: विलेय या विलेय के प्रकार और गुणांक या वांट हॉफ कारक का मान निर्धारित करें।
ग्लूकोज एक तटस्थ आणविक यौगिक है, जिसका अर्थ है कि यह एक गैर-इलेक्ट्रोलाइट है (समाधान में अलग नहीं होता है)। इस कारण से, इसका वांट हॉफ गुणक 1 के बराबर है।
चरण 3: विलेय (ओं) की प्रारंभिक मोलरिटी या मोलर सांद्रता की गणना करें।
चूँकि हमारे पास विलेय का द्रव्यमान, विलयन का आयतन और विलेय का मोलर द्रव्यमान है, इसलिए हमें केवल मोलरिटी सूत्र को लागू करने की आवश्यकता है:
चरण # 4: आसमाटिक दबाव की गणना करने के लिए सूत्र का उपयोग करें।
आसमाटिक दबाव की गणना करने के लिए अब हमारे पास सब कुछ है। जिन इकाइयों में हम दबाव की गणना करना चाहते हैं, उनके आधार पर हम आदर्श गैस स्थिरांक के विभिन्न मूल्यों का उपयोग कर सकते हैं। रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में की जाने वाली अधिकांश गणनाओं के प्रयोजनों के लिए, इस दबाव की गणना वायुमंडल में की जाती है, इसलिए इन इकाइयों में आदर्श गैस स्थिरांक का उपयोग किया जाता है, अर्थात 0.08206 atm.L/mol.K:
केस 2: इलेक्ट्रोलाइट समाधान के आसमाटिक दबाव की गणना
कथन
समाधान के 37.0 डिग्री सेल्सियस पर आसमाटिक दबाव निर्धारित करें जिसमें 0.900 ग्राम सोडियम क्लोराइड (NaCl) प्रति 100.0 एमएल समाधान होता है।
चरण 1: कथन से डेटा निकालें और आवश्यक इकाई परिवर्तन करें।
इस मामले में, तापमान, विलेय का द्रव्यमान और विलयन का आयतन फिर से दिया जाता है। फिर से, तापमान को केल्विन में परिवर्तित किया जाना चाहिए और आयतन को लीटर में और विलेय के दाढ़ द्रव्यमान की गणना की जानी चाहिए:
चरण 2: विलेय या विलेय के प्रकार और गुणांक या वांट हॉफ कारक का मान निर्धारित करें।
सोडियम क्लोराइड एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट है जो जलीय घोल में पूरी तरह से घुल जाता है। हदबंदी प्रतिक्रिया है:
जैसा कि देखा जा सकता है, NaCl की प्रत्येक सूत्र इकाई दो आयनों, एक सोडियम केशन और एक कोराइड आयन को जन्म देती है, और कोई भी असंगठित NaCl इकाई नहीं रहती है। इसलिए, इस विलेय के लिए, वांट हॉफ गुणांक या कारक का मान 2 होता है।
चरण #3: विलेय (ओं) की प्रारंभिक मोलरिटी या मोलर सांद्रता की गणना करें।
जैसा कि पिछले मामले में, हमारे पास विलेय का द्रव्यमान, विलयन का आयतन और विलेय का दाढ़ द्रव्यमान है, इसलिए मोलरिटी निम्न द्वारा दी गई है:
चरण # 4: आसमाटिक दबाव की गणना करने के लिए सूत्र का उपयोग करें।
यह कदम पहले की तरह ही किया जाता है। फिर से, हम वायुमंडल में आसमाटिक दबाव की गणना करेंगे:
केस 3: कई विलेय वाले विलयन के आसमाटिक दबाव की गणना
कथन
निम्न संघटन वाले लैक्टेटिड रिंगर्स विलयन के शरीर के औसत तापमान 37°C पर आसमाटिक दबाव निर्धारित करें:
102.7 एमएम सोडियम क्लोराइड
27.8 एमएम सोडियम लैक्टेट (एनएसी 3 एच 5 ओ 3 )
5.4 मिमी पोटेशियम क्लोराइड
1.8 एमएम कैल्शियम क्लोराइड डाइहाइड्रेट।
आसमाटिक दबाव की गणना करने का यह एक महत्वपूर्ण उदाहरण है, क्योंकि सेरा जैसे ऊपर उद्धृत लैक्टेटेड रिंगर के समाधान को एक विशिष्ट आसमाटिक दबाव के साथ तैयार किया जाना चाहिए। कुछ में रक्त सीरम के समान आसमाटिक दबाव होता है, जबकि अन्य में रोगी की स्थिति के आधार पर उच्च या निम्न आसमाटिक दबाव होता है।
चरण 1: कथन से डेटा निकालें और आवश्यक इकाई परिवर्तन करें।
इस मामले में, हमारे पास चार अलग-अलग विलेय के साथ एक समाधान है। विलेय की सांद्रता सीधे प्रदान की जाती है, लेकिन एमएम (मिलीमोलर) की इकाइयों में इसलिए उन्हें मोलरिटी में बदलना चाहिए। तापमान भी प्रदान किया जाता है, जिसे केल्विन में परिवर्तित किया जाना चाहिए। पहला परिवर्तन 1000 से विभाजित करके किया जाता है।
चरण 2: विलेय या विलेय के प्रकार और गुणांक या वांट हॉफ कारक का मान निर्धारित करें।
सोडियम क्लोराइड, सोडियम लैक्टेट, और पोटेशियम क्लोराइड मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स हैं जो प्रत्येक 2 आयन बनाने के लिए अलग हो जाते हैं, इसलिए उनके वांट हॉफ गुणांक 2 के बराबर होते हैं।
कैल्शियम क्लोराइड के मामले में, हदबंदी प्रतिक्रिया है:
यदि यह पूरी तरह से अलग हो जाता है, तो कुल मिलाकर 3 आयन उत्पन्न होंगे, जो 3 का वांट हॉफ कारक देगा। हालांकि, यह प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया है कि यह विलेय पूरी तरह से अलग नहीं होता है, और इसका कारक 2 से थोड़ा कम है, 7.
चरण 3: विलेय (ओं) की प्रारंभिक मोलरिटी या मोलर सांद्रता की गणना करें।
इस समस्या के लिए यह चरण आवश्यक नहीं है क्योंकि कथन सभी आवश्यक सांद्रता प्रदान करता है।
चरण 4: आसमाटिक दबाव की गणना करने के लिए सूत्र का उपयोग करें।
जब कई विलेय होते हैं, तो कुल आसमाटिक दबाव उनमें से प्रत्येक के योगदान के योग से मेल खाता है। इसे निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है:
जहां योग मौजूद सभी विलेय से अधिक है, चाहे इलेक्ट्रोलाइट हो या गैर-इलेक्ट्रोलाइट। इस योग के परिणाम को आमतौर पर विलयन की परासरणीयता के रूप में जाना जाता है, अर्थात सभी आसमाटिक रूप से सक्रिय कणों की कुल सांद्रता।
चूंकि हमारे पास पहले से ही सभी आवश्यक डेटा हैं, सब कुछ आसमाटिक दबाव की गणना करने के लिए इस सूत्र को लागू करने का मामला है:
संदर्भ
ब्राउन, टी। (2021)। रसायन विज्ञान: केंद्रीय विज्ञान (11वीं संस्करण)। लंदन, इंग्लैंड: पियर्सन एजुकेशन।
कास्त्रो, एस। (2019, 22 फरवरी)। आसमाटिक दबाव सूत्र और हल अभ्यास। https://www.profesor10demates.com/2018/12/presion-osmotica-formula-y-ejercicios-resueltos.html से लिया गया
चांग, आर।, मन्ज़ो, ए। आर।, लोपेज़, पीएस, और हेरांज, जेडआर (2020)। रसायन विज्ञान (10वां संस्करण)। न्यूयॉर्क शहर, एनवाई: मैकग्रा-हिल।
फाउंडेशन फॉर हेल्थ ट्रेनिंग एंड रिसर्च ऑफ द रीजन ऑफ मर्सिया। (रा)। 2.-परासरण और आसमाटिक दबाव के मूल सिद्धांत। प्लास्मेटिक ऑस्मोलैलिटी (OSMP) की गणना। http://www.ffis.es/volviendoalobasico/2principios_bsicos_de_la_smosis_y_la_presin_onctica_clculo_de_la_osmolalidad_plasmtica_osmp.html से पुनर्प्राप्त
युवा। (रा)। इलेक्ट्रोलाइट्स: वैंट हॉफ फैक्टर | प्रोटोकॉल (स्पेनिश में अनुवादित)। https://www.jove.com/science-education/11371/electrolitos-factor-de-van-t-hoff?language=Spanish से लिया गया
तबज़्ज़, यू। (2012, 20 सितंबर)। इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री। https://www.slideshare.net/utabazz/electroquimica-14366482 से लिया गया
