La ósmosis es un proceso vital para los organismos vivos. Es el fenómeno por el cual el agua migra a través de una barrera semipermeable desde el lado con la menor concentración de solutos hacia el lado con mayor concentración. La fuerza que impulsa este proceso es la presión osmótica, y depende de la concentración de soluto en ambos lados de la barrera. Cuanto mayor es la diferencia, más fuerte es la presión osmótica. Esta diferencia se llama potencial de soluto, y depende de la temperatura y del número de partículas de soluto, que se pueden calcular a partir de la concentración molar y una cantidad llamada constante de ionización.

TL; DR (Demasiado largo; 't Read)

El potencial de soluto (ψs) es el producto de la constante de ionización (i) del soluto, su concentración molar (C), la temperatura en Kelvins (T) y una constante llamada presión constante (R). En forma matemática:

ψs = iCRT

Constante de ionización

Cuando un soluto se disuelve en agua, se descompone en sus iones componentes, pero puede no hacerlo completamente, dependiendo en su composición. La constante de ionización, también llamada constante de disociación, es la suma de iones a moléculas de soluto sin unión. En otras palabras, es la cantidad de partículas que el soluto generará en el agua. Las sales que se disuelven completamente tienen una constante de ionización de 2. Las moléculas que permanecen intactas en el agua, como la sacarosa y la glucosa, tienen una constante de ionización de 1.

Concentración molar

Usted determina la concentración de partículas mediante el cálculo de la concentración molar, o molaridad. Llegas a esta cantidad, que se expresa en moles por litro, calculando el número de moles de soluto y dividiendo por el volumen de solución.

Para encontrar la cantidad de moles de soluto, divide el peso del soluto por el peso molecular del compuesto. Por ejemplo, el cloruro de sodio tiene un peso molecular de 58 g /mol, por lo que si tiene una muestra que pesa 125 g, tiene 125 g ÷ 58 g /mol = 2,16 moles. Ahora divide el número de moles de soluto por el volumen de solución para encontrar la concentración molar. Si disuelve 2,16 moles de cloruro de sodio en 2 litros de agua, tiene una concentración molar de 2,16 moles ÷ 2 litros = 1,08 moles por litro. También puede expresar esto como 1.08 M, donde "M" representa "molar".

Fórmula para potencial de soluto

Una vez que conoce el potencial de ionización (i) y la concentración molar (C ), sabes cuántas partículas contiene la solución. Usted relaciona esto con la presión osmótica multiplicando por la constante de presión (R), que es 0.0831 litro bar /mole ^{oK. Como la presión depende de la temperatura, también debes factorizar esto en la ecuación multiplicando por la temperatura en grados Kelvin, que es igual a la temperatura en grados Celsius más 273. La fórmula del potencial de soluto (ψs) es:}

ψs = iCRT

Ejemplo

Calcule el potencial de soluto de una solución 0,25 M de cloruro de calcio a 20 grados Celsius.

El cloruro de calcio se disocia completamente en calcio y cloro iones, entonces su constante de ionización es 2, y la temperatura en grados Kevin es (20 + 273) = 293 K. El potencial de soluto es por lo tanto (2 • 0.25 moles /litro • 0.0831 litro de barra /mol K • 293 K)

= 12.17 bares.