化學原理啟迪432
Christian Dior Spring Summer 2013 Full Fashion Show
1.
滲透壓是溶液的另一個依數性質colligative
properties。
2.
用半透膜semipermeable
membrane將「溶液」與「純溶劑」分隔開來，半透膜允許「溶劑分子」穿越，不允許「溶質分子」穿越；隨著時間過去，溶液的體積增加，而純溶劑的體積卻減少。
3.
溶劑穿越半透膜流入溶液的行為，稱為滲透osmosis，溶劑不斷穿越半透膜到溶液，使得溶液的水位不斷升高，最後溶液的高度不再改變，代表系統達到平衡；
4.
達到平衡的溶液高度，高於滲透前的溶液高度，由此可知，「滲透後的溶液」的流體靜壓力，高於「純溶劑」的流體靜壓力，增加的壓力稱為滲透壓osmotic pressure。
5.
我們可換個角度，用U型管描述上述現象：
6.
我們可用增加溶液端壓力的方式阻止滲透。阻止滲透的外加壓力，等於溶液的滲透壓 The
pressure that just stops the osmosis is equal to the osmotic pressure of the
solution。
7.
我們繼續解釋U型管模型，在U型管中間有一層半透膜，隔開純溶劑與含有溶質與溶劑的溶液，半透膜允許溶劑分子穿越。
8.
滲透作用一開始，溶劑分子從「純溶劑」流入「溶液」的速率，與溶劑分子從「溶液」流入「純溶劑」的速率不同；滲透作用之初，純溶劑的溶劑粒子佔據大量的半透膜通道，穿越到溶液那裡，這干擾「溶液」的溶劑粒子流往「溶劑」端。
9.
因此，溶劑分子從「溶液」流往「溶劑」的速率，低於，從「溶劑」流往「溶液」的速率。整個程序的淨轉變是溶劑流入溶液，導致溶液體積增加。
10.
當U型管的「溶液」高度上升，會產生額外的壓力，將「溶液」裡的溶劑分子推回「純溶劑」；
11.
最終，純溶劑也上升到能產生足夠壓力的高度，將溶劑分子推回溶液，使得「溶劑分子」，從「溶液」流往「溶劑」，與從「溶劑」流往「溶液」的速率一致，到了這一步，系統達成平衡，U型管兩端的水位不再改變。
12.
就像其他依數性質一樣，滲透壓可用來描述溶液的性質，和判斷溶液的莫耳量。滲透壓十分好用，因為低濃度的溶質即可產生相當大的滲透壓。
13.
實驗顯示，滲透壓與溶液濃度的依賴關係如下方程式：
π＝MRT
在此，π是大氣下的蒸汽壓，M是溶質莫耳濃度，R是氣體定律常數，T是絕對溫度。
14.
【例題】為了判斷某份蛋白質的莫耳量，我們將1.00×10－3g
的蛋白質溶解於水中，製造1.00ml的溶液。在25℃下，溶液的滲透壓是1.12torr，計算蛋白質的莫耳量。
15.
【解題】我們利用方程式
π＝MRT
在此
π＝1.12torr×(1atm/760torr)＝1.47×10－3atm
R＝0.08206 L atm K－1
mol－1
T＝25.0＋273＝298K
特別留意，滲透壓必須轉換成大氣壓力，因為氣體常數的單位是大氣壓力。解開方程式，得到溶質莫耳濃度M
M＝（1.47×10）÷（0.08206
L atm K－1 mol－1）（298K）＝6.01×10－5 mol/L
因為我們是將1.00×10－3g的蛋白質溶解於1.00ml的溶液，所以每公升L溶液的蛋白質是1.00g。
溶液的溶質莫耳濃度是6.01×10－5 mol/L，此濃度來自於1.00×10－3g/ml，或寫成1.00g/L的蛋白質。因此6.01×10－5 mol/L的蛋白質，質量是1.00g；
假設這種蛋白質的莫耳量為xg；由於莫耳量定義是，物質每莫耳的質量，所以，蛋白質莫耳量xg與1mol（每莫耳）的比值，應當等於1g蛋白質與6.01×10－5 mol的比值
（1.00g）÷（6.01×10－5mol）＝xg÷1.00mol
x＝1.66×104
g/mol
蛋白質的莫耳量是1.66×104
g，這個莫耳量看起來非常大，但以蛋白質來說算小。
沒有留言:
張貼留言