Μάθημα : Χημεία Προσανατολισμού - Κεφάλαιο 1 - Παρ.1.2

Προσθετικές ονομάζονται οι ιδιότητες των διαλυμάτων οι οποίες δεν εξαρτώνται από τη φύση τη διαλυμένης ουσίας (π.χ. αν είναι ιοντική, μοριακή κλπ) αλλά από την ποσότητα των διαλυμένων σωματιδίων (μορίων ή ιόντων) που υπάρχουν στο διάλυμα.

Αν και η φύση της διαλυμένης ουσίας δεν παίζει ρόλο, ωστόσο δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι ενώ στα μοριακά διαλύματα (η διαλυμένη ουσία είναι σε μορφή μορίου) 1 mol ουσίας δίνει N_A μόρια, στα ιοντικά διαλύματα η ποσότητα των σωματιδίων είναι μεγαλύτερη λόγω του ιοντισμού. Π.χ. 1 mol ΝaCl δίνει 2Ν­_Α ιόντα (ΝaCl -> Na⁺ + Cl^- ), το 1 mol Ca(NO₃)₂ δίνει 3Ν_Α ιόντα [Ca(NO₃)₂ -> Ca⁺² + 2NO₃^- ] κλπ.

Προσθετικές ιδιότητες είναι οι:

  Η ελάττωση της τάσης ατμών του διαλύτη. (Σε ένα κλειστό δοχείο που περιέχει ένα υγρό διάλυμα και ατμούς του διαλύτη σε ισορροπία, η ποσότητα του διαλύτη που είναι στην άερια φάση είναι μικρότερη όσο πιο πυκνό είναι το διάλυμα)

  Η ανύψωση του Σημείου Βρασμού του διαλύτη. (Όσο πιο πυκνό είναι ένα διάλυμα τόσο αυξάνεται η θερμοκρασία στην οποία βράζει).

  Η Ταπείνωση του Σημείου Τήξεως του διαλύτη. (Όσο πιο πυκνό είναι ένα διάλυμα τόσο μειώνεται η θερμοκρασία στην οποία στερεοποιείται).

  Η Ωσμωτική Πίεση.

Σε ένα διάλυμα τα σωματίδια της διαλυμένης ουσίας βρίσκονται ομοιόμορφα κατανεμημένα λόγω του φαινομένου της διάχυσης, κατά το οποίο σωματίδια διαλυμένης ουσίας μετακινούνται από τα πυκνότερα σημεία του διαλύματος στα αραιώτερα μέχρι να επιτευχθεί η ομοιομορφία.

Όταν δυο διαλύματα διαφορετικής συγκέντρωσης χωρίζονται μέσω ημιπερατής μεμβράνης, η οποία επιτρέπει μόνο σε μόρια του διαλύτη να περάσουν από μέσα της, η διάχυση παρεμποδίζεται και παρατηρείται το φαινόμενο της ώσμωσης.

Σημείωση: Μπορείτε να επιλέξετε υπότιτλους και αυτόματη μετάφραση στα ελληνικά, η μετάφραση είναι ανεκτή.

Ώσμωση ονομάζεται η μεταφορά μορίων του διαλύτη διαμέσου ημιπερατής μεμβράνης από το αραιώτερο στο πυκνότερο διάλυμα έως ότου οι συγκεντρώσεις των δυο διαλυμάτων να γίνουν ίσες.

Το ίδιο μπορεί να συμβεί όταν διαχωρίζεται ένα διάλυμα από καθαρό διαλύτη. Σε αυτή την περίπτωση καθώς δεν πρόκειται ποτέ να εξισωθούν διάλυμα και διαλύτης θα έπρεπε να περάσει εξολοκλήρου ο διαλύτης μέσω της μεμβράνης στο διάλυμα. Σε αυτή την περίπτωση βέβαια ποτέ δεν θα εξισωθούν οι συγκεντρώσεις, όμως η διαφορά πίεσης θα σταματήσει το φαινόμενο καθώς ωθεί όλο και περισσότερο τα μόρια του διαλύτη προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ωσμωτική πίεση ονομάζεται η πίεση που πρέπει να ασκήσουμε εξωτερικά στην επιφάνεια ενός διαλύματος το οποίο διαχωρίζεται από καθαρό διαλύτη μέσω ημιπερατής μεμβράνης ώστε να μην παρατηρηθεί ώσμωση.

Η ωσμωτική πίεση Π υπολογίζεται από τον τύπο:              Π = C·R·T

Όπου C η συγκέντρωση του διαλύματος σε Μ, Τ η θερμοκρασία σε Κ και R σταθερά των ιδανικών αερίων (R=0,082 L·Atm/mol·K)

Η ώσμωση ανάμεσα σε δυο διαλύματα σταματάει όταν οι ωσμωτικές πιέσεις τους γίνουν ίσες.

1. Να κατατάξετε τα παρακάτω διαλύματα κατά αυξανόμενη ωσμωτική πίεση.

Α. Διάλυμα C₆H₁₂O₆ 0,2M                       B. Διάλυμα C₆H₁₂O₆ 18% w/v  

Γ. Διάλυμα C₁₂H₂₂O₁₁ 0,1M                      Δ. . Διάλυμα C₁₂H₂₂O₁₁ 18% w/v

2. Να κατατάξετε τα παρακάτω διαλύματα κατά αυξανόμενη ωσμωτική πίεση.

Α. Διάλυμα KBr 0,3M                               B. Διάλυμα Νa₂S 0,3Μ             

Γ. Διάλυμα Al(NO₃)₃ 0,2M                      Δ. Διάλυμα C₆H₁₂O₆ 0,7M

3. Στο ορθογώνιο δοχείο του σχήματος δυο διαλύματα χωρίζονται με κινητή ημιπερατή μεμβράνη. Το διάλυμα Α είναι μοριακό και περιέχει 90g C₆H₁₂O₆ και 171g C₁₂H₂₂O₁₁. Το διάλυμα Β είναι ιοντικό και περιέχει 225g ΝaI. Στο δοχείο λαμβάνει χώρα ώσμωση. Όταν το φαινόμενο σταματήσει ποια θα είναι η τελική θέση της μεμβράνης στο δοχείο;

4. Σε καθένα από τα παρακάτω ζεύγη διαλυμάτων, να τα χαρακτηρίσετε ως, υπερτονικό/υποτονικό ή ισοτονικά.

   α.           Δ/μα CH₃OH 0,1Μ                      -                            Δ/μα CH₃ONa 0,1Μ

   β.           Δ/μα NaCl O,1M                         -                            Δ/μα CaCl₂ 0,1Μ

   γ.            Δ/μα CaSO₄ 0,1M                      -                            Δ/μα Νa₂SO₄ 0,1M

   δ.           Δ/μα BaCl₂ 0,1M                        -                            Δ/μα ΝaCl 0,2M

   ε.            Δ/μα CH₃-CH₂-OH 0,2M             -                            Δ/μα KNO₃ 0,1M

   στ.         Δ/μα LiCl 0,4M                           -                            Δ/μα Ca(ClO₄)₂ 0,2M

   ζ.            Δ/μα C₆H₁₂O₆ 0,1Μ                   -                            Δ/μα C₁₂H₂₂O₁₁ 0,1M

   η            Δ/μα MgCl₂ 0,2M                        -                            Δ/μα LiBr 0,3M

5. Tο ορθογώνιο δοχείο του σχήματος χωρίζεται στη μέση με κινητή ημιπερατή μεμβράνη και είναι γεμάτο με καθαρό νερό. Προς ποια πλευρά θα μετακινηθεί η μεμβράνη (αν μετακινηθεί), αν προσθέσουμε:

   α. Στην Α  58,5g NaCl και στη Β 75,5g KCl.

   β. Στην Α 58,5g NaCl και στην 58,5g KCl.

   γ. Στην Α 3,2g CH₃OH και στην Β 4,6g CH₃CH₂OH.

   δ. Στην Α 15,6g LiBr και στην Β 20g CaBr₂.

   ε. Στην Α 0,1 mol Ca(ClO₄)₂ και στην Β 0,1 mol KClO₄.

   Δίνονται τα A_r: Η=1, Li=7, C=12, Ο=16, Na=23, Cl=35,5, K=39, Ca=40, Br=80, Ι=127.

Η Ώσμωση (όπως και η διάχυση) παίζει ζωτικό ρόλο στην λειτουργία όλων των βιολογικών συστημάτων, καθώς οι πλασματικές μεμβράνες των κυττάρων είναι ημιπερατές. Η μεταφορά ουσιών με ώσμωση ή διάχυση αποτελούν παθητικούς τρόπους μεταφοράς καθώς δεν απαιτείται κατανάλωση ενέργειας. Μέσω διάχυσης για παράδειγμα γίνεται η μεταφορά οξυγόνου και απομάκρυση διοξειδίου του άνθρακα από τα κύτταρα.

Την επίδραση της Ώσμωσης μπορούμε να παρατηρήσουμε στη μορφή των ερυθρών αιμοσφαιρίων όταν αυτά τοποθετηθούν σε υποτονικό διάλυμα (δηλαδή μικρότερης ωσμωτικής πίεσης σε σχέση το εσωτερικό του κυττάρου), όπου παρατηρείται εισροή νερού στο κύτταρο που μπορεί να οδηγήσει και στην διάρρηξη της μεμβράνης του ή σε υπέρτονο διάλυμα (μεγαλύτερης ωσμωτικής πίεσης) όπου παρατηρείται συρρίκνωση του κυττάρου καθώς νερό εξέρχεται από αυτό.

Έτσι για παράδειγμα ο ορός με τον οποίο χορηγούνται ενδοφλεβίως θρεπτικές ουσίες και νερό στους ασθενείς πρέπει να είναι ισοτονικό διάλυμα ώστε να μην επηρεάζει τη μορφή των ερυθροκυττάρων.

Ένα άλλο παράδειγμα είναι η μεταφορά του νερού από τις ρίζες του φυτού προς τον κορμό και τα φύλλα, κινούμενο ενάντια στην βαρύτητα.