Osmolarity: สูตรวิธีการคำนวณและความแตกต่างกับ Osmolality

Osmolarity เป็นพารามิเตอร์ที่ใช้วัดความเข้มข้นของสารประกอบทางเคมีในสารละลายหนึ่งลิตรตราบใดที่มันก่อให้เกิดคุณสมบัติการยุบตัวที่เรียกว่าแรงดันออสโมติกของสารละลายดังกล่าว

ในแง่นี้ความดันออสโมติกของการแก้ปัญหาหมายถึงปริมาณของความดันที่จำเป็นในการชะลอกระบวนการออสโมซิสซึ่งถูกกำหนดให้เป็นทางเลือกของอนุภาคตัวทำละลายโดยวิธีเยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งสังเคราะห์หรือมีรูพรุนจากสารละลาย ความเข้มข้นที่น้อยลงไปที่ความเข้มข้นที่มากขึ้น

นอกจากนี้หน่วยที่ใช้ในการแสดงปริมาณของตัวถูกละลายคือ osmol (ซึ่งมีสัญลักษณ์คือ Osm) ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของระบบระหว่างประเทศของหน่วย (SI) ที่ใช้ในเกือบทั่วโลก ดังนั้นความเข้มข้นของตัวถูกละลายในสารละลายจะถูกกำหนดในหน่วยของ Osmoles ต่อลิตร (Osm / l)

สูตร

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ osmolarity (หรือที่รู้จักกันว่าความเข้มข้นของออสโมติก) จะแสดงในหน่วยที่กำหนดเป็น Osm / l นี่เป็นเพราะความสัมพันธ์กับการกำหนดแรงดันออสโมติกและการวัดการแพร่ของตัวทำละลายผ่านออสโมซิส

ในทางปฏิบัติความเข้มข้นของออสโมติกสามารถถูกกำหนดเป็นปริมาณทางกายภาพด้วยการใช้ออสโมมิเตอร์

osmometer เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความดันออสโมติกของการแก้ปัญหาเช่นเดียวกับการกำหนดคุณสมบัติ colligative อื่น ๆ (เช่นความดันไอ, จุดเดือดเพิ่มขึ้นหรือจุดเยือกแข็งจุดเยือกแข็ง) เพื่อให้ได้ค่า ของออสโมลาริตี้ของการแก้ปัญหา

ด้วยวิธีนี้ในการคำนวณพารามิเตอร์การวัดนี้จะใช้สูตรที่แสดงด้านล่างซึ่งคำนึงถึงปัจจัยทั้งหมดที่อาจมีผลต่อคุณสมบัตินี้

Osmolarity = Σφ ฉัน n ฉัน ฉัน

ในสมการนี้ osmolarity ถูกสร้างขึ้นเป็นผลรวมที่เกิดจากการคูณค่าทั้งหมดที่ได้จากสามพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันซึ่งจะถูกกำหนดไว้ด้านล่าง

นิยามของตัวแปรในสูตรออสโมลาริตี

ในสถานที่แรกคือสัมประสิทธิ์ออสโมติกแสดงโดยตัวอักษรกรีกφ (phi) ซึ่งอธิบายถึงวิธีการแก้ปัญหาของพฤติกรรมในอุดมคติที่ห่างไกลหรือในคำอื่น ๆ ระดับของความคิดที่ไม่ใช่อุดมการณ์ที่ตัวถูกละลายในการแก้ปัญหา

ในวิธีที่ง่ายที่สุดφหมายถึงระดับการแยกตัวของตัวถูกละลายซึ่งสามารถมีค่าระหว่างศูนย์และหนึ่งซึ่งค่าสูงสุดของหน่วยแสดงถึงการแยกตัวออกจาก 100%; นั่นคือแน่นอน

ในบางกรณีเช่นซูโครสค่านี้เกินความเป็นเอกภาพ ในขณะที่ในกรณีอื่น ๆ เช่นของเกลืออิทธิพลของการโต้ตอบหรือกองกำลังไฟฟ้าสถิตทำให้ค่าสัมประสิทธิ์ออสโมติกที่มีค่าน้อยกว่าความสามัคคีแม้ว่าความร้าวฉานเกิดขึ้นแน่นอน

ในทางกลับกันค่าของ n หมายถึงปริมาณของอนุภาคที่สามารถแยกตัวออกจากโมเลกุล ในกรณีของอิออนสปีชีส์โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ซึ่งมีค่าของ n เท่ากับสองจะได้รับเป็นตัวอย่าง; ในขณะที่โมเลกุลกลูโคสที่ไม่แตกตัวเป็นไอออนค่าของ n จะเท่ากับหนึ่ง

ในที่สุดค่าของ c แสดงถึงความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่แสดงออกในหน่วยกราม; และตัวห้อย i หมายถึงตัวตนของตัวถูกละลายที่เฉพาะเจาะจง แต่มันจะต้องเหมือนกันเมื่อคูณสามปัจจัยดังกล่าวข้างต้นและทำให้ได้รับ osmolarity

วิธีการคำนวณ

ในกรณีของสารประกอบไอออนิก KBr (รู้จักกันในชื่อโพแทสเซียมโบรไมด์) ถ้าคุณมีวิธีแก้ปัญหาความเข้มข้นเท่ากับ 1 โมล / ลิตรของ KBr ในน้ำมันจะอนุมานว่ามันมีออสโมลาริตีเท่ากับ 2 osmol / l

นี่เป็นเพราะตัวอิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งซึ่งเป็นตัวแยกความสมบูรณ์ในน้ำและช่วยให้ปล่อยไอออนอิสระสองตัว (K + และ Br-) ที่มีประจุไฟฟ้าบางตัวดังนั้นแต่ละโมลของ KBr จะเทียบเท่ากับสองออสโมลใน ทางออก

สำหรับการแก้ปัญหาความเข้มข้นเท่ากับ 1 mol / l ของ BaCl 2 (หรือที่รู้จักกันในชื่อแบเรียมคลอไรด์) ในน้ำจะได้รับออสโมลาริตี้ 3 ออสโมล / ลิตร

นี่เป็นเพราะมีการปล่อยไอออนอิสระสามตัว: Ba2 + หนึ่งไอออนและ Clion สองตัว จากนั้นแต่ละโมลของ BaCl 2 จะเทียบเท่ากับสามออสโมลในการแก้ปัญหา

ในทางตรงกันข้ามสปีชีส์ที่ไม่ใช่อิออนจะไม่ได้รับการแยกออกจากกันและสร้างออสโมลเดี่ยวสำหรับแต่ละโมลของตัวถูกละลาย ในกรณีของสารละลายน้ำตาลกลูโคสที่มีความเข้มข้นเท่ากับ 1 mol / l จะเท่ากับ 1 osmol / l ของสารละลาย

ความแตกต่างระหว่าง osmolarity และ osmolality

ออสโมลหมายถึงจำนวนของอนุภาคที่ละลายในปริมาตรเท่ากับ 22.4 ลิตรของตัวทำละลายภายใต้อุณหภูมิ 0 ° C และทำให้เกิดแรงดันออสโมติกเท่ากับ 1 atm มันควรจะสังเกตว่าอนุภาคเหล่านี้ถูกพิจารณาว่าใช้งานได้ดี

ในแง่นี้คุณสมบัติที่เรียกว่า osmolarity และ osmolality หมายถึงการวัดเดียวกัน: ความเข้มข้นของตัวถูกละลายในสารละลายหรือใส่อีกวิธีหนึ่งเนื้อหาของอนุภาคตัวถูกละลายทั้งหมดในสารละลาย

ความแตกต่างพื้นฐานที่เกิดขึ้นระหว่าง osmolarity และ osmolality อยู่ในหน่วยที่แต่ละตัวแทน:

Osmolarity แสดงออกในรูปของปริมาณสารต่อปริมาตรของสารละลาย (เช่น osmol / l) ในขณะที่ osmolality แสดงปริมาณสารต่อมวลของตัวทำละลาย (เช่น osmol / kg ของสารละลาย)

ในทางปฏิบัติพารามิเตอร์ทั้งสองถูกนำมาใช้ในทางที่ไม่แยแสแม้จะปรากฏในหน่วยต่าง ๆ เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่ามีความแตกต่างกันไม่สามารถปฏิเสธได้ระหว่างขนาดทั้งหมดของการวัดที่แตกต่างกัน