简单来说,渗透压是测量溶液中溶质的总数,以每千克溶剂中溶质粒子的渗透摩尔数表示。 当溶质被引入到溶剂中时,得到的溶液的理化性质与纯溶剂不同。

依数性
每千克溶剂每摩尔溶质的变化
沸点 沸点升高 0.52°C
冰点 冰点下降 1.86°C
渗透压 渗透压升高 17,000 mmHg
蒸气压 蒸气压下降 0.3 mmHg

这些性质的变化不与溶解粒子的重量、大小或形状成正比,而仅与它们的摩尔浓度成正比。 因此,渗透压是一种,几乎可用于测量所有液体样品中的溶质总浓度的理想方法,包括血液、血清、血浆、尿液、牛奶、细胞培养基等几乎所有形式的水性溶液。

例子

对于简单的化学品,例如尿素,其依数性效果与溶液中尿素的总摩尔数有关。 对于可以离解的化合物,例如氯化钠,钠离子和氯离子都将均对依数性质有影响。 因此,1摩尔氯化钠的效果是1摩尔尿素的两倍。 以冰点降低为例:

  • 一摩尔尿素会使溶液的冰点降低 1.86° C
  • 1摩尔氯化钠 NaCl(1 摩尔 Na+ + 1 摩尔 Cl-)会使冰点降低 3.72° C
  • 1 摩尔氯化钙 CaCl2(1 摩尔 Ca++ + 2 摩尔 Cl-)会使冰点降低 5.58° C
  • 紧要小分子和大分子有相同的冰点降低效果,因此渗透压与粒子的实际质量无关。

渗透压方程

渗透压是每千克纯溶剂中溶质粒子的渗透压数。 由于大多数科电离物质不会完全解离,因此渗透压是一个考虑了解离效应的浓度单位。 渗透压通常以 mOsm/kg H2O 表示。 一毫渗透摩尔 (mOsm) 是 10-3 渗透摩尔。 渗透压方程为:

渗透压 = ΦnC = osmol / kg H20

其中

Φ 为渗透系数,代表分子解离程度

为一个粒子可以分解成的粒子数

为溶液的摩尔浓度

定义

以下是与渗透压相关的关键术语,将帮助您更好地理解渗透压。

阿伏伽德罗常数:1摩尔(相对分子量质量)的物质中的分子数。1摩尔非离溶质(如蔗糖)溶解在一千克水中会产生阿伏伽德罗数(6.02 x 1023)的分子。1摩尔可离子溶质溶解在1千克水中所产生的粒子数几乎是阿伏伽德罗粒子数的n倍,n是溶液分子可电离出的粒子数。

依数性质:溶液的依数性取决于给定体积溶剂中的粒子数,而不是粒子的质量。依数属性包括:蒸气压、沸点、冰点和渗透压(另见浓度属性)。

浓度:溶液中溶质的相对量。这可以用多种方式表示:溶质对溶剂、溶质对溶液、质量对质量、质量对体积等。

浓度特性:当溶质溶解在溶剂中时,溶剂的某些特性——冰点、沸点、蒸气压和渗透压——几乎与溶质中的粒子浓度成正比变化。阿伏伽德罗粒子的数量,无论它们的大小或形状如何,当溶解在一千克水中时,都会以特定的量改变每个浓度特性。

冰点渗透压仪:通过冰点降低来确定溶液的渗透强度。

冰点降低:描述了当加入另一种化合物时液体(溶剂)的冰点降低的现象,即溶液的冰点低于纯溶剂的冰点。

离子溶液:某些分子在溶解时会电离成带电粒子,称为离子。一个很好的例子是氯化钠,它在溶液中电离为钠离子和氯离子。

膜渗透压仪:测量被半透膜隔开的溶液的渗透压。

质量摩尔浓度(Molality):摩尔浓度 - 每千克溶剂的溶质克数。

摩尔浓度(Molarity):摩尔浓度 - 每升溶液的溶质克数。

分子量:分子中所有原子的相对原子质量之和。

摩尔(mole):克分子量,以克表示的分子量。每摩尔包含阿伏伽德罗分子数 (6.02 x1023)。1摩尔氯化钠重58.44克。

非电离溶液:某些分子在溶解时不会解离或电离成带电离子。很好的例子是葡萄糖和尿素。

渗透压摩尔(Osmol):基于溶液中1摩尔浓度离子的渗透压标准单位。

渗透压(也称摩尔渗透压浓度,Osmolarity):每升溶液中溶质的渗透压(温度依赖)。

渗透压(Osmolality):每千克溶剂中溶质的渗透压。

渗透压方程:渗透压是每千克纯溶剂中溶质粒子的渗透压数。 由于大多数可电离物质不会完全解离,因此渗透压是一个考虑了解离效应的浓度单位。 渗透压通常以 mOsm/kg H2O 表示。 1毫渗透摩尔 (mOsm) 是 10-3 渗透摩尔。 渗透压方程为:

渗透压 = ΦnC = osmol / kg H2O

其中:

Φ = 为渗透系数,代表分子解离程度

n = 为一个分子可以分解成的粒子数

C = 为溶液的摩尔浓度

渗透压:由半透膜等表面两侧的溶液之间的浓度差异产生的静水压力。

溶液:溶质在溶剂中的均匀混合物。

溶剂:溶液的主要液体成分。

溶质:溶液的次要成分——通常是固体。

蒸气压渗透压仪:确定可降低溶液蒸气压的渗透活性粒子的浓度。

参考资料

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这篇 14 页的论文描述了一些实验室练习,用于指导学生了解渗透压法的原理和用途。包括一个带有水平衡计算的演示实验,旨在引导学生通过学习渗透负荷后体积和渗透压变化的逻辑发展。 作者Allen C. Norton,博士,就职于南加州大学。

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