MeRSZ online
okoskönyvtár
Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.
Általános és bioszervetlen kémia
Ozmózis
Néhány mesterségesen előállított anyag (pl. cellofánfólia, egyes műanyag fóliák), valamint az élő szervezetben előforduló hártyaszerű képződmények (pl. sejtmembrán, növényi sejtfal) egyik jellemző tulajdonsága, hogy bizonyos anyagokat (elsősorban kisméretű, töltéssel nem rendelkező molekulákat) mindkét irányban képesek átbocsátani, míg a nagyobb mérettí, valamint töltéssel is bíró molekulákat (ionokat) visszatartják. Azegyszerű féligáteresztő membránok pórusmérete lehetővé teszi kisméretű oldószer-molekulák diffúzióját a membránon mindkét irányban, de megakadályozza a szolvatált oldott anyagok vagy ionok átjutását.
Ha egy oldatot az oldószertől féligáteresztő membránnal választunk el a 68. ábrán látható berendezésben, akkor az ozmózis jelenségét figyelhetjük meg. Kezdetben az oldószer és az oldat folyadékszintje az U alakú csőben azonos. Ha a féligáteresztő membrán nem lenne az oldószer és az oldat között, akkor diffúzió révén az oldószer és az oldat elkeveredne a cső mindkét szárában és homogén, az eredetinél hígabb oldat jönne létre.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m1438aebszk_856/#m1438aebszk_856 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m1438aebszk_856/#m1438aebszk_856)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m1438aebszk_856/#m1438aebszk_856)
68. ábra.
Az ozmózis jelensége és az ozmózisnyomás mérése
A féligáteresztő membrán azonban csak az oldószerre átjárható, ezért az oldat és az oldószer keveredése csak úgy játszódhat le, ha az oldószer a féligáteresztő membránon keresztül az oldatba diffundál. Ennek eredményeként az oldat folyadékszintje magasabb lesz, mint az oldószeré. A folyamat addig tart, amíg az oldat megemelkedett folyadékszintjének hidrosztatikus nyomása a további ozmózist (az oldószer-molekulák áramlását az oldat felé) megakadályozza (egyensúlyi állapot), és ugyanannyi oldószer-molekula lép az oldatba, mint amennyi onnan távozik. Miután a membránon áthatoló oldószer az oldatot felhígítja, az ozmózis utáni koncentráció más lesz, mint az oldat eredeti koncentrációja. Az oldat ozmózisnyomását azzal a nyomással jellemezhetjük, amely az oldószer membránon történő átjutását képes megakadályozni.
Az oldószer és az oldat között kialakuló folyadékszint-különbség (h), valamint a folyadék sűrűségének (ρ) mérése lehetővé teszi az ozmózisnyomás (π) meghatározását, mivel az ozmózisnyomás egyenlő a folyadékszint-különbségnek megfelelő folyadékoszlop hidrosztatikai nyomásával:
π = hρa ,
ahol a a nehézségi gyorsulás.
Kvantitatív mérések szerint V térfogatú oldat ozmózisnyomása T hőmérsékleten az oldott anyag móljainak számától (n) függ az alábbi összefüggés szerint:
πV = nRT ,
ahol R a gázállandó. Az 1 dm3-ben oldott mólok száma (n/V) az oldat molaritását adja meg, ami híg oldatok esetén nem különbözik jelentősen az oldat molalitásától.
Az ozmózisnyomás számítására alkalmas összefüggés az ideális gáztörvényt leíró összefüggéssel azonos, ha a nyomást az ozmózisnyomással, a térfogatot pedig az oldattérfogattal helyettesítjük. Ez lehetővé teszi standard körülmények között az ozmózisnyomás egyszerű számítását is. Az 1 dm3 oldatban lévő n mólnyi anyagot tartalmazó oldat ozmózisnyomását úgy számíthajuk ki, hogy a standard légköri nyomást (0,1 MPa) azzal a dm3-ben mért térfogattal szorozzuk, amelyet az n mólnyi anyag gázállapotban betöltene (n·22,4). Így az 1 M oldat ozmózisnyomása: 0,1·1·22,4=2,24 MPa.
Az ozmózisnvomás a fagyáspontcsökkenéshez és a forráspont-emelkedéshez hasonlóan az oldatok kolligatív tulajdonságai közé sorolható, ezért az ozmózisnyomás az oldatban lévő molekulák számától függ és független az oldott anyag minőségétől.
Az előző példából láthatjuk, hogy még a viszonylag híg oldatok ozmózisnyomása is igen nagy. Az ozmózisnyomás nagy pontossággal mérhető, ami viszonylag nagy méretű molekulák (pl. fehérjék) molekulatömegéneka meghatározását is lehetővé teszi.
Nemelektrolitok és elektrolitok azonos koncentrációjú vizes oldatában a kolligatív tulajdonságok (ozmózisnyomás, fagyáspontcsökkenés, forráspontemelkedés) különböznek. Pl. 0,1 m vizes glükóz-oldat és 0,1 m vizes NaCl-oldat kolligatív tulajdonságait összehasonlítva azt tapasztaljuk, hogy a NaCl vizes oldatának fagyáspontcsökkenése, forráspont-emelkedése és ozmózisnyomása kétszerese a glükóz vizes oldatában mért értéknek. Ez azzal magyarázható, hogy a NaCl vizes oldatban két ionra disszociál (NaCl → Na+ + Cl–) és ezzel az oldott részecskék száma megkétszereződik a nem disszociáló glükózhoz képest. A vízben disszociáló vegyületek kolligatív tulajdonságainak mérésekor mindig figyelembe kell venni a disszociációból eredő ionok számát. Ezért az i számú ionra disszociáló elektrolitok m molalitású oldata esetén a fagyáspontcsökkenést (∆tf), forráspont-emelkedést (∆tb) és ozmózisnyomást (π) az alábbi összefüggések adják meg:
∆tf = imKf ,
∆tb = imKb ,
π = imRT .
Példa
Számítsuk ki a 0,1 mol/kg koncentrációjú alumínium-szulfát vizes oldatának fagyáspontját, forráspontját és ozmózisnyomását 27 °C-on!
Az Al2(SO4)3 vizes oldatban öt ionra disszociál:
Az oldat fagyáspontja:
∆tf = imKf = 5 · 0,1 mol/kg · 1,86 °C kg/mol = 0,93 °С
tfo = tfv – ∆tf = 0°С – 0,93°C = –0,93°C
Az oldat forráspontja:
∆tb = imKb =5 · 0,1 mol/kg · 0,52°C kg/mol = 0,26°C
tbo = tbv + ∆tb = 100°C + 0,26°C = 100,26 °C
Az oldat ozmózisnyomása (feltéve, hogy az oldat molalitása és molaritása megegyezik):
Tartalomjegyzék
- ÁLTALÁNOS ÉS BIOSZERVETLEN KÉMIA
- Impresszum
- Az Olvasóhoz
- Általános kémia
- Kémiai alapfogalmak
- Az atomok elektronszerkezete és a periódusos rendszer
- A molekulák szerkezete
- Halmazállapotok
- Oldatok és kolloidok
- A víz és a vizes oldatok
- Kémiai egyensúlyok
- A kémiai egyensúly törvénye
- Egyensúlyok elektrolitoldatokban
- A víz disszociációs egyensúlya: Kv, pH és pOH
- Savakdisszociációs egyensúlya: Ks
- Bázisok disszociációs egyensúlya: Kb
- Összefüggés a Ks, Kb és Kv között
- Ionok reakciója vízzel
- Vizes sóoldatok kémhatása: hidrolízis
- A közös ion hatása
- Titrálási görbék
- Többértékű savak disszociációja
- Pufferoldatok
- Foszfátpuffer
- Hidrogén-karbonát–szén-dioxid puffer
- A víz disszociációs egyensúlya: Kv, pH és pOH
- Elektrolitok oldhatósága és az oldhatósági szorzat
- Kémiai termodinamika
- Reakciókinetika
- Elektrokémia
- A redoxifolyamatok termodinamikája
- Az elektrokémia gyakorlati alkalmazásai
- Bioszervetlen kémia
- Komplex vegyületek
- Az élethez szükséges elemek áttekintése
- Az alkálifémek szerepe biológiai rendszerekben
- A magnézium és a kalcium biológiai jelentősége
- Az átmenetifémek komplexei
- A vas biológiai jelentősége
- A réz biológiai jelentősége
- A cinkcsoport elemeinek biológiai jelentősége
- Metallotioneinek és funkciójuk
- A molibdén és a mangán biológiai szerepe
- A vanádium, króm, kobalt és nikkel élettani hatása
- A platinakomplexek daganatellenes hatása
- Az alumínium- és az óncsoport elemeinek biológiai szerepe
- A szilíciumvegyületek biológiai szerepe
- A nitrogén és foszfor szerepe a biológiai rendszerekben
- Az oxigéncsoport elemeinek biológiai jelentősége
- A halogének bioszervetlen kémiája
- Irodalom a bioszervetlen kémia fejezeteihez
- Rendszám- és atomtömeg-táblázat
Kiadó: Semmelweis Kiadó
Online megjelenés éve: 2026
ISBN: 978 963 331 705 1
A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.
Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//
BibTeXEndNoteMendeleyZotero
gomb segítségével választhatsz, hogy fejezetről fejezetre lapozva vagy inkább folyamatosan görgetve olvasnád-e a könyvet.
