В этом примере задачи показано, как рассчитать количество растворенного вещества, которое нужно добавить для создания определенного осмотического давления в растворе.
Пример проблемы осмотического давления
Сколько глюкозы (C6H12O6) на литр следует использовать для внутривенного раствора, чтобы соответствовать 7,65 атм при 37 градусах Цельсия осмотическом давлении крови?
Решение:
Осмос – это перетекание растворителя в раствор через полупроницаемую мембрану. Осмотическое давление – это давление, которое останавливает процесс осмоса. Осмотическое давление – это коллигативное свойство вещества, поскольку оно зависит от концентрации растворенного вещества, а не от его химической природы.
Осмотическое давление выражается формулой:
Π = iMRT
где Π – осмотическое давление в атм, i = коэффициент ван ‘т Хоффа растворенного вещества, M = молярная концентрация в моль/л, R = универсальная газовая постоянная = 0,08206 л · атм/моль · K, а T = абсолютная температура в Кельвинах.
Шаг 1. Определите фактор Вант-Гоффа.
Поскольку глюкоза в растворе не диссоциирует на ионы, фактор Вант-Гоффа = 1.
Шаг 2. Найдите абсолютную температуру.
T = градусов Цельсия + 273
Т = 37 + 273
T = 310 Кельвин
Шаг 3. Найдите концентрацию глюкозы.
Π = iMRT
M = Π/iRT
M = 7,65 атм/(1)(0,08206 л · атм/моль · K)(310)
M = 0,301 моль/л
Шаг 4. Найдите количество сахарозы на литр.
M = моль/объем
Мол = М · Объем
Моль = 0,301 моль/л x 1 л
Моль = 0,301 моль
Из периодической таблицы:
C = 12 г/моль
H = 1 г/моль
O = 16 г/моль
Молярная масса глюкозы = 6(12) + 12(1) + 6(16).
Молярная масса глюкозы = 72 + 12 + 96
Молярная масса глюкозы = 180 г/моль.
Масса глюкозы = 0,301 моль x 180 г/1 моль
Масса глюкозы = 54,1 грамма
Ответ:
54,1 грамма на литр глюкозы следует использовать для внутривенного раствора, чтобы соответствовать 7,65 атм при осмотическом давлении крови 37 градусов Цельсия.
Что произойдет, если вы получите неправильный ответ
Осмотическое давление имеет решающее значение при работе с клетками крови. Если раствор является гипертоническим по отношению к цитоплазме эритроцитов, клетки будут сокращаться в результате процесса, называемого зазубринами. Если раствор является гипотоническим по отношению к осмотическому давлению цитоплазмы, вода будет устремляться в клетки, чтобы попытаться достичь равновесия. Это может вызвать взрыв красных кровяных телец. В изотоническом растворе красные и белые кровяные тельца сохраняют свою нормальную структуру и функцию.
Важно помнить, что в растворе могут быть другие растворенные вещества, которые влияют на осмотическое давление. Если раствор изотоничен по отношению к глюкозе, но содержит большее или меньшее количество ионных частиц (ионы натрия, ионы калия и т. д.), то эти частицы могут мигрировать в клетку или из нее, чтобы попытаться достичь равновесия.