Áp suất thẩm thấu là gì?
Áp suất thẩm thấu (\(\Pi\)) là áp suất cần đặt lên dung dịch để ngăn dung môi tinh khiết thấm ngược qua màng bán thấm. Đây là một trong bốn tính chất tập hợp (colligative), nghĩa là nó phụ thuộc vào số lượng tiểu phân chất tan hòa tan chứ không phải bản chất hóa học của chúng. Máy tính này sử dụng phương trình van't Hoff, \(\Pi = i \cdot M \cdot R \cdot T\), để ước tính áp suất thẩm thấu của một dung dịch loãng.
Cách sử dụng máy tính
Bạn cần nhập ba giá trị: hệ số van't Hoff (\(i\)) — số tiểu phân mà một đơn vị công thức phân ly ra; nồng độ mol (\(M\)) tính bằng mol trên lít; và nhiệt độ tuyệt đối (\(T\)) tính bằng kelvin. Công cụ sẽ nhân các giá trị này với hằng số khí lý tưởng \(R = 0{,}08206\ \text{L}\cdot\text{atm/(mol}\cdot\text{K)}\) và trả về áp suất thẩm thấu theo atm, kèm theo kết quả quy đổi sang kPa và mmHg.
Giải thích công thức
Phương trình $$\Pi = i \cdot M \cdot R \cdot T$$ có dạng rất giống với phương trình khí lý tưởng (\(PV = nRT\)), bởi vì các tiểu phân hòa tan ứng xử phần nào giống như các phân tử khí gây ra áp suất. Hệ số \(i\) thể hiện mức độ phân ly: \(i \approx 1\) với các chất không điện ly như glucose, \(i \approx 2\) với NaCl, và \(i \approx 3\) với CaCl₂. Nhớ đổi từ độ C sang kelvin bằng cách cộng thêm \(273{,}15\).
Ví dụ minh họa
Với dung dịch NaCl 0,10 mol/L (\(i = 2\)) ở 298,15 K: $$\Pi = 2 \times 0{,}10 \times 0{,}08206 \times 298{,}15 \approx 4{,}894\ \text{atm}$$ Giá trị này tương đương khoảng 495,8 kPa hay khoảng 3719 mmHg — cho thấy vì sao chỉ một nồng độ muối khá nhỏ cũng đã tạo ra hiệu ứng thẩm thấu lớn.
Câu hỏi thường gặp
Hệ số van't Hoff là gì? Đó là tỉ số giữa số mol tiểu phân thực có trong dung dịch và số mol chất tan đã hòa tan. Chất điện ly mạnh có hệ số gần bằng số ion mà nó tạo ra; chất điện ly yếu hoặc không điện ly có hệ số gần bằng 1.
Vì sao phải dùng kelvin? Công thức xuất phát từ định luật khí lý tưởng nên đòi hỏi nhiệt độ tuyệt đối. Nếu dùng độ C, kết quả sẽ sai (thậm chí âm).
Công thức này có chính xác với dung dịch đậm đặc không? Phương trình van't Hoff chính xác nhất với các dung dịch loãng, lý tưởng. Dung dịch đậm đặc hoặc có tương tác mạnh giữa các tiểu phân có thể lệch khỏi giá trị tính toán và cần hiệu chỉnh bằng hệ số thẩm thấu.
