Pressione osmotica: la formula di Van't Hoff
In Chimica quando si parla di soluzioni si arriva presto a nominare la pressione osmotica. Si tratta di una delle quattro proprietà colligative, che hanno in comune una caratteristica fondamentale. Dipendono solamente dal numero di particelle di soluto disciolte nella soluzione e non dalla loro natura chimica o fisica.
La formula che regola questa proprietà in particolare è detta equazione di Van’t Hoff ma essa regola solo le soluzioni in cui non siano presente elettroliti. Nel caso in cui questi invece fossero presenti occorre operare una correzione utilizzando il coefficiente di Van’t Hoff. Tale sistema correttivo si usa anche per tutte le altre proprietà colligative.
Che cos’è la pressione osmotica
Si tratta della proprietà colligativa legata al fenomeno dell’osmosi. Questo si verifica quando si hanno due soluzioni separate da una membrana semipermeabile e c’è un flusso di solvente che si genera fra i due fluidi. A produrlo è la differenza di concentrazione di soluto, poiché il liquido si muove dalla zona meno concentrata a quella dove il soluto è più abbondante.
L’osmosi è un fenomeno che si sviluppa spontaneamente, senza che serva un apporto di energia per produrre il flusso. La pressione osmotica non è che la spinta idrostatica che si oppone al passaggio del solvente attraverso la membrana. Per indicarla si utilizza il simbolo π e la formula per calcolarla è l’equazione di Van’t Hoff.
Il flusso delle particelle di solvente ha il fine di riequilibrare le concentrazioni delle due soluzioni in modo che diventino uguali. La parte da cui si genera il movimento attraverso la membrana è ipotonica, ossia presenta meno soluto disciolto. La soluzione che invece riceve il flusso è ipertonica rispetto all’altra. Una volta che si ristabilisce l’equilibrio le due parti saranno isotoniche fra di loro.
Quando si parla di osmosi inversa si intende invece un processo in cui si inverte il flusso di solvente facendolo muovere dalla soluzione ipertonica verso l’ipotonica. Per ottenerla serve applicare una pressione superiore a quella osmotica al fluido dove la concentrazione è superiore. Si utilizza per desalinizzare l’acqua o per rimuoverne le tracce di metalli pesanti.
L’equazione di Van’t Hoff
Per poter calcolare il valore della pressione osmotica si fa ricorso a questa formula elaborata dall’omonimo chimico olandese, che vinse il premio Nobel nel 1901. L’equazione si scrive π = nRTi/V, dove rispettivamente:
- n rappresenta il numero di moli di soluto presenti nella soluzione.
- R è la costante universale dei gas perfetti e il suo valore è 0,0821 l atm/mol K.
- T è la temperatura assoluta e si esprime in gradi Kelvin (K).
- i rappresenta il coefficiente correttivo di Van’t Hoff per la pressione osmotica delle soluzioni ioniche. Lo esamineremo meglio nel prossimo paragrafo.
- V è il volume della soluzione e si misura in litri.
Il coefficiente di Van’t Hoff nella pressione osmotica
- α indica il grado di dissociazione del soluto. Si ricava dal rapporto fra la quantità di sostanza che si dissocia e quella presente all’interno della soluzione. Il suo valore può variare fra 0 e 1. Se è pari a zero allora il soluto non è un elettrolita.
- ν è il numero di ioni presenti in soluzione che derivano da ogni molecola di soluto.
Questo coefficiente ha un grosso peso sulla pressione osmotica e a sua volta è influenzato da alcuni parametri. Visto che è legato ad α infatti la temperatura e la pressione hanno il loro peso nelle soluzioni liquide. Un esempio di caso in cui torna utile il coefficiente di Van’t Hoff è quando in soluzione si trovano acidi o basi.
Oltre che nel caso dell’osmosi i torna utile per correggere anche i valori dell’innalzamento ebullioscopico e dell’abbassamento crioscopico. Sempre e solo nel caso di soluzioni elettrolitiche.
