26-07-2019
0 Просмотров
0 комментариев
0 РейтингЕсли система, разделенная мембраной, представляет собой растворы, в которых через мембрану способны проходить только молекулы растворителя, то свойства ее будут определяться разностью мольных долей (концентраций) растворителя по обе стороны мембраны.
Явление, связанное со способностью проходить через мембрану, в частности, только молекул растворителя, называется осмосом , а вызываемое им изменение давления по обе стороны мембраны – осмотическим давлением . Явление осмоса чрезвычайно разнообразно и во многом определяется природой мембраны и компонентов раствора.
Представим, что сосуд с двумя горлами для залива раствора разделен мембраной M (рис. 6.4). В каждую часть сосуда зальем растворы, отличающиеся только концентрацией. Поскольку мольные доли растворителя по обе стороны мембраны не совпадают, то стремление их к выравниванию приведет к переходу части растворителя в ту часть сосуда, где концентрация растворенного вещества больше. Увеличение количества растворителя эквивалентно возрастанию давления, и если мембрана способна к деформации, она изогнется в сторону с меньшей концентрацией растворенного вещества (рис. 6.4а).
Если мембрана жесткая, то в отсеке с большей концентрацией количество растворителя будет возрастать до тех пор, пока гидростатическое давление (рис. 6.4б) не станет равным осмотическому давлению и не прекратит осмос.
 1 |
| Рисунок 6.4 |
Схема разности осмотических давлений при χ1
Осмотическое давление π – внутреннее давление растворенного вещества, численно равное тому внешнему давлению, которое нужно приложить, чтобы прекратить осмос; оно зависит от температуры и концентрации.
Эту зависимость Вант-Гофф уподобил поведению идеального газа:
 |
По Вант-Гоффу осмотическое давление раствора численно равно тому газовому давлению, которое имело бы растворенное вещество, будучи переведенным в газообразное состояние в том же объеме и при той же температуре . Поскольку объем (разбавление) обратно пропорционален концентрации, то закон Вант-Гоффа можно записать в виде
 |
Так как объем одного моля газообразного вещества при нормальных условиях равен 22,4 литра, то осмотическое давление раствора, содержащего 1 моль вещества, равно 22,4 атм.
Измерение осмотического давления раствора используется для определения молекулярных масс даже разбавленных растворов, что позволяет оценивать молекулярные массы растворимых высокомолекулярных соединений, в частности, биополимеров. Заменив (B) в формуле Вант-Гоффа соотношением (B) ∙ 1000 / μ (B) ∙ ), получим уравнение, позволяющее вычислять молекулярные массы растворенных веществ:
 |
(B) – масса растворенного вещества, – объем раствора.
Если растворы характеризуются одинаковыми осмотическими давлениями, то по Вант-Гоффу такие растворы называются изотоническими. Независимо от природы растворенного вещества, изотоничность является следствием одинакового числа частиц в растворе.
Поскольку при растворении реальное число частиц может отличаться от числа растворенных молекул, Вант-Гофф ввел понятие изотонического коэффициента . По определению это отношение числа всех частиц к числу растворенных молекул:
 |
В бензольном растворе уксусной кислоты , ибо в этом растворе число частиц меньше числа молекул, в результате реакции ассоциации в соответствие с уравнением
 |
Если же в растворе преобладает не ассоциативный, а диссоциативный или ионизационный механизмы взаимодействия, то . Так, в водном растворе уксусная кислота диссоциирует и число частиц становится больше числа молекул.
Осмос – явление селективной диффузии определенного сорта частиц через полупроницаемую перегородку. Это явление впервые описал аббат Нолле в 1748 г. Перегородки, проницаемые только для воды или другого растворителя и непроницаемые для растворенных веществ, как низкомолекулярных, так и высокомолекулярных, могут быть изготовлены из полимерных пленок (коллодия) или гелеобразных осадков, например, ферроцианида меди Cu 2[Fe(CN) 6]; этот осадок образуется в порах перегородки стеклянного фильтра при погружении пористого материала сначала в раствор медного купороса (CuSO 4 x 5H 2O), а затем желтой кровяной соли K 2[Fе(CN) 6] . Вещества диффундируют через такую перегородку, что является важным случаем осмоса, позволяющим измерять осмотическое дав-ление, т. е. осмотическое давление – мера стремления растворенного вещества перейти вследствие теплового движения в процессе диффузии из раствора в чистый растворитель; распределяется равномерно по всему объему растворителя, понизив первоначальную концентрацию раствора.
За счет осмотического давления сила заставляет жидкость подниматься вверх, это осмотическое давление уравновешивается гидростатическим давлением. Когда скорости диффундирующих веществ станут равны, тогда осмос прекратится.
Закономерности:
1. При постоянной температуре осмотическое давление раствора прямо пропорционально концентрации растворенного вещества.
2. Осмотическое давление пропорционально абсолютной температуре.
В 1886 г. Я. Г. Вант-Гофф показал, что величина осмотического давления может быть выражена через состояние газа
Закон Авогадро применим к разбавленным растворам: в равных объемах различных газов при одинаковой температуре и одинаковом осмотическом давлении содержится одинаковое число растворенных частиц. Растворы различных веществ, имеющие одинаковые молярные концентрации при одинаковой температуре, имеют одинаковое осмотическое давление. Такие растворы называются изотоническими.
Осмотическое давление не зависит от природы растворяемых веществ, а зависит от концентрации. Если объем заменить на концентрацию, получим:
Рассмотрим закон Вант-Гоффа: осмотическое давление раствора численно равно тому давлению, которое производило бы данное количество растворенного вещества, если бы оно в виде идеального газа занимало при данной температуре объем, равный объему раствора.
Все описанные законы относятся к бесконечно разбавленным растворам.
Парциальное давление
Парциальное давление – то давление, которое оказывал бы газ, входящий в газовую смесь, если бы из нее были удалены все остальные газы при условии сохранения постоянными температуры и объема.
Общее давление газовой смеси определяется законом Дальтона: общее давление смеси газов, занимающих определенных объем, равно сумме парциальных давлений, которыми обладал бы каждый отдельно взятый газ, если бы он занимал объем, равный объему смеси газов.
где Р – общее давление;
Р к – парциальное давление компонентов.
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ — ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ, давление, производимое молекулами растворенного вещества на полупроницаемые стенки сосуда^ Теория О. д. Если чистая вода и какой либо раствор разделены перегородкой, задерживающей растворённые молекулы, ю> пропускающей… … Большая медицинская энциклопедия
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ — (обозначение П), давление, оказываемое растворенным веществом посредством движения его молекул. В разбавленном растворе давление изменяется в зависимости от концентрации и температуры, как если бы раствор был газом, занимающим тот же объем. Оно… … Научно-технический энциклопедический словарь
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ — (диффузное давление), термодинамич. параметр, характеризующий стремление р ра к понижению концентрации при соприкосновении с чистым растворителем вследствие встречной диффузии молекул растворителя и растворённого в ва. Если р р отделён от… … Физическая энциклопедия
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ — избыточное внеш. давление, крое необходимо приложить к раствору, чтобы противодействовать поступлению в него растворителя через разделяющую их полупроницаемую мембрану. По величине О. д. различают: изотонические, или изоосмотические, растворы,… … Биологический энциклопедический словарь
осмотическое давление — избыточное давление, которое надо приложить к концентрированному раствору, чтобы в него не поступал растворитель из менее концентрированного раствора. Растворы должны быть разделены мембраной, непроницаемой для растворенного вещества. (Источник:… … Словарь микробиологии
осмотическое давление — Давление, оказываемое раствором на полупроницаемую мембрану [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN osmotic pressure … Справочник технического переводчика
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ — избыточное гидростатическое давление со стороны раствора, препятствующее проникновению растворителя из менее концентрированного в более концентрированный раствор через разделяющую эти два раствора тонкую пористую перегородку (мембрану), не… … Большая политехническая энциклопедия
осмотическое давление — – параметр системы, численно равный силе, приходящейся на единицу поверхности полупроницаемой мембраны, которую нужно приложить, чтобы предотвратить проникновение молекул растворителя в раствор. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины
Осмотическое давление — диффузное давление, термодинамический параметр, характеризующий стремление раствора к понижению концентрации при соприкосновении с чистым растворителем вследствие встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя. Если… … Большая советская энциклопедия
осмотическое давление — Osmotic Pressure Осмотическое давление Избыточное внешнее давление, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить диффузионный процесс, т. е. создать условия осмотического равновесия. Превышение избыточного давления над… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. – М.
