Головна Безкоштовні онлайн підручники Підготовка з усіх предметів онлайн Підготовка до ЄДІ 2018 онлайн
Глава 6. Розчини
6.3.3. осмосЯкщо система, розділена мембраною, являє собою розчини, в яких через мембрану здатні проходити тільки молекули розчинника, то властивості її будуть визначатися різницею мольних часток (концентрацій) розчинника по обидва боки мембрани.
Явище, пов'язане зі здатністю проходити через мембрану, зокрема, тільки молекул розчинника, називається осмосом, а викликається ним зміна тиску по обидві сторони мембрани - осмотичним тиском. Явище осмосу надзвичайно різноманітно і багато в чому визначається природою мембрани і компонентів розчину.
Модель 6.3. осмос
Уявімо, що посудину з двома горлянками для затоки розчину розділений мембраною M (рис. 6.4). У кожну частину судини заллємо розчини, що відрізняються тільки концентрацією. Оскільки молярний частки розчинника по обидва боки мембрани не збігаються, то прагнення їх до вирівнювання призведе до переходу частини розчинника в ту частину судини, де концентрація розчиненої речовини більше. Збільшення кількості розчинника еквівалентно зростанню тиску, і якщо мембрана здатна до деформації, вона зігнеться в сторону з меншою концентрацією розчиненої речовини (рис. 6.4а).
Якщо мембрана жорстка, то в відсіку з більшою концентрацією кількість розчинника буде зростати до тих пір, поки гідростатичний тиск h (рис. 6.4б) не стане рівним осмотичного тиску і не припинить осмос.
1 Малюнок 6.4 Схема різниці осмотичних тисків при χ1 <χ2 при еластичною (а) і жорсткої (б) мембранах
Осмотичний тиск π - внутрішній тиск розчиненої речовини, чисельно рівне тому зовнішньому тиску, яке потрібно прикласти, щоб припинити осмос; воно залежить від температури і концентрації.
цю залежність Вант-Гофф прирівняв поведінки ідеального газу:
за Вант-Гофф осмотичний тиск розчину чисельно дорівнює тій газовому тиску, яке мало б розчинена речовина, будучи переведеним в газоподібний стан в тому ж обсязі і при тій же температурі. Оскільки обсяг (розведення) обернено пропорційний концентрації, то закон Вант-Гоффа можна записати у вигляді
Так як обсяг одного благаючи газоподібного речовини при нормальних умовах дорівнює 22,4 літра, то осмотичний тиск розчину, що містить 1 моль речовини, так само 22,4 атм.
Вимірювання осмотичного тиску розчину використовується для визначення молекулярних мас навіть розбавлених розчинів, що дозволяє оцінювати молекулярні маси розчинних високомолекулярних сполук, зокрема, біополімерів. Замінивши C (B) у формулі Вант-Гоффа співвідношенням (m (B) ∙ 1000 / μ (B) ∙ V), отримаємо рівняння, що дозволяє обчислювати молекулярні маси розчинених речовин:
Якщо розчини характеризуються однаковими осмотическими тисками, то по Вант-Гофф такі розчини називаються ізотонічними. Незалежно від природи розчиненої речовини, ізотонічність є наслідком однакового числа частинок в розчині.
Оскільки при розчиненні реальне число часток може відрізнятися від числа розчинених молекул, Вант-Гофф ввів поняття ізотонічного коефіцієнта i. За визначенням це відношення числа всіх частинок до числа розчинених молекул:
У бензольному розчині оцтової кислоти i <1, бо в цьому розчині число частинок менше числа молекул, в результаті реакції асоціації у відповідність з рівнянням
Якщо ж в розчині переважали не асоціативний, а діссоціатівний або іонізаційний механізми взаємодії, то i> 1. Так, у водному розчині оцтової кислоти дисоціюють CH3COOH = CH3COO- + H +, і число частинок стає більше числа молекул.
Модель 6.4. полунепроніцаемую мембрана
