Осмос и осмотическое давление

Пусть раствор и чистый растворитель разделены полупроницаемой мембраной. В системе идет процесс, который приводит к выравниванию химических потенциалов компонентов (раствора и растворителя). При этом молекулы растворителя будут самопроизвольно проходить через мембрану в раствор, что приведет к разбавлению раствора. Это явление впервые было открыто аббатом Нолле в 1748 г. и получило название осмоса.

Для изучения явления осмоса высокомолекулярных растворенных веществ используют естественные природные плёнки, полупроницаемые целлофановые пленки; для низкомолекулярных веществ – пленки ферроцианида меди Cu₂[Fe(CN)₆] и др.

Проникновение растворителя в раствор и его разбавление можно предотвратить, если к раствору приложить некоторое давление Р.

Давление, которое необходимо приложить к раствору для предотвращения явления осмоса (т.е. для приведения системы в состояние равновесия), называется осмотическим давлением (обозначается буквой π).

Рис. 8.2 Схема осмометра

Величина осмотического давления не зависит от природы мембраны, природы растворенного вещества и может быть измерено осмометром, (рис.8.2).

Если к раствору приложить более высокое давление (больше осмотического), химический потенциал растворителя в растворе станет больше, чем в чистом растворе и растворитель будет переходить из отдела ІІ (раствор) в отдел І (растворитель):

(8.11)

Это явление известно под названием обратный осмос (используется на практике для деминерализации воды).

Осмотическое давление раствора рассчитывается по формуле:

(8.12)

где С_В – молярность растворенного вещества,

π – осмотическое давление раствора.

Последнее уравнение применимо в области малых концентраций. Впервые его предложил Вант-Гофф в 1884 г. на основе анализа экспериментальных данных по осмотическому давлению растворов сахара.

– уравнение химического потенциала

растворителя для прямого осмоса;

– уравнение химического потенциала

для растворителя в растворе;

Следовательно, (8.13)

Этим неравенством определяется направление переноса растворителя через мембрану из растворителя в раствор (прямой осмос).

Дата добавления: 2014-01-07