Осмотическое давление растворов

Для изучения проницаемости производились многочисленные опыты с искусственными непроницаемыми перепонками.

В качестве полупроницаемой перепонки французский ученый Дютроше (1837) брал мочевой пузырь животных или пергамент. Однако проникнове­ние воды в раствор приводило к возникновению небольших давлений, по­рядка десятых и сотых долей атмосферы.

В 1877 г. немецкий ученый В. Пфеффер построил более совершенный осмометр, взяв цилиндр из пористой глины, в порах которого возникали перепонки из железисто-синеродистой меди от взаимодействия раствора медного купороса, наливавшегося внутрь цилиндра, и раствора желтой кровяной соли, в раствор которой погружался цилиндр. Полупроницаемая перепонка из железисто-синеродистой меди уже в какой-то мере являлась грубой моделью протоплазмы. Пфеффер определил осмотическое давление сахарозы в таком осмометре и установил, что оно прямо пропорционально концентрации раствора и абсолютной температуре.

Закономерности изменения осмотического давления оказались теми же, что и зависимости состояния газов, известные под названием законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. По этим законам, как известно, объем газа обратно пропорционален давлению и прямо пропорционален темпера­туре, а число частиц любого газа в определенном объеме при одинаковой температуре и давлении одинаково (закон Авогадро-Жерара).

Установленные Пфеффером закономерности послужили голландскому химику Вант-Гоффу для создания теории идеальных, т. е. разбавленных, растворов. Оказалось, что, чем меньший объем занимает данное количество растворенного вещества, тем больше его осмотическое давление. При повы­шении температуры осмотическое давление повышается в той мере, как это установлено законом Гей-Люссака. Если от объема перейти к концентрации, то и получим увеличение давления от увеличения концентрации.

Как известно, оба закона выражаются уравнением Клапейрона:

V_p = RT. Откуда p = RT / V.

Под p мы понимаем осмотическое давление; V — объем в литрах, в ко­тором растворен один моль вещества; R — газовая постоянная, равная 0,0821; T — абсолютная температура 273° наблюдаемая в опыте. Заменив в нашей формуле 1 / V, т. е. объем в литрах, в котором растворен моль вещества, его концентрацией C, мы будем иметь следующую формулу для вычисления осмотического давления в атмосферах:

p = RCT.

По закону Авогадро-Жерара, в равных объемах паров или газов при одинаковой температуре и давлении содержится равное число частиц. По этому закону, все молярные растворы должны иметь одинаковое осмотиче­ское давление, равное 22,4 атмосферы. Закон этот оказывается, однако, справедливым только для таких веществ, как сахароза, т. е. для неэлектро­литов. Электролиты, подвергающиеся электролитической диссоциации в водном растворе, будут уже содержать значительно большее число частиц, распавшихся на ионы. Поэтому уравнение Клапейрона мы должны не­сколько изменить, введя туда изотонический коэффициент, вносящий по­правку на электролитическую диссоциацию. Этот коэффициент неодинаков для различных веществ, а также меняется в зависимости от концентрации и температуры, так что его значение надо находить по специальным табли­цам. Для электролитов уравнение принимает вид:

p = RCTi.

У сахарозы и других неэлектролитов величина i = 1. Определять осмотическое давление по вышеприведенной формуле, однако, нельзя, так как она пригодна лишь для так называемых идеальных растворов, т. е. растворов очень небольшой концентрации. Обычно его находят из специальных таблиц, которые состав­лены эмпирическим путем.

Под осмотическим давлением рас­твора понимается сила, которую необходимо приложить, чтобы помешать проникновению воды в раствор, отделенный от нее полупроницае­мой мембраной.

Понятно, что, чем выше концентрация раствора в осмометре, тем большую силу надо приложить для того, чтобы помешать проникновению воды в раствор через полупроницаемую мембрану. Поэтому более концентрированный раствор обладает большим осмотическим давле­нием по сравнению с разбавленным и сильнее поглощает воду из окружаю­щей среды.

В соответствии со сказанным имеются три случая соотношения осмотического давления в осмометре и окружающей среде: Материал с сайта http://worldof.school

1. концентрация веществ в осмометре выше, чем в среде. В этом случае раствор среды назы­вается гипотоническим, и вода будет поступать в осмометр до вы­равнивания концентрации;
2. концентрация в осмометре и среде одинакова. При этом раствор среды будет изотоничен, или изоосмотичен, раствору в осмометре и вода не будет поступать в него из окружающей сре­ды;
3. концентрация веществ выше в среде, чем в осмометре. В этом случае гипертонический раствор среды будет сосать воду из осмометра. Нетрудно понять, что клетка живого растения при погружении в гиперто­нический раствор будет плазмолизироваться.

На этой странице материал по темам:

• Химия осмотическое давление кратко

• Краткое сообщение о экономической географии

• Осмотическое давление формула химия

• Физхимия шпаргалки

• Кто обладает большим осмотическим давлением сахароза или соль