Осмос. Закон осмотичного тиску
Якщо поверх концентрованого розчину якої-небудь речовини, поміщеної в циліндрову посудину, обережно налити, уникаючи перемішуванея, шар більш розбавленого розчину або розчинника, то через деякий час концентрації розчиненої речовини в будь-якій частині розчину зрівняються. Це пояснюється тим, що частинки, проявляючи загальну тенденцію до збільшення невпорядкованості, рухаються від місця з великою концентрацією до місця з меншою концентрацією; частинки розчиненої речовини проникають в середовище частинок розчинника, а частинки розчинника – в середовище розчиненої речовини. Це явище називається дифузією.
Дифузією
називається процес мимовільного вирівнювання концентрації розчину.
Якщо
розділити розчин і розчинник напівпроникною перегородкою (мембраною), крізь яку
проходять молекули розчинника і не проходять молекули розчиненої речовини, то
наступить одностороння дифузія молекул розчинника через мембрану.
Процес односторонньої
дифузії молекул через напівпроникну перегородку називається осмосом, а
тиск, який викликає осмос, називається осмотичним тиском.
Розглянемо
схему приладу для визначення осмотичного тиску – осмометра.
Простий осмометр складається з скля-ної градуйованої трубки, розширений кінець якої щільно закритий напівпроникною перегородкою. У трубку наливають який-небудь розчин, наприклад, розчин цукру у воді.
Відзначивши рівень рідини в трубці, її занурюють в
посудину з розчинником (водою) на таку глибину, щоб рівні рідин в обох
посудинах співпали. Через деякий час рівень рідини в трубці підніметься і
досягне деякої певної висоти (h).
Припинення
підйому рідини в трубці означає, що в системі встановилася рівновага, яка
характеризується однаковим числом молекул розчинника, що проникають у взаємно
протилежних напрямах – від розчинника до розчину і від розчину до розчинника.
Таким чином, розчин лише
в тому разі може знаходитися в рівновазі з розчинником за наявності
напівпроникної перегородки, якщо до останньої з боку розчину буде прикладений
деякий надмірний тиск, званий осмотичним.
Осмотичний
тиск чисельно дорівнює додатковому тиску, який необхідний для припинення осмосу.
Як показав
Вант-Гофф, осмотичний тиск розчину чисельно дорівнює тиску, який чинила
би розчинена речовина, якби вона при тій же самій температурі знаходиася в
газоподібному стані і займала об'єм, що дорівнює об'єму розчину. Це і є
закон осмотичного тиску.
Вант-Гофф
звернув увагу на те, що осмотичний тиск разбавлених розчинів підкоряється законам ідеальних газів. Звідки
він зробив висновок, що осмотичний тиск можна розрахувати за рівнянням
Менделєєва-Клапейрона:
Pосм
= n/V×RT,
де V-об'єм розчину.
С= n/V, то Росм = СRT.
За рівнянням
осмотичного тиску можна розраховувати молекулярні маси розчинених речовин.
Оскільки
С=m/VM, то
Pосм
= (m/VM)RT,
Звідки M = mRT/Pосм.
Немає коментарів:
Дописати коментар