Осмостық қысым

Шынайы ерітінділердің осмостық қысымын Нолле ашты. Бір жағы жабық, екінші жағында шала өткізгіші бар, шыны түтікті қант ерітіндісімен толтырып, түтікті суға батырғанда ондағы ерітіндінің көлемінің жоғарылайтындығын байқаған. Себебі, шала өткізгіш арқылы су түтік ішіне өтеді. Мұндай құбылысты осмос, ал осмосты тудыратын күштерді осмостық қысым деп атайды.

Айтарлықтай сұйытылған коллоидты ерітіндінің осмостық қысымын төмендегі теңдеу арқылы табуға болады

Мұндағы:
m_{жалпы –} еріген зат массасы

m – бөлшек массасы

V – жүйе көлемі

N_{A –} Авагадро саны

Т – абсолюттік температура

ν - сандық концентрация

Бұл теңдеу шынайы ерітінділердің осмостық қысымын табуға арналған Вант – Гофф теңдеуімен ұқсас:

Мұндағы:
М – 1 моль еріген заттың массасы

с - салмақтық концентрация

Екі теңдеудегі айырмашылық тек 1моль еріген зат массасы мен бөлшек массасында. Шынайы ерітінділермен салыстырғанда лиозольдердің осмостық қысым мәні төмен және тұрақсыз болады. Бірдей температуралық жағдайлардағы осмостық қысымдары π₁ және π ₂ екі жүйе үшін былай жазуға болады:
π₁ =ν₁ (RT/ N_A)

π ₂ = ν₂ (RT/ N_A)

Теңдеулерді бір – біріне бөлсек, π₁ / π ₂ =ν₁ / ν₂

Дисперсті фаза табиғаты және салмақтық концентрациясы бірдей, бірақ бөлшек өлшемінде айырмашылық бар екі коллоидты жүйе үшін:

Мұндағы: r₁ және r₂ - 1 – ші және 2-ші жүйелердегі бөлшектер радиусы, ρ-дисперсті фаза тығыздығы.

Агрегация және дезагрегация процестері коллоидты жүйелерде тіпті әлсіз сыртқы әсердің өзінен жылдам жүретіндіктен лиозольдердегі осмостық қысымның тұрақсыздығы осымен түсіндіріледі. Лиозольдердегі осмостық қысым мәні төмен және тұрақсыз болғандықтан, коллоидты бөлшектер өлшемін немесе сандық концентрациясын анықтауда осмометрия, эбулиоскопия, криоскопия әдістері қолданылмайды.

Коллоидты ерітінділерге нағыз ерітіндідегідей осмостық қысым тән. Ол да газ қысымы секілді ерітіндінің коллигативті (біріккен, орташа) қасиеті екен, яғни ол тек еркін қозғалатын коллоидты бөлшектерге ғана тәуелді. Егер коллоидты бөлшектірдің көлемі мен массасының нағыз ерітінділердегі молекула көлемі мен массасынан үлкен екенін ескерсе, онда бірдей көлемдік концентрациядағы коллоидты және нағыз ерітінділерді алып, белгілі бір көлеміндегі коллоидты бөлшекті және молекуланы салыстырғанда, коллоидты бөлшектер аз болады. Мінекей, сондықтан да бірдей концентрациядағы коллоидты ерітіндінің осмостық қысымы нағыз ерітіндімен салыстырғанда аз болады. Мысалы, массалық концентрациясы 10 г/л болатын алтын золінің осмостық қысымы 45 Па, осындай концентрациядағы сахароза ерітіндісінің осмостық қысымы 7250 Па. Сондай-ақ, гидрофобты коллоидты ерітіндідегі өлшенетін осмостық қысымының бір бөлігі қосымша электролиттердің кездесуімен байланысты болады.

Коллоидты ерітінділер нағыз ерітінділерге өте ұқсас болғандықтан, оған Вант-Гофф формуласын қолдануға болады:

ПV = nRT немесе П = nRT/V

мұндағы П – зольдің осмостық қысымы; n- колоидты бөлшектердің мольдік өлшемі; V- зольдің көлемі. Коллоидты бөлшектің мольдік өлшемі деп Авогадро саны қабылданады.

Егер берілген зольде ν коллоидты бөлшек болса, онда 1 мольде N_A бөлшек бар. n=ν/ N_A ескерсек, (39) теңдеу:

ПV = (ν / N_A)RT, П = ν / V· RT/ N_A

болады.

Коллоидты ерітінділердің бәрі дерлік өте төменгі бу серпімділікпен сипатталып, қайнау температурасы мен қату (кристалдану) температуралары төменгі мәнге, кейде мүлдем өлшеуге келе бермейтін шамаға ғана өзгереді. Мысалы, бөлшек өлшемі 4нм, концентрациясы 0,001% алтын золінің қату температурасы 0,000 004⁰ – қа ғана төмендейді екен.

Осмостық қысым (П) берілген бірлік көлемдегі бөлшек саны (п) мен коллоидты бөлшектердің орташа радиусы (r) арасындағы белгілі бір байланысты табуға септеседі. Ұсақталған заттың бірлік көлемдегі массасы:

m = ⁴/₃ πr³dn,

мұндағы d- ерітінді тығыздығы. Осы теңдеуге негіздей, бірдей температура мен дисперстік ортадағы екі дисперсті системаға арнап, келесі өрнекті жазуға болады:

⁴ /₃ πr³₁dn₁= ⁴ /₃ πr³₂dn₂ немесе r³₁n₁ = r³₂n₂

П₁ / П₂ = n₁ /n₂ = r³ ₂ / r³ ₁ = D³ ₁ / D³ ₂

Дата добавления: 2015-07-15