Осмос. Осмотическое давление.

Осмос – явление самопроизвольного перехода растворителя в раствор, который отделен от него полупроницаемой перегородкой (мембраной). Осмос наблюдают в специальных приборах (осмометрах). Устройство простейшего осмометра: (см.рис) . При опускании трубки с раствором в сосуд с растворителем уровень жидкости в трубке поднимается на некоторую высоту h. Гидростатическое давление столба жидкости высотой h в состоянии равновесия называется Осмотическим давлением и количественно характеризует осмос. Изучая это явление на бесконечно разбавленных растворах Вант - Гофф установил закон: π = СRT – для неэлектролитов. π = iСRT – для электролитов, где С – молярная концентрация (моль/дм3), R = 8.314 (дж/моль К) Т – температура, i – изотонический коэффициент, который характеризует во сколько раз общая концентрация частиц растворенного вещества электролита (под частицами у неэлектролитов – молекулы, у электролитов – сумма молекул и ионов) превышает расчетную молярную концентрацию. Растворы разных веществ при одинаковом значении концентрации С и Т будут обладать одинаковым осмотическим давлением. Такие растворы называются изотоничными. Термодинамика осмотического давления: Рассмотрим систему представляющую собой герметичный сосуд с откачанным воздухом. Полость сосуда не полностью разделена полупроницаемой перегородкой. В одну часть сосуда помещают растворитель, а в другую – раствор. Из-за осмоса будем наблюдать: (см. рис) . Р_i⁰<P₁. Равновесие в такой системе с точки зрения термодинамики следует характеризовать равенством хим потенциалов всех компонентов во всех фазах. Для растворителя: (1) μ₁ = μ₁⁰, где μ₁ – хим потенциал растворителя в растворе, μ₁⁰- хим потенциал растворителя в чистом растворителе. μ₁ = f (π, N₁), μ₁⁰ = const. Следовательно, продифференцировав (1) при постоянстве Т, получим: (б μ₁/б π)_Т,N1*d π + (б μ₁/б N₁)_Т,π *d N₁ = 0. Из параграфа ТХФ известно, что (бG/бР)_Т = V. Заменим G на μ₁, Р на π, V на V (с чертой). Тогда после преобразований получим: d π/dN₁ = – ((б μ₁/бN₁) _Т,π)/ V₁ (c чертой). – основное термодинамическое уравнение для осмотического давления.

Дата добавления: 2015-07-20