Осмос в коллоидных системах
Где С — концентрация, в моль/м3. Расчет по этому уравнению показывает, что если, например, С = 1 моль/л, то при 298 К п = 2,26−106 Па. Зададим себе вопрос: применимо ли это уравнение к коллоидным системам? Для этого оценим порядок величины С обычных коллоидных растворов. В качестве примера произведем вычисления для 0,1% золя Аи с размером частиц г = 106 см, считая частицы кубическими. Масса… Читать ещё >
Осмос в коллоидных системах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Если отделить друг от друга полупроницаемой мембраной раствор (например, сахарозы) и чистый растворитель, то возникает поток растворителя, направленный в сторону раствора. Мембрану называют полупроницаемой, так как она пропускает через себя только молекулы растворителя, но не частицы растворенного вещества (или наоборот). Поток растворителя наблюдается и в том случае, если полупроницаемой мембраной разделены растворы различной концентрации: в этом случае он направлен в сторону раствора большей концентрации. Явление переноса растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор называют осмосом (см. ч. 1 учебника).
Давление, которое следует приложить к раствору, чтобы остановить осмос, называют осмотическим давлением. Для осмотического давления л идеальных растворов Я. Вант-Гофф получил выражение.
где С — концентрация, в моль/м3. Расчет по этому уравнению показывает, что если, например, С = 1 моль/л, то при 298 К п = 2,26−106 Па. Зададим себе вопрос: применимо ли это уравнение к коллоидным системам? Для этого оценим порядок величины С обычных коллоидных растворов. В качестве примера произведем вычисления для 0,1% золя Аи с размером частиц г = 10_6 см, считая частицы кубическими. Масса одной такой частицы — 2 • 10-17 г. В 1 л раствора содержится 1 г частиц, следовательно, их концентрация равна ^ ^_17 ^ ^ iq23 ~ Ю-7 моль/л;
Этот простой расчет показывает, что концентрации (в 1 моле частиц) коллоидных растворов чрезвычайно малы по сравнению с обычными молекулярными растворами. В данном примере величина С оказывается на семь порядков меньше, чем для 1 М раствора. Поэтому и осмотическое давление также должно быть на семь порядков меньше по сравнению с 1 М раствором, а именно: 2,26-НН Па. Для регистрации столь малого давления необходимы прецизионные измерения. Их невозможно осуществить с необходимой точностью, учитывая погрешности осмометрических экспериментов.
Следовательно, кажущееся отсутствие осмотического давления коллоидных растворов, отмеченное многими авторами, объясняется чрезвычайно малыми значениями их «молярной» концентрации.
Вант-Гофф (van't Hoff) Якоб Хендрик (1852—1911), нидерландский ученый, один из основателей стереохимии и физической химии. Сформулировал законы химической кинетики и осмотического давления в растворах. Заложил (1886—1889) основы количественной теории разбавленных растворов. Лауреат Нобелевской премии 1901 г.
Для растворов полимеров (ВМС) осмотическое давление может быть определено экспериментально. Например, измеренное осмотическое давление раствора яичного альбумина при содержании белка 34 г/л равно л = 216 Па. Такое же осмотическое давление, согласно уравнению (7.3), оказывает 0,001 М раствор. Отсюда следует, что относительная молярная масса альбумина равна 34 000. Это значение близко к найденным другими независимыми методами. Следовательно, уравнение (7.3) применимо не только к молекулярным, но и к коллоидным растворам.
Таким образом, в отношении осмоса не обнаруживается никаких принципиальных различий между коллоидными и молекулярными растворами. Трудность экспериментального измерения осмотического давления коллоидных систем обусловлена лишь низким значением их молярной концентрации.