Мембранные равновесия. Осмотическое давление

Метод осмометрии является наиболее точным и широко применяемым для определения средней молекулярной массы полимеров-неэлектролитов. Однако измерения осмотического давления растворов ВМВ-полиэлектролитов могут быть связаны с ошибками, вызванными присутствием электролитов. Во избежание ошибок необходимо вводить поправки на мембранное равновесие (Дон-нан, 1911). [c.470]

Осмометры можно подразделить по принципу измерения осмотического давления и по диапазону измеряемого давления, от которого существенно зависит конструкция прибора. Измерение осмотического давления статическими методами проводится после наступления равновесия в системе раствор — мембрана — растворитель. В простейшем случае осмотическое давление измеряется по высоте столба жидкости. Недостатком статического метода является сложность определения момента наступления равновесия и значительные затраты времени. Для быстрых и точных измерений служит динамический метод. Идея этого метода заключается в измерении объемной скорости проницания через мембрану растворителя при различном давлении в ячейке (рис. 1-8). Интерполяцией данных в области прямого и обратного осмоса получаем значение осмотического давления. [c.38]

Мембранное равновесие Доннана. Более детальное изучение осмотического давления коллоидных растворов показало, что даже применение в качестве внешней жидкости ультрафильтрата этого же золя не дает результатов, которые бы точно соответствовали теоретическим. В некоторых случаях экспериментально определенное осмотическое давление того или иного золя было больше теоретического, оно не зависело в ряде случаев от концентрации коллоида нли изменялось не пропорционально концентрации его и т. п. Как показали более углубленные исследования, проведенные в свое время Доннаном, причина подобных отклонений кроется в особом равновесии электролитов, которое устанавливается в присутствии частиц (или ионов), не способных проникать через полупроницаемую мембрану. [c.305]

Теория мембранного равновесия Доннана позволяет объяснить седлообразную форму кривой, характеризующей зависимость осмотического давления раствора белка от pH среды. В самом деле, в изоэлектрической точке амфолита число ионизированных ионогенных групп минимально. Это и обусловит минимальное давление, Прн добавлении кислоты, например НС1, содержание анионов (хлорид-ионов) в растворе сначала растет быстрее, чем содержание ионов водорода (последние [c.475]

Принципиальная схема осмометра приведена на рис. 11.2. Осмометр состоит из двух камер, разделенных полупроницаемой мембраной. Камеры соединены с капиллярами А и Б, служащими для измерения давления. В одну камеру помещают растворитель, в другую—-раствор полимера. Измерение осмотического давления осуществляют методами динамического и статическое равновесия. Методом динамического равновесия осмотическое давление раствора определяют как давление, которое необходимо приложить к раствору для сохранения равновесия, если раствор и чи- [c.168]

Разность давления П, определяемая уравнением (51.11) или (51.16), как и в случае, обсужденном в 28, называется осмотическим давлением. Соответственно равновесие Доннана в противоположность случаю, рассмотренному в пункте а., называют осмотическим мембранным равновесием. Разность потенциалов, определенная уравнением [c.258]

Мембранные равновесия. Осмотическое давление [c.141]

Если не все виды частиц могут переходить из фазы в фазу, то устанавливается частичное, или так называемое мембранное равновесие. Примером последнего может служить равновесие осмотическое, характеризуемое тем, что полупроницаемая перепонка (мембрана) пропускает только молекулы растворителя, но не пропускает молекул растворенного вещества. Так как концентрация растворителя различна по обе стороны полупроницаемой перепонки, то равновесие может установиться лишь при наличии некоторого добавочного фактора (веса столба раствора над мембраной, измеряющего осмотическое давление). [c.186]

На рис. 11.2 показана принципиальная схема осмометра. Осмометр состоит из двух камер, разделенных полупроницаемой мембраной В. Камеры снабжены капиллярами А я Б, которые служат для измерения давления. В одну ка.ме[)у наливают растворитель, а в другую — раствор полимера. Осмотическое давление измеряют методами динамического и статического равновесия. /Методо.м дина.мического равновесия осмотическое давление раствора определяют как давление, которое необходимо приложить к раствору полимера для сохранения равновесия, если раствор полимера и чистый растворитель разделены полупроницаемой мембраной. Внешнее давление, прилагаемое к жидкости в капилляре о, которое необходимо для сохранения постоянного уровня жидкости в капиллярах А и Б, равно осмотическому давлению раствора. Мегод статического равновесия сводится к из.мерению разности уровнен жидкости, вызванной перекачкой растворителя в раствор полимера через полупроницаемую мембрану. При установлении равновесия гидростатическое давление, соответствующее этой разности уровней, равно осмотическому давлению раствора, измеренному методом динамического равновесия. [c.206]

Существенное значение мембранные равновесия имеют прн исследовании коллоидных растворов, в которых коллоидная частица, несущая занял г того или другого знака, играет роль иона R. Обычно к коллоидным растворам и при больщих разведениях неприменимы законы, справедливые для предельно разведенных растворов. Исследуя осмотическое давление и мембранные потенциалы коллоидных растворов, можно выяснить зависимость числа солевых ионов разных знаков на поверхности коллоидной частицы от концентрации и природы ионов в растворе. [c.576]

Если два раствора электролита разделены мембраной, непроницаемой хотя бы для одного из ионов (обычно это ион коллоида), то все остальные ионы распределяются по обе стороны мембраны неравномерно. Это сказывается на величине измеряемого осмотического давления коллоидного раствора, а также проявляется в обнаружении разности потенциалов между коллоидным раствором и равновесной с ней жидкостью. Данное явление было открыто в 1911 г. Доннаном и получило название мембранного равновесия или равновесия Доннана. Очень близко связаны с этим явлением так называемые суспензионный и золь-концентрационный эффекты. [c.305]

Мембранное равновесие Доннана. Присутствие в организмах солей белков, отделенных клеточной мембраной от растворов электролитов, приводит к перераспределению электролитов и соответственно влияет на осмотическое давление по обе стороны мембраны. Перераспределение электролитов подчиняется выведенному Доннаном уравнению мембранного равновесия. [c.193]

При измерении осмотического давления в растворах белков необходима учитывать мембранное равновесие (см, гл. XVI). [c.31]

Неравномерное распределение низкомолекулярного электролита по обе стороны мембраны или между гелем и раствором существенно влияет на величину измеряемого осмотического давления. В связи с этим осмотическое давление собственно коллоидных частиц или полиэлектролитов может быть определено только при значительном превышении их концентрации над концентрацией истинного электролита во внешнем растворе (при i l z). При i< g измеряемая величина осмотического давления составляет половину от осмотического давления коллоидных частиц. При промежуточных соотношениях концентраций в измеряемые значения осмотического давления необходимо вводить поправку, учитывающую мембранное равновесие. [c.471]

Осмотическое давление можно обнаружить по деформации мембраны. Для его количественного изучения применяют специальные приборы — осмометры. Конструкция одного из них показана на рис. 58. При достижении равновесия уровни жидкостей, разделенных мембраной, окажутся различными. В случае низких концентраций золя его плотность d принимают равной плотности среды и осмотическое давление вычисляют по формуле [c.139]

Как известно, давление молекул растворенного вещества на полупроницаемую мембрану, вызывающее самопроизвольное перемещение молекул растворителя через мембрану (осмос), уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости, поднявшейся в осмометре. Это гидростатическое давление, соответствующее осмотическому равновесию (прекращению перехода растворителя), и есть осмотическое давление. Оно зависит от температуры и концентрации раствора. Для разбав ленных растворов, как известно, эта связь выражается уравнением Вант-Гоффа [c.205]

В результате осмоса увеличивается объем раствора, и его концентрация постепенно снижается проникающий через мембрану в раствор растворитель увеличивает столб жидкости к и, следовательно, повышает гидростатическое давление (см. рис. 9). Одновременно будет возрастать число молекул растворителя, перемещающихся через мембрану в обратном направлении, т. е. из раствора в растворитель. Постепенно гидростатическое давление и разбавление раствора достигнут величин, при которых количество молекул растворителя, перемещающихся в обоих направлениях, уравняется и наступит осмотическое равновесие. Развившееся в результате осмоса избыточное гидростатическое давление, измеряемое столбом раствора высотой к (см. рис. 9), при котором устанавливается осмотическое равновесие, называют осмотическим давлением. [c.23]

Особенности распределения ионов, связанных с мембранным равновесием, влияют на величину осмотического давления в рассмотренных системах. [c.326]

Иллюстрацией осмотического давления может служить рис. 69. В левом отделении прибора находится чистый растворитель, в правом — раствор. Эти две жидкости отделены друг от друга полупроницаемой мембраной (например, мембраной из целлофана). Поры в мембране достаточно велики, чтобы через них свободно проходили молекулы растворителя, но мембрана препятствует проникновению молекул растворенного вещества из правой части сосуда в левую. Скорость перехода растворителя из левой части сосуда в правую в начальный момент больще, чем скорость его перемещения в обратном направлении. Поэтому высота столба жидкости в правой части сосуда увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие, при котором разность уровней жидкости в левой и правой частях (/г) отвечает осмотическому давлению. [c.178]

Определение по электроосмотическому давлению. При этом способе определяют не объем жидкости, протекшей при электроосмосе через капилляр или -пористую мембрану в единицу времени, а давление, возникающее в результате электроосмотического движения жидкости. Для этого то колено электроосмотического прибора, в которое поступает жидкость, должно заканчиваться вертикальной или наклонной трубкой, с помощью которой можно установить высоту столба жидкости, уравновешивающего электроосмотическую силу. Давление этого столба заставляет жидкость течь через капилляр или пористую мембрану в обратном направлении, пока не установится равновесие между силой тяжести и осмотическим давлением. [c.216]

Были изготовлены мембраны, проницаемые для растворителя, но почти совершенно непроницаемые для растворенного вещества. Такие мембраны называются полупроницаемыми мембранами. Если полупроницаемая мембрана служит границей между раствором и соответствующим чистым растворителем, то давление в растворе должно превышать давление в растворителе, чтобы не дать возможности растворителю проникать сквозь мембрану и переходить в раствор. Необходимая для поддержания равновесия разность дав.чений называется осмотическим давлением л, величина которого в очень грубом приближении определяется формулой [c.476]

Если чистый растворитель отделен полупроницаемой мембраной от того же растворителя, находящегося в растворе, их химические потенциалы не равны друг другу. Это обусловливает перенос растворителя через мембрану к раствору. Разность давлений по обе стороны от мембраны в состоянии равновесия называется осмотическим давлением и оценивается разностью высот в капиллярах раствора и растворителя (Ай) (рис. 5.1). [c.90]

Малое значение и непостоянство осмотического давления лиозолей являются причиной того, что осмометрия, а также эбулио-скопия и криоскопия не применяются для определения численной концентрации или размера коллоидных частиц. Следует, впрочем, заметить, что осмометрические, эбулиоскопические и криоскопиче-ские методы нельзя использовать для определения размера коллоидных частиц не только вследствие указанных причин, но и из-за обычного присутствия в лиозолях электролитов. При очистке лиозолей, например диализом, вместе с посторонними электролитами может удаляться и стабилизующий электролит, что приводит к нарушению агрегативной устойчивости системы, укрупнению частиц и, следовательно, к получению неправильных значений осмотического давления. Кроме того, на результатах осмометрических определений сильно сказывается так называемое мембранное равновесие ), или равновесие Доннана. Это равновесие устанавливается в результате сложного распределения ионов между коллоидным раствором в осмотической ячейке и внешним раствором, о чем подробно сказано в гл. XIV. [c.68]

Осмометры с вертикальной мембраной наиболее широко применяют для измерения осмотических давлений растворов средних концентраций. На рис. 1-11 изображен осмометр Фуосса — Мида [41]. Он позволяет определять осмотическое давление как динамическим, так и статическим методами. Достоинством этого осмометра является быстрое время наступления равновесия, однако он отличается некоторой сложностью конструкции. Осмометры подобного типа были разработаны Хелфрицем [42], Жуковым и др. [42—44]. Ячейки с целью уменьшения объема изготовляются в виде фланцев с каналами. Мембрана одновременно служит прокладкой. Капилляр 3 сравнения служит для оценки высоты поднятия жидкости под действием капиллярных сил. Модифи- [c.39]

Чтобы перейти к уравнениям мембранного равновесия, записанным через концентрацп , необходимо пренебречь коэффициентами активности. Если распределяются неэлектролиты, то концентрацию правильнее выражать через мольные доли х. Со стороны мембраны, где находится третий компонент, осмотическое давление обеспечивается вторым и третьим компонентами, а с другой стороны — только вторым компонентом. Учитывая это, из (IV. 51) получим [c.212]

До сих пор мы предполагали, что коллоид не является электролитом, а это действительно верно для растворов макромолекул в неполярных растворителях. Однако в водных растворах многие макромолекулы, и прежде всего различные биоколлоиды, как правило, находятся в виде ионов. Если же раствор, кроме того, содержит обычные электролиты, то картина еще более усложняется. Здесь осмотическое равновесие сочетается с электростатическими взаимодействиями. Макроионы, которые не проходят через поры мембраны, частично удерживают около себя противоионы и нарушают их равномерное распределение возникает так называемый мембранный потенциал (играющий важную роль в процессах обмена живой клетки). Электростатически обусловленная повышенная концентрация ионов с одной стороны мембраны является причиной более высокого осмотического давления. Добавка электролита экранирует мембранный потенциал (эффект сжатия противоионной атмосферы), а тепловое движение понижает неравномерное распределение ионов, и осмотическое давление понижается. Предельный случай полностью подавленного мембранного потенциала (равномерное распределение всех ионов около мембраны) соответствует осмотическому давлению раствора неэлектролита той же концентрации. Теорию этого эффекта предложил Доннан (1911г.). Допустим, что слева от мембраны находится раствор полиэлектролита N31 с концентрацией с , а справа — раствор обычного электролита, например ЫаС1, с концентрацией с . Мембрана свободно пропускает молекулы растворителя (воды), ионы Ыа+ и С1 , но не пропускает ионы Для простоты вслед за Доннаном примем, что объемы растворов, находящихся с обеих сторон мембраны, одинаковы. Это делает вывод наглядным, не лишая его общности. Предположим также, что оба электролита полностью диссоциированы. Когда в системе установится равновесие, в ту часть раствора, где находится ЫаК, перейдет х молей ЫаС1, так что концентрация N3+ в нем повысится до - + х, концентрация К останется, как и прежде, равной с , а концентрация С1 , которая вначале была равна нулю, составит х. По другую сторону мембраны концентра- [c.45]

С коллигативными свойствами растворов связано и осмотическое давление. Рассмотрим так называемую ячейку Пфеффе-ра. Она представляет собой трубку, заполненную раствором и закрытую снизу полупроницаемой мембраной (перегородкой) последняя проницаема для молекул растворителя и не пропускает растворенное вещество. Трубка погружена в сосуд с растворителем (рис. Б.27). В начальный момент времени система неравновесна, и растворитель начинает переходить через мембрану в т]р убку. Теоретически равновесие должно характеризоваться равенством химических потенциалов чистого растворителя и раствора. Разумеется, такое положение недостижимо, так как химический потенциал раствора включает остаточный потенциал а следовательно, химический потенциал [c.281]

Очень просто объясняется с позиций теории мембранного равновесия и известная зависимость объема набухшего белка (например, студня желатина) от pH среды. Минимальная степень набухания студня должна соответствовать изоэлектрической точке белка, так как при этом минимально и осмотическое давление, являющееся причиной набухания. По обе стороны от этого минимума кривая зависимости объема от pH поднимается и, достигнув максимума, спускается, поскольку таким же образом от pH зависит и осмотическое давление. При трактовке набухания с точки зрения Доннана соверщенно все равно, являются ли макромолекулы белка кинетическими отдельностями или образуют трехмёрную сетку. Иначе говоря, безразлично, какими причинами удерживаются вместе поливалентные ионы в системе — в результате ли наличия полупроницаемой перегородки или тем, что эти поливалентные ионы связаны друг с другом прочными связями и образуют трехмерную сетку. [c.476]