Диффузия и осмос в растворах

Основы химической термодинамики, термохимии, кинетики, катализа, учения о растворах, диффузии, осмосе, тургоре и плазмолизе рассмотрены в нх приложении к биологии и сельскому хозяйству. Описаны коллоидно-химические свойства белков, протоплазмы, роль свободной воды в коллоидах, свойства коллоидов почвы. [c.2]

Важным дополнением к этим теориям являются работы Дерягина и Духина, опубликованные в 1959 г. Эти авторы учли сопутствующий электрокинетическим явлениям эффект диффузии ионов. Он оказался особенно существенным для жидких поверхностей, например для эффекта Дорна при обратной седиментации (всплывании) пузырьков газа. При движении твердой сферической частицы в растворе электролита также возникают разность концентраций между ее полюсами по направлению движения и соответствующий диффузионный потенциал. Поправка, связанная с этим потенциалом, может оказаться того же порядка, что и сам потенциал перемещения частицы. Формулы, которые получаются при уточнении теории с учетом диффузии, а также закона сохранения анионов и катионов в отдельности, приобретают классическую форму только при равенстве коэффициентов диффузии анионов и катионов. Если учесть диффузию, то, исходя из требования симметрии кинетических коэффициентов в теории Онзагера, можно прийти к выводу, что наличие разности концентраций по обе стороны капилляра или пористой перегородки обязательно должно вызывать течение в растворе (капиллярный осмос), а частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в растворе, в котором существует градиент концентрации, должны двигаться (диффузиофорез). Краткость изложения не позволяет нам приводить здесь конкретные выводы и формулы. [c.143]

Диффузия — самопроизвольный процесс перемещения вещества, вследствие которого происходит выравнивание концентрации раствора. Скорость диффузии зависит от формы и размеров частиц, температуры и вязкости среды. Скорость диффузии коллоидных частиц меньше скорости диффузии частиц в истинных растворах. Разновидность диффузии — осмос (или односторонняя диффузия). Если отделить коллоидный раствор от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, пропускающей очень малые молекулы растворителя и не пропускающей большие дисперсные частицы, то молеку- [c.26]

Селективность действия мембран для обратного осмоса зависит от коэффициентов диффузии и растворимости компонентов раствора в материале мембраны, а также от электрических сил, формы и размера молекул, концентрации, температуры. Для перегородок селективность действия не имеет значения к ним предъявляется требование полного разделения суспензии с получением чистого фильтрата. [c.83]

Существуют следующие мембранные методы микрофильтра-цня — процесс разделения коллоидных растворов и взвесей под действием давления ультрафильтрация — разделение жидких смесей под действием давления обратный осмос — разделение жидких растворов путем проникновения через полупроницаемую мембрану растворителя под действием приложенного к раствору давления, превышающего его осмотическое давление диализ — разделение в результате различия скоростей диффузии веществ через мембрану, проходящее при наличии градиента концентрации электродиализ — процесс прохождения ионов растворенного вещества через мембрану под действием электрического ноля. [c.106]

Растворы неэлектролитов. Диффузия. Осмос. Растворы, в которых нет (или почти нет) ионов, практически не проводят электрического тока, из-за чего их называют неэлектролитами, в отличие от растворов электролитов, которые содержат ионы и проводят ток. Если представить себе раствор очень малой концентрации, в котором молекулы растворенного вещества практически не взаимодействуют друг с другом (силы притяжения между молекулами в растворе почти отсутствуют из-за того, что среднее расстояние между ними велико по сравнению с их собственными размерами), то поведение этих молекул в растворе будет во многих отношениях аналогично поведению идеального газа. Доказательством правильности такого сравнения является ряд общих свойств, наблюдаемых как у газов, так и у растворов. Аналогия с газами проявляется в способности растворенного вещества к диффузии и в результате этого к возникновению давления, получившего название осмотического. [c.102]

ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ (диффузионное давление) — сила, с которой молекулы одного вещества стараются проникнуть через перегородку в результате диффузии. О. д. является кинетическим и создается ударами молекул в результате хаотического теплового движения тех веществ, для которых перегородка становится непроницаемой. Характерным случаем для измерения О. д. является осмос через полупроницаемую перегородку, т. е. перегородку, через которую проникают молекулы только одного из веществ (обычно молекулы растворителя). Явление осмоса и О. д. имеют важное значение в жизнедеятельности животных и растительных организмов. Давление, создающееся растворенным веществом в растворе, является одним из важных факторов, влияющих на распределение в тканях воды и растворенных веществ. Этому способствует наличие в организмах многочисленных полупроницаемых перегородок (оболочек клеток, клеток кровеносных сосудов, кишек, желудка и др.). У человека О. д. крови строго поддерживается на уровне 78. 10 — 82 10 Па. [c.184]

Изучение свойств растворов высокомолекулярных соединений сыграло огромную роль в развитии коллоидной химии. Первые исследования диффузии, осмоса, оптических свойств коллоидов были проведены с растворами желатины, агара, целлюлозы, т. е. с растворами ВМС. При этом выяснилось, что растворы ВМС более устойчивы по сравнению с золями. В течение длительного времени это объяснялось высоким сродством растворенных веществ к растворителю (дисперсионной среде) и связанной с этим высокой сольватацией. Это нашло отражение в исторически сложившемся названии таких растворов — лиофильные золи или обратимые коллоиды в отличие от лиофобных золей — обычных (необратимых) коллоидных систем. Позднее была найдена истинная причина термодинамической устойчивости лиофильных золей — отсутствие поверхности раздела фаз и поверхностной энергии — их гомогенность. Было показано также, что, хотя свойства растворов высокомолекулярных соединений в значительной степени определяются их сродством к растворителю, доля растворителя, вошедшего в сольватные оболочки, не очень велика. Поэтому правильным следует считать термин растворы ВМС или молекулярные коллоиды , а не лиофильные золи . [c.435]

Опыты со слабо выраженным внешним эффектом или протекающие в замедленном темпе, а также опыты, демонстрация которых становится опасной при применении больших количеств реагирующих веществ и поэтому обычно демонстрируемых в микро- и полумикроколичествах. Примерами такого рода могут служить опыты, иллюстрирующие молекулярно-кинетическую теорию, а также многие из свойств веществ, объясняемые на ее основе диффузию, осмос, рост н растворение кристаллов, электролитическую диссоциацию, движение ионов или коллоидных частиц в растворах или газах под действием электрического поля, устойчивость и условия коагуляции дисперсных систем, выделение и растворение газов в жидкостях, кинетические явления в растворах, действие катализаторов, набухание, флотация, демонстрация окраски растворов и ее изменения под действием различных факторов, свойства едких, токсичных и взрывоопасных веществ. [c.152]

Рассмотрев основные гипотезы о механизме разделения методом обратного осмоса растворов электролитов, а также некоторые вопросы разделения растворов неэлектролитов, можно перейти к рассмотрению гипотезы, не связывающей проницаемость мембран с отнесением компонентов разделяемой системы к какому-то определенному классу веществ — гипотезе о проникновении через мембрану веществ по механизму активированной диффузии. Этот механизм во многом аналогичен механизму проникновения газов через мембрану. [c.31]

Свойства коллоидных систем. Молекулярно-кинетические свойства и закономерности, описывающие законы самопроизвольного движения молекул в растворах, могут быть использованы и для описания свойств коллоидных систем (диффузии, осмоса). Но при этом следует учитывать размер коллоидных частиц и их концентрацию в дисперсионной среде. Концентрация коллоидного раствора характеризуется числом частиц в единице объема (частичная концентрация V). Кроме того, используется грамм-частичная концентрация Сй, которая представляет собой отнощение частичной ком-центрации к постоянной Авогадро Ма - d=v/ЛAA. Частичная (мицеллярная) масса коллоидной частицы Ма равна произведению массы коллоидной частицы т на постоянную Авогадро [c.112]

Книга состоит из нескольких рассказов, охватывающих ряд физико-химических явлений и закономерностей. В живой, порой фантастической форме беседы капелек воды, школьного урока, где ученики — атомы, рассказано о диффузии, осмосе, концентрации раствора, о строении атома и катализе... [c.4]

Вопрос об устойчивости дисперсных систем — основной при изучении их свойств. Как уже отмечалось, дисперсные системы потому и рассматриваются особо, отдельно от обычных гетерогенных систем, что по внешнему виду они напоминают обычные растворы прозрачны, внешне однородны, для них характерны диффузия и осмос и т. д. Но в то же время само существование дисперсных систем уже противоречит законам термодинамики они обладают огромным запасом поверхностной энергии, но, несмотря на это, освобождаются от нее нехотя . Это явление называется коллоидной устойчивостью. [c.280]

Молекулы и ионы в растворе могут перемещаться пассивно и спонтанно в определенном направлении в результате диффузии. (Осмос — особый вид диффузии. Он подробно описан в разд. 5.9.8.) Для такого перемещения в живых организмах — в отличие от активного транспорта — затраты энергии не требуется. Другой тип движения, а именно объемный поток, рассматривается в гл. 13. [c.373]

Осмос. В разделе Диффузия в растворе уже говорилось, что в животных и растительных организмах, а также в экспериментальных исследованиях существуют и применяются полупроницаемые перегородки — мембраны, разделяющие растворитель и раствор или растворы различной концентрации. Мембраны различают по составу, структуре, размеру пор, отношению к различным растворителям. Они могут быть животного (например, мочевой пузырь), растительного (оболочка клетки) и искусственного происхождения (пленки из целлофана, коллодия). Некоторые из них проницаемы только для растворенного вещества, другие — только для молекул растворителя. Например, глиняная мембрана, содержащая в порах соль Сиг [Ре(СЫ)б], проницаема только для молекул воды. Именно мембраны последнего типа будут рассмотрены в этом разделе. Различные биологические мембраны, проницаемые не только для частиц растворителя, но и для ионов и молекул растворенных веществ, будут рассмотрены в разделе Мембранные потенциалы . При наличии мембран в растворах наблюдают явление осмоса. [c.70]

Высокодисперсные системы седиментационно-устойчивы и образуют коллоидные растворы - золи, часто представленные органическими высокомолекулярными соединениями, в том числе и слизями, образуемыми микроорганизмами. В них протекают молекулярно-кинетические явления в виде диффузии, осмоса, высока скорость химических реакций на поверхности частиц. Фактически средой обитания таких организмов является гель, образованный каркасом из слизи, внутри которого находятся клетки разных взаимосвязанных между собой видов организмов, образующих сообщество. Образующиеся агрегаты могут быть сопоставлены с коагулировавшими коллоидами и достигают размерности грубодисперсных частиц. Не следует ограничивать внимание органическими дисперсными системами - в среде обитания микроорганизмы сталкиваются с высокодисперсными минеральными системами глинистых минералов, гидроокислов, силикатов, способных образовывать устойчивые коллоидные растворы. [c.62]

Осмос — диффузия молекул растворителя из растворов чере . полупроницаемую перегородку, разделяющую раствор и чистый [c.93]

Хаотическое тепловое движение молекул, являясь причиной диффузионных процессов, вызывает также появление осмотического давления в растворе. Следует отметить, что осмотическое давление проявляется только при наличии полупроницаемой мембраны. Осмосом называется диффузия вещества через полупроницаемую мембрану, разделяющую раствор и чистый растворитель (либо два раствора различной концентрации). Перегородка (мембрана) обладает свойством пропускать только молекулы растворителя. Перенос молекул растворителя через мембрану обусловлен осмотическим давлением. Выравнивание концентрации раствора по обе стороны мембраны, не пропускающей более крупные молекулы растворенного вещества, возможно при односторонней диффузии молекул растворителя. Поэтому осмос всегда идет от чистого растворителя к раствору, или от разбавленного раствора к концентрированному. Этот процесс отражает стремление раствора к уменьшению своей концентрации. [c.49]

Диффузия может проходить также, если на границе раствора и чистого растворителя (или двух растворов различной концентрации) поместить полупроницаемую перегородку—мембрану. Полупроницаемые перегородки способны пропускать только молекулы растворителя и не пропускают молекулы растворенного вещества. Свойствам полупроницаемости обладают многие природные пленки (стенки клеток живых и растительных организмов, стенки кишечника, протоплазма и др.), а также пленки искусственного происхождения (целлофан, пергамент, пленки из коллодия, желатины). Односторонняя самопроизвольная диффузия молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор или из раствора с низкой концентрацией в раствор с высокой концентрацией называется осмосом. [c.95]

Диффузия и осмос в растворах. Законы осмотического давления и его биологическое значение [c.97]

Если в такой цилиндр налить раствор какого-либо вещества, например, сахара, и погрузить цилиндр в воду, то выравнивание концентраций будет происходить только вследствие перемещения молекул воды. Последние в большем числе диффундируют в раствор, чем обратно, поэтому объем раствора будет постепенно увеличиваться, а концентрация сахара в нем уменьшаться. Такая односторонняя диффузия через полупроницаемую перегородку называется осмосом. [c.226]

ОСМОС — диффузия веществ (проникновение) через пористую перегородку, разделяющую раствор и чистый растворитель или два раствора различной концентрации. О. приближает систему к равновесию, выравнивая концентрации но обе стороны перегородки (см. Осмотическое давление). [c.184]

ЛТ 1п а,. Так как активность Ох меньше единицы, то химический потенциал растворителя в растворе меньше, чем в чистом состоянии. Поэтому в такой системе начинается диффузия растворителя в раствор. Это явление называется осмосом. [c.153]

Осмос и осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Как было указано выше (см. 5.3), процесс диффузии частиц растворенного вещества в растворе является молекулярно-кинетическим условием образования раствора. С процессом диффузии связано явление осмоса. [c.74]

Процесс односторонней диффузии растворителя через полупроницаемую перегородку от раствора с меньшей концентрацией растворенного вещества к раствору с большей концентрацией называют осмосом. [c.75]

Для изучения процесса осмоса применяют прибор, изображенный на рис. 5.1. Наружный сосуд / заполняют водой, внутренний 2 — раствором ка-кого-либо вещества. Дно внутреннего сосуда с трубкой делают из полупроницаемой мембраны, в качестве которой может служить целлофан, вискоза и разные пленки из высокомолекулярных веществ. Молекулы растворителя могут переходить через мембрану в обоих направлениях, однако преимущественно наблюдается переход из наружного сосуда во внутренний, поэтому уровень жидкости в трубке постепенно повышается. Это приводит к увеличению гидростатического давления на раствор во внутреннем сосуде, что увеличивает скорость перехода воды из внутреннего сосуда в наружный. Наконец, при некоторой высоте (h) столба раствора в трубке скорости диффузии воды из наружного сосуда во внутренний и обратно сравняются и подъем жидкости в трубке прекратится. [c.75]

Осмос. Осмосом называется односторонняя диффузия дисперсионной среды. Осмос можно наблюдать тогда, когда раствор или же золь отделены от чистой дисперсионной среды или растворителя (или раствора и золя иной концентрации) полупроницаемой мембраной, пропускающей молекулы растворителя или среды. Вследствие различия концентраций по обе стороны мембраны в отделенных друг от друга частях системы существует неравенство химических потенциалов, из-за чего возникает в растворе или золе избыточное по сравнению с другой частью системы давление. [c.139]

Осмос. Явление односторонней диффузии через полупроницаемую перегородку получило название осмоса. На рис. 8.3 приведена схема осмометра. Сосуд (осмометр) с раствором большей концентрации (с помещен в стакан с раствором меньшей концентрации (с,.). Осмометр имеет полупроницаемую стенку (перегородку, пленку), через которую могут проникать только молекулы растворителя, например воды. Полупроницаемыми могут быть пленки животного и растительного происхождения. Пленки можно также синтезировать. Например, если сосуд из необожженной глины обработать растворами солей [c.201]

Диффузия может стать односторонней, если растворы разделить полупроницаемо перегородкой, пропускающей только молекулы растворителя. При условии, что > Со, молекулы растворителя с большей скоростью будут диффундировать в направлении Сг- Сь и объем раствора с концентрацией С1 несколько возрастет. Такая односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку называется осмосом. Схема осмометра представлена на рис. 57. Столб жидкости с высотой й образовался за счет осмоса. Осмос прекращается тогда, когда скорости перехода молекул растворителя через полупроницаемую перегородку в обоих направлениях становятся одинаковыми. [c.151]

Осмос и осмотическое давление. В растворе молекулы растворителя и растворенного вещества находятся в состоянии беспорядочного теплового движения, и в результате взаимной диффузии происходит процесс выравнивания концентрации в объеме раствора. Если же создать условия для одностороннего движения молекул растворителя, то в растворе возникает особого рода давление, называемое осмотическим давлением. [c.202]

Если иа границе между раствором и растворителем или между двумя растворами различной концентрации находится полупроницаемая перегородка, пропускающая молекулы растворителя и задерживающая частицы растворенного вещества, то процесс выравнивания концентрации осуществляется только в результате перехода молекул растворителя из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Такой процесс односторонней диффузии растворителя называется осмосом. Явление осмоса можно наблюдать, используя прибор, называемый осмометром. [c.84]

Если раствор и растворитель разделить при помощи полупроницаемой перегородки (мембраны), пропускающей свободно молекулы растворителя и препятствующей прохождению растворенного вещества, то диффузия становится односторонней — проникает через перегородку только растворитель. Роль полупроницаемых мембран могут выполнять как ткани животных и растений — мочевой пузырь, стенки кищечника, протоплазма клеток и др., так и искусственно изготовленные мембраны (пленки из коллодия, желатины, целлофана и т. д.). 0,лнос.тпронняя диффузия растворителя раствор н.азыва осмосом, а си- "ла, обусловливающая осмос, отнесенная к единице поверхности полупроницаемой мембраны, называется осмотическим давлением, [c.154]

Диффузия и осмос. Явление самопроизвольного распространения частиц одного вещества в среде другого называется диффузией. Процесс диффузии в растворах напоминает стремление газа равномерно распределиться по всему объему сосуда, в котором он заключен. Причина диффузии — беспорядочное тепловое движение частиц, перемещающихся в результате этого в самых разнообразных направлениях. В случае раствора молекулы растворенного вещества из мест с большей концентрацией постепенно переходят в область чистого растворителя или в места с меньшей концентрацией того же раствора. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока концентрация во всех участках раствора не станет совершенно одинаковой. Одновременно с этим и число молекул растворителя в единице объема раствора также выровнится по всему раствору. Можно сказать, что и концентрация растворителя в любой области раствора станет одинаковой. [c.173]

Казалось бы, в нашем опыте диффузия (осмос) из чистой воды в раствор должна происходить до тех пор, пока вся вода не будет исчерпана. Но этого не происходит. Пленка испытывает давление и со стороны раствора — так называе.мое осмоти-ческое давление. Оно-то и препятствует диффузии воды. Как только это давление станет равным давлению на пленку со стороны воды, система придет в равновесие. При этом молекул 1,1 по-прежнему проходят сквозь мембрану, но в ту и другую сторону в равном количестве. [c.82]

Явление осмоса в живых клетках. Диффузия, осмос и осмотическое давление играют важную роль в животных и растительных организмах. Протоплазма клеток представляет собой идеальную полупроницаемую перегородку, через которую в клетку могут проникать или удаляются из нее только определенные вещества, но она непроницаема для других веществ. Так, стенки эритроцитов (красных кровяных телец) непроницаемы для хлорида натрия, но проницаемы для воды. Если эритроциты ввести в раствор хлорида натрия, осмотическое давление которого больше, чем осмотическое давление внутри клеток гипертонический раствор), то вода диффундирует из клеток наружу, и клетки сжимаются. В растворе, осмотическое давление которого меньше внутреннего давления гипотонический раствор), осмос происходит в противоположном направлении. Вода извне проникает в клетки, при этом они набухают. Объем клеток увеличивается до тех пор, пока их стенки не лопаются и содержимое не вытекает в окружающую жидкость. Два раствора, которые имеют одинаковое осмотическое давление независимо от состава растворенных веществ, обусловливающих это давление, называются изотоническими или изоосмоти-ческими растворами. Жидкость крови, в которой взвешены красные кровяные тельца,— плазма крови — является изотонической с жидкостью, находящейся в красных кровяных тельцах и других клетках организма. [c.161]

Скорость диффузии растворенного вещества с большой молекулярной массой (>500) в раствор низка и значительно меньше скорости диффузии электролита. Поэтому влияние концентрационной поляризации на процесс ультрафильтрации намного сильнее, чем на процесс обратного осмоса. Концентрация у поверхности мембраны при ультрафильтрации может достигнуть такого значения, что на мембране может образоваться слой геля, который резко снижает скорость процесса. Для того чтобы повысить скорость ультрафнльтрации, приходится интенсивно перемешивать раствор или прокачивать его с большой скоростью (до 3—5 м/с) над мембраной. Однако в ряде случаев такой путь оказывается непригодным, так как приводит к резкому повышению расхода энергии на циркуляцию раствора, недопустимому повышению температуры раствора, разрушению структуры некоторых биополимеров и т. п. В этих случаях более рациональным может оказаться применение турбулизирующих вставок. [c.174]

Диффузия через пористые м е ni б р а н ы с различными размерами пор используется в ме Одах обратного осмоса и ультрафнльтровання. Осмос — самопрсизвольный переход растворителя через полупроницаемую перегородку в раствор. Обрат- [c.79]

Явление осмоса заключается в диффузии молекул растворителя через полунепроницаемые мембраны, пропускающие только растворитель и разделяющие чистый растворитель и раствор (или растворы с различной концентрацией). Рассмотрим систему, состоящую из чистого растворителя и раствора, разделенных полунепрони-цаемой мембраной. Химический потенциал растворителя в растворе равен [c.222]

Диффузия и осмос в растворах. Законы ос.мотического давления [c.403]

Осмотические явления могут быть обращены. Если вне(шнее давление в растворе превыс11Т осмотическое давление, то химический потенциал растворителя в растворе станет больше, чем в чистом растворителе, и начнется диффузия растворителя в обратном направлении (из раствора). Этот обращенный осмос, получивший название обратного осмоса, имеет очень большое практическое значение. Таким путем может быть в больших масштабах осуществлено опреснение морской воды. Для этого морскую воду подвергают высокому гидростатическому давлению, превышающему осмотическое давление, в результате чего из морской воды через специальную полупроницаемую перегородку диффундирует пресная вода. [c.155]

На заре развития коллоидной химии считалось, что коллоидным растворам не присущи явления диффузии и осмоса. Эта особенность коллоидных растворов считалась одной из их отличительных признаков. Однако использование более точных методов исследования показало, что это не так. Более того, изобретение з льтрамикроскопа (1903 г.) позволило непосредственно наблюдать движение отдельных коллоидных частиц, связать интенсивность этого движения с величиной коэффициента диффузии. Наблюдение за поведением отдельных коллоидных частиц позволило проверить и подтвердить расчеты, базирующиеся на молекулярно-кинетичес1шй теории, формулы диффузии, седиментационного равновесия и т. д. [c.397]

При более точном рассмотрении диффузии и осмоса принимается, что движущей силой является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Основанная на этом положении теория называется квазитермодинами-ческой. Приравнивая приращение энергии Гиббса к работе по переносу частиц в вязкой среде, получают уравнение для коэффициента диффузии в реальных растворах [c.142]

Вследствие диффузии растворитель проникает через полупроницаемую перегородку в обе стороны, но сначала быстрее в ячейку с раствором, чем обратно. В результате со стороны раствора на поршень Р действует возрастаюшее давление, поршень смещается вверх. Однако, движение поршня и переход растворителя в раствор можно задержать посредством наложения такого внешнего давления, которое удерживает поршень Б первоначальном положении (уровень растворителя в трубке Б в этот момент тоже должен быть первоначальным). Описанное явление самопроизвольного перехода растворителя в раствор, отделенный от него полупроницаемой перегородкой, называется о ло-сом. Механическое давление, которое надо приложить к раствору, чтобы задержать осмос, назьшается осмотическим давлением. Осмотическое давление раствора не зависит от мембраны, если она действительно полупроницаема. Полупроницаемая мембрана является лишь средством, которое позволяет заметить это различие. Таким образом, это давление можно рассматривать как меру различия в природе растворителя и раствора. Осмотическое давление зависит от концентрации и может быть очень большим. Так, 6%-ный раствор сахара имеет осмотическое давление 6,06-10 Па (0,6 атм) морская вода — 2,83-10 Па (28 атм), а рассолы некоторых самоосадочных озер — более 2,02 10 Па (200 атм). [c.203]