Равновесие Доннана 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]

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]

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]

Большим осложнением при определении осмотического давления золей является то, что золи обладают свойствами растворов электролитов. Кроме того, ионы электролитов, всегда присутствующие в гидрозолях, вступая с ними в равновесие, сильно изменяют величину осмотического давления (см. равновесие Доннана). [c.344]

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]

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]

На самом деле в результате установления равновесия Доннана осмотическое давление раствора будет равно [c.474]

То, что раствор едкого натра значительно сильнее пропитывает целлюлозу, чем чистая вода, объясняется тем, что образующийся анион, будучи макромолекулярным, не может свободно перемещаться в растворе. Поэтому катион Na+, притягиваемый анионом, внедряется между макромолекулами (равновесие Доннана). Концентрация анионов в пропитывающей жидкости становится больше по сравнению с их концентрацией во внешнем растворе следовательно, и осмотическое давление в этом пространстве больше, в результате чего происходит прилив молекул воды извне. При этом макромолекулы удаляются друг от друга, и волокно набухает. [c.298]

Зависимость диализа от осмотического давления раствора определяется ранее изложенной теорией мембранного равновесия Доннана. [c.69]

Сама первоначальная теория Доннана в приложении к двум растворам, разделенным мембраной (один из которых содержит коллоидальные электролиты и находится под повышенным осмотическим давлением П), практически совершенно строга термодинамически. Однако перенесение ее на смолу сопровождается введением ряда сомнительных нетермодинамических допущений. Представление химической свободной энергии и давления в качестве отдельных слагаемых, проведенное Доннаном, не вызывает возражений, поскольку небольшое гидростатическое давление П не оказывает заметного влияния на межионные силы. Однако приложение модели Доннана к смолам включает соответствующее предположение о том, что энергия набухания (благодаря растяжению полимерной сетки) зависит только от общего объема смолы, тогда как слагаемое химической свободной энергии полностью определяется номинальной моляльностью ионов. Хотя это и весьма разумное предположение (подтвержденное рядом экспериментальных данных см. раздел III, 3), легко можно представить себе возможные исключения, когда перекрестными членами пренебречь нельзя. Кроме того, чтобы получить практически удобное выражение, необходимо принять, что ионы несжимаемы — предположение в общем допустимое, но способное привести к значительным ошибкам при высоких давлениях и очень большом различии ионов по сжимаемости. (Недавно Холм [57] приступил к детальной разработке точной теории обменных равновесий на основе доннановской модели, однако выигрыш в строгости в значительной степени обесценивается необходимостью введения специально определенных коэффициентов активности. Для практических целей приходится [c.134]

Равновесие Доннана выражается равенством, левая часть которого представляет произведение из неодинаковых сомножителей, а правая — из сомножителей одинаковых. Произведение неодинаковых сомножителей можно представить себе в виде прямоугольника, у которого основание будет выражаться величиной X, а высота—величиной а- -х. Произведение одинаковых сомножителей можно представить в виде квадрата, сторона которого будет выражаться величиной с — X. Осмотическое давление определяется суммой ионной концентрации. Для внутренней жидкости осмотическое давление будет обусловлено (д-Ь х)-Н X, а для наружной (с — дг) + (с — х). Сумма сторон прямоугольника всегда б о л ь ш е, чем сумма сторон квадрата одинаковой площади. Поэтому [c.213]

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]

Осмотическое давление растворов ВМС может существенно зависеть от содержания в растворе низкомолекулярного электролита. Зависимость осмотического давления от pH среды для раствора желатины показана на рис. 6-7. Как видно из приводимых данных, на осмотическое давление влияет не только pH среды, но и тип электролита. Расчет осмотического давления проводят по уравнениям, полученным из теории мембранного равновесия Доннана [239], которая учитывает неравномерное распределение низкомолекулярного электролита по обе стороны мембраны. В этом случае между жидкостями с обеих сторон мембраны появляется разность потенциалов, которую с достаточной точностью можно рассчитать по уравнению Нерн-ста [c.161]

Таким образом, мембранное равновесие Доннана помогает понять причины неодинакового содержания электролитов по сторонам свободно проницаемой для них мембраны, а также причины некоторого различия в величине осмотического давления между клетками и межтканевой жидкостью. Последнее обстоятельство является одной из причин эластичности тканей, их тургора. [c.252]

Здесь мы опять имеем дело с равновесием мембраны Доннана. Обозначим концентрацию ионов по одну и другую стороны мембраны I и П через жм+, х х-, жм+, и хк-. При добавлении М+Х осмотическое давление становится равным пт [c.285]

Концентрация органических веществ внутри клетки обычно больше, чем в межклеточной жидкости. Многие из этих веществ, включая все макромолекулы, не могут свободно проходить через мембрану, и поэтому вследствие осмоса вода стремится проникнуть внутрь клетки. Если для этого нет препятствий, то клетка набухает, внутриклеточное давление увеличивается и происходит разрыв мембраны (осмотический шок). Одна из важных функций натриевого насоса как раз и заключается в создании препятствия для набухания клетки его работа приводит к такому распределению ионов, что по обе стороны мембраны образуется разность потенциалов, которая уравновешивает избыток концентрации веществ внутри клетки (равновесие Доннана). [c.210]

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]

Большим усложнением при пределении осмвтического давления золей является то, что коллоидные частицы, как увидим дальше, электрически заряжены, благодаря чему золи обладают свойствами электролитов. Кроме того, ионы электролитов, всегда присутствующие в гидрозолях, вступая с ними в равновесие, очень сильно изменяют величину осмотического давления (см. равновесие Доннана, стр. 355). [c.106]

Набухание играет большую роль в производстве целлюлозы щелочными способами. Основной операцией в этом производстве является варка древесины в крепких водных растворах NaOH (часто в смеси с Na S) в закрытых котлах под давлением 6—7 атм и соответствующих повышенных ( 170°) температурах. В таких условиях набухание древесины (щепы) протекает очень сложно и сопровождается не только процессами деструктурирования клетчатки, но и процессами химического изменения многих составных частей древесины. В этом сложном комплексе процессов, однако, достаточно отчетливо обнаруживаются все основные черты, типичные для набухания, а именно экзотермичность, контракция, довольно значительное увеличение общего объема и характерные стадии-гидратация (адсорбционное поглощение) и капиллярная конденсация воды. Действие осмотических сил здесь осложняется явлением равновесия Доннана. Интересно отметить, что процесс деструктурирования идет в известной мере за счет нарушения водород- [c.193]

Общая теория вопроса была разработана Доннаном (1911) и известна под названием мембранного равновесия или равновесия Донна-на. Рассматривается специальный случай равновесия двух электролитов с одним общим ионом между двумя жидкостями, разделенными мембраной, через которую проникают все ионы, кроме одного, — недиали-зируемого иона (коллоидная частица, ион высокомолекулярного соединения, белковый ион). Значение доннановского равновесия не ограничивается только осмотическим давлением коллоидов. Оно играет существенную роль при рассмотрении многих проблем, в частности физиологических, так как развитие любого организма связано с деятельностью различных полупроницаемых мембран. [c.241]

Ионообменная смола представляет собой частицы, состоящие из эластичной углеводородной сетки, к которой присоединено множество ионизирующихся групп (обычно все эти группы одного типа). Смола нерастворима в воде и органических растворителях, хотя и может набухать в них. Благодаря наличию активных групп эти смолы могут обменивать ионы, находящиеся на их поверхности в качестве противоионов, на другие ионы, содержащиеся в растворе. Этот процесс известен уже много лет. Природные и синтетические цеолиты широко применяют для умягчения воды вследствие их способности извлекать ионы кальция и магния из жесткой воды и заменять их на ионы натрия. Эластические свойства смол позволяют им противостоять внутренним силам, возникающим вследствие осмотического давления гидратированных ионов, которое является результатом равновесия типа Гиббса—Доннана между внутренними частями зерен смолы и наружным раствором. Свободная энергия реакции обмена определяет изменение объема смолы. Поэтому степень сшивания смолы (чисто поперечных связей) непосредственно влияет на эффективность ее как ионообменника [6]. [c.159]

Информация о форме молекул может быть получена при измерениях осмотического давления только из второго вириального коэффициента. В связи с этим второй вириальный коэффициент заслуживает более внимательного изучения. Было выполнено теоретическое исследование термодинамики трехкомпонентных систем со специальным приложением к осмотическому давлению [268, 269]. Задавая состав противоионов макромолекулярного комнонента так, что изменение их концентрации не приводит к изменению концентрации диализуемых ионов, получили уравнение, в котором В является суммой трех членов. Первый из них — это член равновесия Доннана, который становится несущественным, если концентрация эле тролита достаточно велика. Второй член характеризует взаимодействие макромоле-ку.тярного компонента с самим собой, и он прежде всего зависит от формы молекулы. Статистическая термодинамика позволяет оценить этот член для различных форм [13, 189]. Таким образом, если первый и третий члены малы или известны, можно сделать заключение о форме молекулы на основании измерения второго вириального коэффициента. Этот подход 61.1л применен для определения отношения осей молекулы миозина [270]. Обычно исключенный объем вычисляют, предполагая, что смешивание не сопровождается изменением объема или теплосодержания, иными словами, что парциальный удельны объем инвариантен относительно концентрации. Рассматривают только изменения энтропии. Таким образом, В можно рассматривать как сумму нескольких членов, один из которых не связан с изменениями объема нрг растворении. Более того, этот член будет велик, если лтолекула высоко асимметрична или представляет собой гибкое нитевидное тело. Молекулы такого типа исключают молекулы других находящихся в растворе веществ из объема, существенно превышающего собственный [c.93]

Равновесие Доннана выведено для условия электронейтральности обоих растворов. Однако на этапе 2 в нашей модели не сохраняется осмотическое равновесие, так как по внутреннюю сторону мембраны раствор электролита более концентрированный. Для того чтобы разбавить этот раствор, вода диффундирует в клетку. В результате с внутренней стороны мембраны создается избыточное гидростатическое, или осмотическое, давление. В растительных клетках осмотическое давление действительно несколько выше, чем в окружающей среде, но эти клетки не разрываются, так как их стенки окружены плотной оболочкой из клетчатки. Однако такой защитный механизм, вполне пригодный в условиях неподвижной жизни растения, не может быть использован в клетках животных, ведущих активный, подвижный образ жизни. Осмотическое равновесие в животных клетках достигается благодаря тому, что недостаток электролитов в наружной среде компенсируется ЫаС1 (этап 3). Ыа+ не может входить Б клетку, так как мембрана для него относительно непроницаема. Благодаря этому Ыа+, содержащийся во внеклеточной среде, уравновешивает осмотическое давление внутриклеточных органических анионов. Этот механизм оказался очень удобным для клеток морских беспозвоночных животных, так как содержание ЫаС1 в морской воде достаточно ве- [c.133]

Так, был предложен метод вычисления коэффициентов селективности ионообменных систем [18, 19], основанный на использовании уравнения Гиббса — Доннана [16, 17]. Чтобы этот метод можно было применить, необходимо провести измерения плотности и пзопиестические измерения давления пара в изучаемых системах и, кроме того, в других системах со слабосшитымп ионитами. Легче, однако, непосредственно изучить ионообменное равновесие, чем выполнить все измерения, необходимые для предсказания результатов. Даже если для расчета осмотических коэффициентов и коэффициентов активности используются различные эмпирические соотношения [10, 20—22], положение не изменяется, а при переходе к рассмотрению ионного обмена в концентрированных растворах оно становится еш е более сложным. [c.177]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология