Осмос аномальный

Аномальный осмос обычно сопровождается переносом электролита. Перенос может происходить или из концентрированного раствора в разбавленный (совпадающа я диффузия), или в обратном направлении (несовпадающая диффузия). [c.121]

Для одинаковой подвижности противоиона и одноименного иона осмос всегда имеет положительную аномальность и совпадает с переносом соли. Для достаточно низкой водопроницаемости перенос воды определяется только членом, связанным с давлением, для высокой водопроницаемости электрическое поле действует обратно этому члену. [c.121]

Диффузия растворителя (осмос) через ионообменные мембраны может проходить иным способом, чем в случае незаряженных мембран, в которых результирующий поток в отсутствие приложенного давления всегда направлен через мембрану из более разбавленного в сторону более концентрированного раствора. В таких случаях осмотическое перемещение растворителя является однозначно связанной функцией относительной концентрации растворенного вещества на каждой стороне мембраны. Для ионообменных мембран такой нормальный осмос может быть заменен аномальным, при котором перемещение растворителя может происходить в нормальном направлении, причем растворитель будет перемещаться больше в сравнении с перемещением, обусловленным концентрационными различиями (аномальный позитивный осмос) или в противоположном направлении (аномальный негативный осмос) [68, 75, 76]. Позитивный и негативный аномальный осмос являются результатом диффузии растворенного вещества и не могут осуществляться в ее отсутствие. Диффузия растворенного вещества создает электрическое поле и сильные диффузионные потенциалы, когда подвижности противоионов и коионов значительно различаются. В том случае, когда противоион диффундирует быстрее, электрически заряженная жидкость, содержащаяся в порах, движется по направлению к концентрированному раствору, приводя к аномальному позитивному осмосу. В случае же, когда скорость коиона больше, заключенная в порах жидкость перемещается в противоположном направлении, приводя к негатив- [c.44]

Осмотические свойства ионообменных мембран имеют большое значение, вследствие того что при низких значениях сопротивления потоку растворителя и ионной подвижности поток электролита может значительно изменяться. Сильный позитивный осмос обусловливает перенос электролита из разбавленного в концентрированный раствор (несоответственный поток соли). В ранних исследованиях [75, 76] протекание аномального осмоса приписывали структурным негомогенностям в мембране. По мнению Шлегля [68], аномальный осмос является скорее правилом, чем исключением, для растворов ионных веществ и заряженных мембран независимо от структуры. [c.45]

Аномальный осмос является результатом вышерассмотренного мембранного потенциала. Такие потенциалы, как мы видели, возникают вследствие различной проницаемости мембран для анионов и катионов. Разность потенциалов вызывает электроосмотическое течение воды через мембрану, а направление течения зави- [c.364]

Рис. 82. Отрицательный аномальный осмос через пористую мембрану силиката магния.

Экспериментальные исследования Грима и Зольнера установили, что осмос протекает в соответствии с традиционными представлениями, всегда направлен в сторону больших концентраций электролита. С удалением от ИЭТ наблюдается аномальный осмос. [c.225]

Абсолютная величина коэффициента отражения а, имеющего отрицательное значение, может превышать единицу. Как будет показано ниже, в первую очередь это относится к мозаичным мембранам, содержащим и катионообменные, и анионообменные участки. Для отрицательных значений а характерно не только то, что [(Др — Дя)/Дл 8]7 ,1 меньше нуля, но и что (Л/СвУс)дЯд,г больше единицы. В таких системах при наложении давления через фильтр проходит раствор более концентрированный, чем поступающий на фильтрацию. Положительные значения а, превосходящие единицу, т. е. положительный аномальный осмос, насколько известно авторам, никогда не наблюдались [6, 20]. При таких значениях и поток объема, имеющий одно направление, вызывает поток растворенного вещества в другом направлении — явление маловероятное, хотя в принципе и возможное. Указания на положительный аномальный осмос, имеющиеся в литературе, относятся по существу к случаю, когда рассматривалось отношение величин а, одна из которых без достаточных оснований принималась равной единице, [c.443]

Шлёгль [6] указывает, что наш критерий, определяющий знак Дл, зависит от выбора компонента, который мы считаем ответственным за возникновение осмотического давления. Если поменять ролями соль и воду и рассматривать первую в качестве растворителя, Дя становится отрицательным. Соответственно отрицательное значение сТсоли требует положительной величины Оводы и наоборот. Однако заключение о том, что значительный отрицательный аномальный осмос одного компонента (ос — 1) может быть интерпретирован как положительный аномальный осмос другого компонента, является необоснованным. Оно содержит предположение о том, что, если поменять ролями соль и воду (т. е. считать соль растворителем, а воду растворенным веществом), изменится только знак Дя. Но совершенно очевидно, что такая перестановка изменит и абсолютное значение этой величины в случае разбавленных растворов соли оно должно при этом сильно возрасти. Для двух-компонентной системы Дя определяется соотношением [c.443]

Следовательно, если подвижность коиона больше, чем подвижность противоиона, возможен отрицательный аномальный осмос, что находится в согласии с экспериментом (см., например, работу Грима и Соллпера [32], которая будет обсуждаться позже в этом же разделе). [c.445]

Карр и Соллнер [77] сообш ают о некоторых интересных результатах, полученных при исследовании термоосмоса растворов электролитов через ионообменные мембраны. По данным этих авторов, для воды и водных растворов неэлектролитов термоосмоса не наблюдается , в то время как для систем, в которых присутствует электролит, суш ествует заметное сходство между термоосмосом и аномальным осмосом. Карр и Соллнер измеряли /и в условиях, когда концентрация соли по обе стороны мембраны была одна и та же, разность давлений Др отсутствовала, но поддерживался градиент температуры в мембране. В системах, в которых возможен положительный аномальный осмос (в том смысле, в котором этот термин употребляют Грим и Соллнер), осмотический поток был направлен от раствора с большей температурой к раствору с меньшей температурой. Зависимость от концентрации при постоянном градиенте температуры аналогична зависимости, обнару енной для аномального осмоса в опытах, подобных опытам Грима и Соллнера например, Jj, проходит через максимум в той же области средних концентраций. Для незаряженных мембран равна нулю, в то время как в системах, обнаруживающих отрицательный аномальный осмос, осмотический поток направлен от раствора с более низкой температурой к раствору с более высокой температурой. [c.453]

Для нашего случая )эфф = 9-10" , в то время как коэффициент свободной диффузии 2>кс1 = 1,8-10 . Такое различие, очевидно, является следствием высокой концентрации анионов в анионообменных элементах и катионов в катионообменных элементах мембраны. Огромное увеличение проницаемости по отношению к соли за счет циркуляции проявляется также в величине коэффициента отражения. Очевидно, в рассматриваемом случае можно ожидать очень больших значений отрицательного аномального осмоса. Этот эффект был действительно недавно обнаружен Карром и Соллнером [43], которым удалось определить циркуляционный член в величине (1 — а) Ьр. (Эти авторы нрименми устройство, позволявшее пропускать циркуляционный ток через внешнюю измерительную цепь, замыкая или размыкая ее по н еланию.) [c.460]

Для мембраны со средними свойствами зависимость от внешней концентрации будет, вероятно, промежуточной между линейной и квадратичной. Исследования мембран в лаборатории показали, что при обычных концентрациях ( 0,2 N) может проявляться сложная зависимость диффузионного проникновения от внешней концентрации. Диффузия измерялась в системах, где мембраны разделяли хорошо перемешиваемый раствор Na l и дистиллированную воду. Сравнивалось проникновение, полученное при концентрации Na l от 1,5 до 0,5%. Для большинства пергаментных-мембран было найдено, что отношение проникновений при этих-условиях составляет от четырех до пяти. Для некоторых хорошо сшитых мембран было получено значение отношения проникновения менее трех, наименьшее измеренное отношение составляло 1,81. Такое большое отклонение от поведения, предсказываемого уравнением (2.26), говорит о том, что при определении диффузионного проникновения через мембраны во втором случае большое влияние оказывают такие факторы, как аномальный осмос, приводящий к несоответствующей диффузии, и изменение набухания с изменением внешней концентрации. [c.67]

Теорелл принимает те же предположения, что и при использовании теории фиксированного заряда, а именно отсутствие ситовых эффектов, мгновенное установление постоянного доннановского равновесия на поверхностях и постоянная концентрация фиксированного иона по всей толщине мембраны. Наиболее важным ограничением этой теории является то, что не учитываются коэффициент активности и осмотический ток. Шлёгл [S17] при теоретической разработке аномального осмоса указывал на то, что в опреде- [c.67]

Несмотря на ограничения вследствие упрощающих предположе ний при выводе уравнения Теорелла —Мейера —Сиверса, эксперименты показали, что, если условия опыта не очень отличаются от принятых за идеальные , уравнение в основном правильно. Фактически оно применяется и играет большую роль при объяснении значений мембранного потенциала. Основные воззрения, положенные в основу этой теории, помогают понять другие мембранные явления, как например электропроводность [528], электроосмос [525], поточный потенциал 530] и аномальный осмос [517]. [c.81]

Осмотический поток жидкости действительно существует в таких системах, но обычно наблюдаемые давления сильно отличаются от тех, которые предсказываются законом Вант-Гоффа, справедливым для растворов, разделенных незаряженной полупроницаемой мембраной. В случае раствора электролита и ионитовой мембраны часто наблюдаются ненормально высокие давления, сильно превышающие теоретические, рассчитанные по закону Вант-Гоффа (это положительный аномальный осмос) в некоторых случаях наблюдаются отрицательные давления, т. е. происходит движение жидкости из концентрированного раствора в разбавленный (отрицательный аномальный осмос). [c.116]

Эти явления были известны давно. Много исследований в этой области выполнено Солнером [G49, S51, 64, 75, 76, 84], который измерял аномальный осмос, сравнивая скорости движения жидкости через заряженные мембраны, разделяющие воду и раствор электролита, со скоростями потоков, получающимися при использовании растворов неэлектролитов сравниваемой концентрации. Такие динамические методы необходимы ввиду того, что измерение давления в статической системе почти невозможно, так как диффузия электролита через мембрану препятствует наступлению равновесия. Как показали Дрей и сотр. IS75J, Гримм и Солнер [G49], лучшим методом опраделения величины аномального осмоса является применение в двух сериях поточных измерений с одним и тем же раствором электролита мембраны, которой можно придать обратный знак заряда и которая не изменяет геометрическую структуру при переходе от заряженного к незаряженному состоянию. Поскольку с незаряженной мембраной наблюдается только нормальный осмос, разница между двумя скоростями составляет аномальную часть потока. [c.116]

Солнер и его сотр. использовали явление аномального осмоса как критерий электрохимической активности 41ембраны [G18]. В более ранних работах [S51, 84] Солнер развил теорию, объясняющую аномальный осмос на основании модели мембраны, имеющей поры различного размера (гетеропористая модель). В качестве примера для иллюстрации своей теории он рассмотрел две поры, одну— узкую, другую — несколько шире, в катионитовой мембране, разделяющей два раствора электролита различной концентрации. Из-за высокой концентрации фиксированных ионов в узких порах одноименные ионы исключаются, вследствие чего между концами этих пор возникает термодинамический максимум мембранного потенциала. В результате этого более разбавленный раствор становится положительно заряженным. Однако в более широких порах присутствуют некоторые одноименные ионы и величина потенциала получается ниже максимальной. В результате между двумя порами существует несбалансированная э. д. с. и положительный ток течет через узкие поры от концентрированного к разбавленному раствору и обратно через широкие поры. Этот процесс, согласно Солнеру, вызывает общий электроосмотический поток через более широкие поры, т. е. происходит положительный аномальный осмос. Солнер пытался объяснить подобным образом и отрицательный аномальный осмос. Для этого он постулировал несколько иные условия для размера пор и проникновения одноименного иона, а также подвижность одноименного иона, большую, чем подвижность противоиона. [c.117]

Шлёгл [S17] опровергает теорию Солнера и показывает, что она не дает удовлетворительного объяснения отрицательного аномального осмоса. Применив простую мембранную модель, аналогичную модели Шмида, и постулируя идеальные условия (разбавленные растворы, коэффициенты активности, равные единице, постоянство концентраций фиксированного иона и др.), Шлёгл показал, что аномальный осмос, как положительный, так и отрицательный, может быть объяснен на основе разницы давлений и потенциалов, существующих между концами единичной поры внутри мембраны. [c.117]

Чтобы сравнить величину потока, проходящего при аномальном осмосе и при обычном осмосе через строго полупроницаемую незаряженную мембрану, Шлёгл рассмотрел специальный случай заряженной мембраны, для которой в уравнении (2.108) член, связанный с потенциалом, ничтожно мал [c.119]

Для синтетических ионитовых мембран обычно бывает порядка 50 моль/л, а X — порядка 1 моль1л. Это говорит о том, что член, связанный с давлением, может дать увеличение аномального положительного осмотического тока, который превышает нормальный осмос на порядок или больше. [c.120]

Миграция ионов против градиента концентрации часто наблюдается в случае биологических мембран, например лягушачьих кож [U8], Для описания этого применяется термин активный перенос . Чтобы объяснить это явление, биологи постулируют некоторый механизм, в котором принимает участие сам живой организм, т. е. кажущееся уменьшение энтропии компенсируется изменениями, происходящими в других частях организма. Как показал Шлёгл, активный перенос мог бы быть выведен из несовпадакь щей диффузии, сопровождающей аномальный осмос. [c.122]

Дифференциальная проницаемость ионов приводит к тому, что называется аномальным осмосом. Найдено, что при некоторых условиях вода будет течь от концентрированного раствора к разбавленному раствору соли, если оба раствора разделены пористой мембраной. Течение может продолжаться несколько часов и создавать значительное давление. По истечении некоторого времени, однако, давление, переводящее воду из концентрированного раствора в разбавленный, падает до О, и концентрации электрол Ита с обеих сторон мембраны становятся идентичными. Аномальный осмос представляет собой кинетическое, а не равновесное состояние. Если вода течет от разбавленного раствора соли к концентрированному, то процесс переноса называется положительным аномальным осмосом, если же течение направлено от концентрированного раствора к разбавленному, то оно называется отрицательным аномальным осмосом. На рис. 82 изображен ход отрицательного аномального осмоса между водой и раствором Е1С1, разделенными пористой мембраной из силиката магния. Гролман и [c.363]

Можно следуюищм образом сформулировать условия отрицательного аномального осмоса если ион, знак заряда которого тот же, что и у мембраны, имеет большую подвижность в мембране, то будет происходить отрицательный аномальный осмос. Чтобы это условие могло осуществиться, поры мембраны должны быть довольно велики и нужно применять электролит, ионы которого обладают значительной разностью в подвижно- [c.364]

СТИ, причем большей подвижностью должен обладать ион, знак заряда которого тот же, что и у мембраны. Характерный пример аномального отрицательного осмоса представляет раствор Ь1С1 или ЫМОз и мембрана из силиката магния. Подвижность иона значительно меньше подвижности ионов ЫОз или С1- (Уь1+=33,4, /с1 = 65,5, (7ыг,-= 61,7). Несмотря на отрицательный заряд силиката магния, поры этой мембраны так велики, что подвижность анионов через нее заметно не. уменьшается, и поэтому анионы движутся через мембрану быстрее, чем катионы. Поэтому водная сторона мембраны становится заряженной отрицательно по сравнению с ее солевой стороной. Вода, заряженная положительно в отрицательных порах, переходит вследствие электроосмоса из солевой стороны в водную сторону, и в результате получается отрицательный аномальный осмос. [c.365]

С другой стороны, положительный аномальный осмос происходит тогда, когда поры мембоаны очень малы. В этом случае ионы, знак заряда которых противоположен заряду пор мембраны, будут проникать легче. Это вызовет заряд на солевой стороне мембраны, который будет иметь тот же знак, что и заряд на мембране, и будет противоположен заряду воды, содержащейся в порах мембраны. В результате получится электроосмотическое течение воды через мембрану от разбавленной к концентрированной стороне, т. е. произойдет положительный аномальный осмос. Конечно, размер пор отрицательно заряженной мембраны не обязательно должен быть мал, если катион первоначально имеет большую подвижность, чем анион все кислоты удовлетворяют этому условию. [c.365]

Абрамс и Зольнер нашли, что если коллодиевая мембрана активирована ЫаВгО и заключена между 0,01 М раствором цитрата калия и чистой водой, то возникает положительный аномальный осмос. Если не прилагается встречного давления, то происходит значительный перенос воды, который может достигать 90 см на 100 см мембраны в час. Перенос немного уменьшается, если вода заменяется раствором соли с двумя одновалентными [c.365]

Сольнер провел целый ряд опытов по изучению коллодия как вещества-носителя получаемых мембран, измерений потенциала, а также ряд определений аномального осмоса. Сольнер при окислении получаемых им мембран наблюдал увеличение числа активных групп, что проявлялось в значительном повы-щении концентрационного потенциала. При измерениях потенциала концентрационной цепи 0,1 н. КС1 (мембрана)—0,01 н. КС1 получили для исходной мембраны 1,6 лв и для окисленной 25 мв. Повышение электроосмотического действия видно из табл. 34. Опыт с протамин-коллодиевой мембраной описывает [c.262]

Реакция на изменение осмоса заметно снижается в средах с высокой осмоляльностью, и экспериментально определяемое значение Ь можно получить только путем экстраполяции. Причины аномального поведения в концентрированных средах неизвестны. Оно может быть обусловлено связыванием воды и загустением цитоплазмы или же снижением проницаемости для воды. [c.461]

Мембранный потенциал Хендерсон, 1907 [14] Мембранное равновесие Доннан, 1911 [13] Аномальный осмос Соллнер, 1930 [15] Неравновесная термодинамика Кедем, [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология