Осмотическое давление и химический потенциал

Осмотическое давление обусловлено понижением химического потенциала растворителя в присутствии растворенного вещества. Тенденция системы выравнять химические потенциалы во всех частях своего объема и перейти в состояние с более низким уровнем свободной энергии вызывает осмотический (диффузионный) перенос вещества. Осмотическое давление в идеальных и предельно разбавленных растворах не зависит от природы растворителя и растворенных веществ. При постоянной температуре оно определяется только числом кинетических элементов —ионов, молекул, ассоциатов или коллоидных частиц в единице объема раствора. [c.98]

Наш обычный пищевой сахар — сахароза — синтезируется во всех зеленых растениях и только в них, где служит в основном транспортной формой сахара сахароза образуется как в хлоропластах, так и в других местах, где накапливается крахмал, прекрасно растворяется в воде. Поскольку полуацетальные группы двух составляющих ее углеводных колец блокированы, она химически инертна ). Однако с термодинамической точки зрения сахароза является активным соединением, так как потенциал переноса ее глюкозильной группы составляет 29,3 кДж- моль . Транспорт сахара в форме дисахарида имеет для растений то преимущество, что дисахарид создает меньшее осмотическое давление, чем те же количества сахара, транспортируемого в виде моносахарида. [c.530]

Стремление к равновесию в осмотическом опыте можно просто объяснить следующим образом (рис. 45). Предположим, что па рис. 44 растворитель находится под постоянным давлением, а положение поршня с правой стороны фиксировано. Пусть в обеих частях сосуда сначала одно и то же давление. Химический потенциал растворителя 5 в растворе — точка В на рис. 45 — меньше химического потенциала чистого растворителя — гочка А. Поэтому растворитель переходит в правую часть сосуда. Давление в правой части сосуда возрастает и вызывает возрастание химического потенциала растворителя 5 в растворе по линии ВС, пока в точке С он не сравняется с химическим потенциалом чистого растворителя. [c.113]

На рис. 30 показано, что при температуре Т и давлении Р химический потенциал молекул растворителя в ячейке для растворителя равен Оо Т, Р) ). После достижения осмотического равновесия химический потенциал молекул растворителя в ячейке для раствора равен хо(7 , Р 4- тг). [c.95]

Отсюда для зависимости осмотического давления от состава раствора и химического потенциала растворителя получаем выражение [c.210]

Термодинамика осмоса. Термодинамически явление осмоса объясняется тем, что в системе раствор — полупроницаемая мембрана — растворитель активность и химический потенциал Ui растворителя в растворе меньше, чем у чистого растворителя. К выравниванию химического потенциала ведет процесс самопроизвольного перехода растворителя в раствор, и осмотическое давление П можно рассматривать как избыток давления, требуюш,ийся для увеличения давления пара растворителя над раствором до величины давления пара чистого растворителя. [c.212]

Активности и коэффициенты активности растворенного вещества н растворителя можно вычислять также по другим равновесным свойствам раствора по понижению температуры замерзания, по повышению температуры кипения, по растворимости, по осмотическому давлению и др. Недостатком определения активности по этим равновесным свойствам раствора является то, что они зависят ие только от химического потенциала, но и от других парциальных мольных величин (парциальной мольной энтальпии, парциального мольного объема компонента и др.), которые нужно находить из опыта. [c.228]

Для растворителя, активность и соответственно химический потенциал можно экспериментально определить, например, по давлению пара. Тогда выражение (VI. 83) целесообразно представить относительно осмотического давления [c.323]

Т.е. величина осмотического давления однозначно характеризует изменение химического потенциала раствора при изменении его концентрации. [c.28]

Г — поверхностная концентрация у — коэффициент активности (I — химический потенциал V — стехиометрический коэффициент л — осмотическое давление число п в — угол [c.12]

В соответствии с этим значения свободной энергии Гельмгольца, осмотического давления и химического потенциала также можно представить в виде двух слагаемых [c.390]

Химический потенциал вещества, вообще говоря, зависит от внешнего давления Р он растет с ростом Р. Вследствие этого, повышая давление Р в растворе, можно выравнять химические потенциалы растворителя по обе стороны полупроницаемой перегородки. При этом диффузия растворителя прекратится, и система придет в состояние равновесия, которое называется осмотическим. Избыточное давление л, приводящее систему в состояние осмотического равновесия, называется осмотическим давлением. [c.153]

Можно, однако, осуществить процесс выравнивания концентраций равновесно или, по крайней мере, почти равновесно и заставить систему совершать работу за счет выравнивания концентраций. Это возможно, если располагать перегородкой (мембраной), проницаемой только для одного из компонентов (полупроницаемая мембрана). Практически можно приготовить мембрану, проницаемую для растворителя и непроницаемую для растворенного вещества. Для определенности будем далее рассматривать водные растворы и мембраны, проницаемые для воды. Рассмотрим раствор, находящийся в замкнутом объеме, отгороженном полупроницаемой мембраной, по другую сторону которой находится вода. В растворе химический потенциал воды ниже, чем в чистой воде, Поэтому вода начнет поступать в раствор. Из-за малой сжимаемости раствора возникнет давление на мембрану со стороны раствора. Если мембрана жестко зафиксирована, то это давление уравновесится сопротивлением мембраны. Разность давлений раствора и растворителя на полупроницаемую мембрану называется осмотическим давлением. [c.209]

Если раствор полимера отделить от чистого растворителя перегородкой, проницаемой только для молекул растворителя, то такая система будет неравновесной, так как химический потенциал р, растворителя в растворе меньше, чем в чистом растворителе. Если выравнять значения химического потенциала растворителя по обе стороны перегородки, то система будет находиться в равновесии. Это можно достигнуть приложением избыточного давления к раствору. Такое избыточное давление называют осмотическим давлением я оно связано с изменением химического потенциала следующей зависимостью [c.167]

Если = 1° тогда, конечно, при равновесии a jK = a,. ТВ- Но в данном случае 1° — химический потенциал чистой жидкой воды, а — химический потенциал чистого льда при 1 атм и — 3°С. Эти потенциалы не равны, вернее, < К ж> стабильной формой является лед. Тогда из уравнения (1) Й1,тв>а],ж- 11° может быть одинаков для двух фаз в с.лучае осмотического давления при этом действительно активности растворителя в каждой фазе при равновесии одинаковы. [c.303]

В действительности осмотические свойства идеальных растворов выражают только зависимость химического потенциала вещества от внешнего давления и вообще не связаны с уравнением состояния вещества. [c.94]

Существенно то обстоятельство, что в выражении (2.22) для химического потенциала растворителя, при разложении в ряд по концентрации с = = N N2, отсутствуют энергии взаимодействия к IIц - Изменение химического потенциала растворителя связано лишь с энтропийным эффектом и является универсальным. Это приводит к появлению целого ряда универсальных законов слабых растворов в условиях, когда имеется равновесие между молекулами растворителя, а концентрации растворенного вещества в обеих равновесных фазах известны. К этим законам относится формула Вант-Гоффа для осмотического давления растворенного вещества, формулы дл я повышения точки кипения и понижения точки замерзания раствора (в условиях, когда растворенное вещество в паровой и твердой [c.19]

Осмотические явления связаны с возможностью скомпенсировать отрицательное слагаемое ЯТ nxi i повышением л° за счет увеличения общего давления над раствором на величину я и тем самым сохранить постоянство химического потенциала раство- [c.96]

Следуя Нернсту, уравнение Фика можно вывести из молекулярно-кинетических представлений. Будем рассматривать коллоидно-дисперсную систему как идеальный раствор, в котором движение частиц происходит под действием градиента химического потенциала, обусловленного градиентом концентрации коллоидных частиц. Иными словами, движущей силой диффузии оказывается градиент осмотического-давления коллоидных частиц. Для идеального раствора л= (Хо+НТ 1п с соответственно сила , действующая на 1 моль частиц, равна [c.142]

Когда раствор отделен от растворителя полупроницаемой мембраной, которая проницаема для растворителя, но не проницаема для растворенного вещества, растворитель переходит сквозь мембрану в раствор, где химический потенциал растворителя ниже. Этот процесс известен под названием осмоса. Поток растворителя сквозь мембрану можно остановить, если приложить к раствору достаточно высокое давление. Осмотическое давление П — это разность давлений по одну и другую сторону мембраны, которая необходима для предотвращения самопроизвольного перехода сквозь мембрану в любом направлении. [c.114]

Со времени выхода работ [4, 9—13], где описаны различные тины осмометров, появилось много новых конструкций автоматически действующих осмометров [14—16], усовершенствованных методик численных обработок [17, 18] и программ для расчета Л2, XI и исключенного объема из осмотических данных. Так, например, чувствительность метода мембранной осмометрии увеличена наложением на осмометр однородного магнитного поля [19]. Так как магнитное поле стремится увеличить химический потенциал растворителя в отсеке с раствором, то при наложении сильного магнитного поля осмотический баланс может быть достигнут при нулевом суммарном осмотическом давлении. В этом [c.95]

Присутствие растворенного вещества уменьшает химический потенциал растворителя в растворе, а приложенное давление увеличивает его. Когда приложенное давление равно осмотическому, эти два эффекта точно уравновешивают друг друга, так что выполняется уравнение (4.15). [c.115]

Фазовое равновесие. Для температурного равновесия контактирующих фаз требуется равенство их температур, а для гидростатического равновесия — равенство давлений. Диффузионное равновесие предполагает равенство химических потенциалов. В осмотических процессах, где межфазовая поверхность проницаема для одного из веществ, для сохранения диффузионного равновесия в условиях различной концентрации диффундирующего вещества в обеих фазах необходима разность давлений. Чтобы избежать изменения концентрации или химического потенциала, гидростатическим равновесием в этом случае пренебрегают. [c.137]

Определение осмотического давления, данное выше, и рассуждения, приведшие к выводу уравнения (VII, 35), показывают, что осмотическое давление является тем добавочным давлением, которое увеличивает химический потенциал растворителя в растворе и этим компенсирует уменьшение химического потенциала растворителя, вызванное растворением второго компонента. Такая компенсация создает возможность равновесия раствора с чистым растворителем вособых условиях (наличия полупроницаемой перегородки). [c.246]

Капиллярный осмос аналогичен электроосмосу. Отличие состоит в том, что движущая сила капиллярного осмоса определяется градиентом химического потенциала, а не электрического потенциала. Формула (VI.3) содержит момент адсорбции вместо электрокинетического потенциала или электрического момента подвижной части двойного ионного слоя. При этом в отличие от капиллярного осмоса электроосмос возможен только в присутствии растворенных ионов. В присутствии ионов продольный градиент концентрации в отсутствие продольного градиента давления сопровождается продольным градиентом электрического потенциала. Однако из наблюдаемой в этом случае экспериментально скорости скольжения легко получить собственно скорость капиллярно-осмотического скольжения, вычитая из первой скорость электроосмотического скольжения. Для умеренных и высоких концентраций электролита последняя слагающая скольжения, как правило, много меньще первой. [c.62]

Заслуживает упоминания еще следующий термодинамический закон химический потенциал растворителя пропорционален осмотическому давлению раствора П [1]. Это ясно из формулы (3.11), так как изменение объема ЛГ, содержащееся в определении П, просто связано с изменением числа молекул растворителя = ЛГ/а . Следовательно, [c.80]

В формуле (П1-31) отсутствует условная величина элемента объема V. Это вполне закономерно, так как рассеяние света— объемный эффект. Величина т относится к единице рассеивающего объема. Как выбраны элементы объема V, для которых проводился расчет, безразлично. Кроме того, мы видим, что в знаменателе стоит производная от химического потенциала или от осмотического давления [c.113]

При измерении осмотического давления тоже, конечно,, используют метод фазы-датчика химического потенциала. Только для установления осмотического равновесия между чистым растворителем и этим же растворителем в растворе необходима полупроницаемая перегородка. В случаях же равновесий, использованных Гиббсом, равновесное сосуществование фаз возможно при их непосредственном контакте. [c.81]

Для растворов полимеров обычно выбирают химический потенциал растворителя так как его изменения легко могут быть измерены, например, с помощью осмотического метода (см. гл. 4, 2). Осмотическое давление раствора полимера [c.58]

Итак, уравнение (3) позволяет теоретически рассчитать функцию распределения молекул р (/"), если известна энергия межмолекулярного взаимодействия в растворе. В свою очередь, если известна функция распределения р (/"), можно вычислить избыточную энергию раствора, избыточные химический потенциал и осмотическое давление и другие избыточные термодинамические функции. [c.37]

Осмотические явления могут послужить интересной иллюстрацией своеобразного поведения критических бесконечно разбавленных растворов. Чистый растворитель находится в осмотическом равновесии с растворителем в обычном (бесконечно) разбавленном растворе. Перед физико-химиком ставят задачу перевести растворитель из раствора в чистый растворитель, осуществить, как принято говорить, обратный осмос. Для этого необходимо увеличить давление на раствор и выдавить растворитель из раствора через полупроницаемую перегородку в отделение осмометра с чистым растворителем. Ставятся кавычки, так как осмотическое равновесие есть раэновесие химическое, а вовсе не механическое. Приходится повышать давление, поскольку в обычных бесконечно разбавленных растворах парциальный мольный объем растворителя всегда имеет положительное значение. При повышении давления химический потенциал растворителя в растворе возрастает [см. уравнение (1У.7)] и становится больше химического потенциала чистого растворителя в другом отделении осмометра. Растворитель из раствора переходит в чистый растворитель. [c.73]

Укрупнение частиц может идти двумя путями. Один из них, называемый изотермической перегонкой, заключается в переносе вещества от мелких частиц к крупным, так как химический потенциал последних меньше (эффект Кельвина). В результате мелкие частицы постепенно растворяются (испаряются), а крупные растут. Второй путь, наиболее характерный и общий для дисперсных систем, представляет собой /соаг(/ля <и/о, заключающуюся в слипании (слиянии) частиц дисперсной фазы. В общем смысле под коагуляцией понимают дотерю агрегативной устойчивости дисперсной системы. Коагулящ я в разбавленных сИЖМах приводит к потере, седимеитационной устойчивости и в конечном итоге к расслоению (разделению) фаз. К процессу коагуляции относят адгезионное взаимодействие частиц дисперсной фазы с макроповерхностями. В более узком смысле коагуляцией называют слипание частиц, процесс слияния частиц получил название коалесценции. В концентрированных системах коагуляция может проявляться в образовании объемной структуры, в которой равномерно распределена дисперсионная среда. В соответствии с двумя разными результатами коагуляции различаются и методы наблюдения и фиксирования этого процесса. Укрупнение частиц ведет, нанример, к увеличению мутности раствора, уменьшению осмотического давления. Структурообразование изменяет реологические свойства системы, например, возрастает вязкость, замедляется ее течение. [c.271]

Выше отмечалось, что осмотическое давление является характеристикой изменения химического потенциала раствора и обусловлено активностью растворенного вещества 0°. Можно показать, что мутность системы увеличивается при увеличении активности растворенных частиц. Иными словами, с повышением сА возрастает доля рассеянного света. Интенсивность рассеянного света /в, наблюдаемого под углбм 0 к падающему монохроматическому лучу, называется оптической анизотропией растворенных частиц полимера и изменяется при изменении угла наблюдения. Оптическая анизотропия этих частиц состоит в том, что величина интенсивности рассеяния неодинакова вдоль различных осей молекулярного клубка. Зависимость интенсивности рассеянного света от угла наблюдения рассеянного луча называется соотношением (числом) Рэлея, или приведенной интенсивностью [c.51]

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]

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]

Б случае раствора полимера уравнение состояния связывает осмотическое давление с температурой, концентрацией раствора и индивидуальными характеристиками компонентов. Осмотическое давление раствора л связано с изменением химического потенциала растворителя соотношением A i = —Vin поэтому, учитывая уравнение (III. 5), можно получить уравнение состояния раствора полимера [c.86]

Таким образом, осмотическое давление представляет собой термодинамический параметр, характеризующий стремление раствора к понижению концентрации при соприкосновении через полупроницаемую мембрану с чистым растворителем или раствором менвшей концентрации вследствие направленной диффузии молекул растворителя за счет выравнивания его химического потенциала по обе стороны мембраны. [c.214]

В системе, имеющей форму тора, раствор келету-чего вещества (правое колено) и чистый растворитель (левое колено) разделены внизу мембраной, проницаемой только для растворителя, и сообщаются через паровую фазу вверху (см. рисунок). В результате осмотического давления в поле сил тяжести возникает разность уровней жидкостей. Система термо-статирована. Химический потенциал растворителя выше для жидкости в [c.83]

Таким образом, осмотическое давление раствора равно добавочному дапленню, которое необходимо приложить к раствору для того, чтобы химический потенциал компонента в растворе стал равнЬ1м хи-чическому потенциалу чистого растворителя [c.355]

В химической термодинамике для определения осмотического давления поступают следующим образом [8]. Рассмотрим равновесие раствора, химический потенциал которого равен i , с растворителем, химический потенциал которого 1l". Раствор и растворитель разделены полупроницаемой мембраной. Химическое (осмотическое) равновесле между ними наступает при условии [c.102]

К,оллигативными называются такие свойства раств0р 0в, кото-рые могут быть охарактеризованы экспериментально определяемыми величинами (понижение давленм пара растворителя , депрессия температуры плавления, осмотическое давление и т. д.) и являются мерой химического потенциала растворителя. Эти величины часто используются для вычисления молекулярной массы полимеров при условии, что раствор подчиняется закойам идеальных систем (закон Рауля, закон Вант-Гоффа и т, д.). [c.523]

Экспериментальная картина такова. Константа седиментации уменьшается с ростом концентрации, и экстраполяция к нулевой концентрации с помош,ью формулы Гралена вполне возможна. Однако коэффициент диффузии D, обратнопропорциональный коэффициенту поступательного трения /, у большинства полимеров растет, а не падает с ростом концентрации. Это странный парадокс, который был разгадан Ламмом, показавшим, в чем физическая природа этой аномалии. Дело в том, что в реальных растворах уравнение Фика перестает быть верным. Движуш ая сила диффузии в неидеальном растворе — не градиент концентрации, а градиент химического потенциала или градиент осмотического давления [c.130]

К началу XX века в электрохихмии господствовала химическая теория в таком виде, какой придал ей Нернст. Согласно теории Нернста, металл, приведенный в соприкосновение с раствором, либо посылает в него ионы, если его упругость растворения больше, чем осмотическое давление ионов в растворе, либо, наоборот, на металле будут выделяться ионы, если осмотическое давление их будет выше, чем упругость )астворения. Таким образом, возникает заряд на электродах. 1о Нернсту этот процесс является единственным источником электродвижущей силы. Если упругость растворения равна осмотическому давлению, то в таком нулевом растворе не будет перехода ионов и металл не будет заряжаться. Между металлами, погруженными в нулевые растворы, согласно Нернсту, не должно быть разности потенциалов. Потенциал металла в этих условиях по отношению к нормальному водородному электроду есть абсолютный Потенциал ло теории Нернста. Этот абсолютный нуль потенциала реализовали, принимая в качестве такового потенциал максимума электро-капиллярной кривой ртути, т. к. в максимуме заряд поверхности ртути равен нулю. [c.706]

Осмометр должен состоять из двух камер, разделенных полупроницае-ъюй мембраной. Если в одну камеру поместить растворитель, а в другую — раствор, содержащий не пропускаемое мембраной вещество, то для установления равновесия между обеими жидкими фазами к раствору, в котором химический потенциал растворителя понижен, необходимо приложить некоторое избыточное давление. Это давление, называемое осмотическим давлением, может быть создано либо переносом растворителя сквозь мембрану, вызывающим появление разности уровней жидкости в капиллярах, соединенных с камерами осмометра, либо приложением внешнего давления, измеряемого манометром. Осмометр Национального бюро стандартов можно применять для обоих методов. На рис. 8 приведена схема осмометра, а на рис. 9 — общий вид собранного прибора, а также одной его половины. [c.27]

До сих пор в ЭТОЙ главе мы не считали необходимым принимать во внимание зависимость химического потенциала жидкой или твердой фазы от величины приложенного давления. В рассматривавшихся задачах влияние давления практически было несушественным. Но при рассмотрений осмотического давления это было бы неправильно. Предположим, что идеальный раствор отделен от растворителя, который будем обозначать подстрочным индексом 5, полупроницаемой перегородкой, пропускающей молекулы растворителя, но задерживающей молекулы растворенного вещества (рис. 44). Поскольку переход растворенного вещества через пе- [c.110]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология