Доннана доннановского равновесия

Выражение (III. 136) называют уравнением мембранного равновесия Доннана или доннановского равновесия. Еслп распределяется одно-одновалентный электролит и он имеет одноименный нон с ионитом, то, пренебрегая коэффициентами активности нонов, получим [c.173]

ДОННАНОВСКОЕ РАВНОВЕСИЕ И ПОТЕНЦИАЛ ДОННАНА [c.148]

При контакте катионита вида (НМ) с разбавленным раствором сильного электролита М+А величина [М+] в ионите будет значительно больше, чем М+] в растворе, а [А ] — меньше [А ]. Вследствие того, что концентрация их в двух фазах различна, небольшие подвижные ионы будут стремиться выравнивать ее путем диффузии, а это приведет к нарушению электронейтральности раствора, к возникновению положительного пространственного заряда в растворе и отрицательного в ионите. В результате установится равновесие Доннана [14] между градиентом концентрации, вызванным диффузией, и электростатическим потенциалом, препятствующим ей, и на границе катионит — раствор (рис. 191) возникнет разность потенциалов — доннановский потенциал [c.587]

Впервые подобное соотношение было получено Доннаном и поэтому называется уравнением Доннана. Оно является общим термодинамическим уравнением мембранного (доннановского) равновесия. Если один нз распределяющихся компонентов является электролитом,то [c.212]

Доннановское равновесие. В 1911 г. Доннан опубликовал свою известную теорию мембранного равновесия. Она сыграла большую роль в разрешении многих физических и биологических проблем. Равновесие Доннана возникает каждый раз, когда ион или заряженная частица каким-нибудь образом задерживаются в своем движении. Классическим примером такой задержки является мембрана, через которую заряженная частица не может пройти. Рассмотрим очень простой случай, показанный на рис. 79. [c.350]

Выражение (111.153) называют уравнением мембранного равновесия Доннана, пли доннановского равновесия. Если адсорбируется одно-одновалентный электролит и он имеет одноименный ион с ионитом, то, пренебрегая коэффициентами активности ионов, получим [c.209]

Если катионообменник, насыщенный противоионами А, контактирует с разбавленным раствором сильного электролита АУ, то концентрация катионов А в ионообменнике больше, чем в растворе, а концентрация анионов больше в растворе, чем в ионообменнике. Поэтому катионы стремятся диффундировать из фазы сорбента в раствор, а анионы — из раствора в фазу ионообменника. В результате этого процесса на границе раздела фаз возникает разность потенциалов — потенциал Доннана. При равновесии стремление ионов к диффузии из-за возникшего градиента концентрации компенсируется действием электрического поля. Разность потенциалов частично или полностью вытесняет электролит из ионообменника. Практически ионообменник, находящийся в равновесии с раствором сильного электролита, всегда содержит небольшое количество катионов, а также эквивалентное им количество противоионов, избыточное по сравнению с количеством противоионов, необходимых для нейтрализации заряда фиксированных ионов. Доннановский потенциал тем выше, чем больше разница концентраций в ионообменнике и в растворе он растет с уменьшением концентрации раствора и с увеличением концентрации фиксированных ионов. Значение доннановского потенциала обратно пропорционально заряду иона. Если ионообменник насыщен многозарядным ионом, то уже небольшая разность потенциалов компенсирует стремление противоионов к диффузии в раствор. [c.30]

Нередко они называются также доннановскими равновесиями по имени Доннана, который первым исследовал термодинамические закономерности соответствующих явлений. [c.538]

При наличии данных только для одной комбинации VA и Ув уравнение (1Х-21) приводит к получению одного параметра, характеризующего распределение X. Например, можно представить, что система содержит область, запятую полиионом с постоянным потенциалом г) и находящуюся в доннановском равновесии с остальным раствором. В этом случае уравнение (1Х-21) можно истолковывать на основе потенциала Доннана. По данным для реакций с реагентами, содержащими заряды иного типа, получаем другие соотношения средних объемных значений в различных степенях, которые позволяют усовершенствовать модель и получить распределение X, согласующееся со всеми данными. [c.367]

Доннановское равновесие устанавливается между клеткой и окружающей средой, если клеточная мембрана хорошо проницаема для неорганических ионов, но непроницаема для белков, нуклеиновых кислот и других крупных органических ионов. Наиболее характерно равновесие Доннана для мертвых клеток или для клеток с ослабленным метаболизмом. [c.148]

Подвижные обменивающиеся ионы проникают через поверхность ионита в обоих направлениях, а высокомолекулярные ионы с противоположным зарядом, из которых состоит основная масса ионита, неподвижны. Поэтому поверхность зерна ионита можно рассматривать как мембрану, проницаемую для одних ионов и непроницаемую для других. На этой условной мембране устанавливается равновесие, которое называют мембранным или доннановским, по фамилии Ф. Доннана, опубликовавшего в 1911 году теорию равновесия для полупроницаемых мембран. Возможно теоретическое описание закономерностей ионного обмена как процесса, идущего через полупроницаемую мембрану [52, 180, 181]. Получаемые при этом результаты оказываются тождественными описанным выше на основе представлений об ионном обмене как о гетерогенной химической реакции. [c.307]

Каковы же причины асимметрического распределения ионов Б состоянии пассивного равновесия Одним нз возможных объяснений может служить присутствие в клетке недиффундирующих ионов, приводящих к доннановскому равновесному распределению (см. стр. 155) и возникновению потенциала Доннана , который можно вычислить исходя из уравнения Нернста. Однако для многих наиболее интересных случаев пассивного равновесия в живых клетках феномен Доннана играет, по-видимому, второстепенную роль. Главной причиной возникновения мембранных потенциалов в живых клетках, вероятно, является наличие ионных насосов. В большинстве изученных клеток ионы натрия выкачиваются наружу специальными системами, осуществляющими активный транспорт, а пассивно переносятся [c.315]

Благодаря отрицательному заряду каркаса водный раствор внутри кристалла цеолита ведет себя так, будто он отделен от внешней жидкой фазы полупроницаемой мембраной. Поэтому распределение ионов между цеолитом и жидкой фазой подчиняется закономерностям теории мембранного равновесия Доннана. В результате концентрации ионов внутри цеолита значительно отличаются от их концентраций в растворе и больше зависят от соотношений конкурирующих ионов, чем от их абсолютных концентраций. Именно этой причиной, а также склонностью к гидролизу объясняется возможность удаления значительной части ионов натрия из цеолитов типа фожазита при длительном промывании дистиллированной водой [24]. Другим следствием равновесия типа доннановского является возможность захвата электролита. В этом процессе анионы из водной фазы проникают в цеолит вместе с эквивалентным количеством дополнительных катионов. Этот эффект становится заметным только в концентрированных растворах. Описанию поведения электролитов внутри неподвижных фаз в ионообменных системах посвящено много работ [44—46]. [c.370]

Таким образом, система ионит — раствор является частично закрытой, а равновесие в этой системе следует рассматривать как мембранное равновесие Доннана (см. раздел IV. 1). Поэтому перераспределение электролитов-резинатов между ионитом и раствором часто называют распределением Доннана, а сам процесс поступления электролитов в ионит необменным или доннановским поглощением, или необменной сорбцией электролита. [c.55]

Часто свойства ионитов объясняются на основании представлений о доннановском равновесии. По теории Доннана, ионит рассматривают как мембрану, разделяющую два раствора (внешний и внутренний) и непроницаемую по крайней мере для одного вида ионов одного из растворов. Внутренний раствор обычно более концентрированный. Обмен ионов между двумя растворами происходит до установления мембранного равновесия. Термодинамическим условием равновесия является равенство произведений концентрации катионов и анионов по обе стороны мембраны. Так, для диффузии Na l через мембрану условием равновесия будет [Na] "] [С1 ] = [Na j f lf], где индексы I и 2 относятся к растворам по обе стороны мембраны. Однако в присутствии аниона А функциональной группы, неспособного к диффузии через мембрану, концентрация Na l по обе стороны мембраны различается и меньше там, где присутствуют осмотически неактивные анионы матрицы. Поверхность зерна ионита можно рассматривать как мембрану, непроницае- [c.147]

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]

Следует отметить, что в клетке доннановское распределение ионов не носит характер термодинамического равновесия, а является стационарным состоянием. Результат — распределение ионов между клеткой и окружающей средой заметно отличается от условий равновесия Доннана. [c.43]

Физические причины возникновения доннановского потенциала легко объяснимы. Концентрация катионов в катионитовой мембране больше, чем в окружающих мембрану растворах, а концентрация анионов, напротив, больше в растворе, чем в мембране. Это приводит к диффузии катионов из мембраны в раствор и анионов из раствора в мембрану, в результате чего возникает электрическое поле, противодействующее стремлению ионов выравнять концентрации путем диффузии. Между растворами и мембраной устанавливается равновесие электрическое поле, поддерживающее это равновесие, измеряется величиной доннановского потенциала. Таким образом, мембранный потенциал рассматривается в виде суммы двух донна-новских потенциалов, возникающих на границе раздела мембрана — первый раствор и мембрана — второй раствор, и диффузионного потенциала, возникающего вследствие градиента концентрации по толщине мембраны. Перенос электрического тока в мембране осуществляется в основном в результате движения ионов только одного знака заряда, а именно противоионов. Это свойство мембраны и делает ее электрохимически активной. [c.142]

Выпадения осадка АВ внутри зерен ионообменных смол не происходит, что объясняется не стерическими факторами, а действием доннановского потенциала при использовании растворов обычных концентраций и ионитов со сравнительно высоким содержанием ионогенных групп донна-новское равновесие приводит к почти полному исключению свободного электролита (ВМ) из фазы ионита. Иначе говоря, электролит ВМ практически не входит в зерна ионообменной смольь Следовательно, нет оснований предполагать, что осадки образуются и закрепляются внутри зерен смолы. [c.204]

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]

Нил с сотрудниками исследовали процесс крашения целлюлозы прямыми красителями, учитывая правило Доннана, выведенное экспериментальным путем из опытов мембранного равновесия. Виллис с сотрудниками на этом основании рассчитали величину электрических зарядов адсорбированных ионов и ионов, растворенных в воде межмицеллярного объема, Л. Петерс и ОпикменЗ изучили применимость доннановского равновесия к процессам крашения шерсти. Как следует из обзора Райдила, ° обсуждения Виккерстаффа, а также кинети- [c.320]