Осмотическое давление теория

Жидкие растворы по своей природе, свойствам, характеру взаимодействий между частицами очень разнообразны, в связи с чем трудно создать единую количественную теорию, описывающую поведение различных растворов в широкой области концентраций. Наука о растворах —одна из наиболее старых областей естествознания, в развитие которой сделан вклад многими исследователями. В ходе развития учения о растворах были высказаны две точки зрения на природу растворов —физическая и химическая. Физическая теория растворов, возникшая главным образом на основе трудов Вант-Гоффа, Аррениуса и Оствальда, опиралась на экспериментальное изучение коллигативных свойств разбавленных растворов (осмотическое давление, новышение температуры кипения, понижение температуры замерзания раствора и т. п.), зависящих главным образом от концентрации растворенного вещества, а не от его природы. Количественные законы (законы Вант-Гоффа, Рауля) были открыты в предположении, что в разбавленных растворах молекулы растворенного вещества подобны молекулам идеального газа. Отступления от этих законов, наблюдаемые для растворов электролитов, были объяснены на основе теории электролитической диссоциации Аррениуса. Простота представлений физической теории и успешное применение ее как для объяснения свойств растворов электролитов, так и для количественного изучения электрической проводимости растворов обеспечили быстрый успех этой теории. Химическая теория растворов, созданная преимущественно Менделеевым и его последователями, рассматривала процесс образования раствора как разновидность химического процесса, характеризующегося взаимодействием частиц смешивающихся компонентов. Менделеев рассматривал растворы как системы, образованные частицами растворителя, растворенного вещества и неустойчивых химических соединений, которые образуются между ними и находятся в состоянии частичной диссоциации. В классических трудах Менделеева четко сформулированы основные положения теории растворов. Менделеев указывал на необходимость использования всей суммы химических и физических сведений о свойствах частиц, [c.344]

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]

Слабым местом теории Ван-Лаара является допущение о равенстве размеров молекул растворителя и растворенного вещества. Мелвин-Хьюз разработал статистическую теорию бинарных растворов, которая с учетом различия в размерах молекул дает следующее уравнение для осмотического давления [c.34]

Осмотическое давление, изменение температур кипения и замерзания растворов и некоторые другие свойства разбавленных растворов, зависящие только от концентрации, но не от природы растворенных веществ, называются коллигативными свойствами. Их изучение привело к формированию физической теории растворов (см. 120). [c.360]

Используют также данные измерения осмотического давления. Теория устанавливает следующую зависимость осмотического давления П от параметров раствора [c.193]

Флуктуация концентрации сопровождается изменением свободной энергии, которое может быть рассмотрено как работа осмотического давления, необходимая для изменения концентрации в данном небольшом объеме. Следовательно, интенсивность светорассеяния должна быть связана также с осмотическим давлением. Теория флуктуа-ционного рассеяния света, разработанная Эйнштейном в 1908 г., была впоследствии приложена Дебаем (1944—1947) к растворам высокомолекулярных соединений. На основании своих расчетов Дебай доказал, что разбавленные растворы полимеров подчиняются следующей зависимости [c.406]

Как расчет термодинамических величин, отнесенных к молю раствора или компонента, так и развитие статистической теории требуют знания состава раствора, выраженного через мольные (л ,) или мольно-объемные (ср,) доли компонентов. Для расчета этих величин необходимо знать молекулярные веса компонентов, особенно полимера. Эта задача не проста. Для определения молекулярного веса Ма необходимо, как мы знаем, измерить кол-лигативное свойство предельно разбавленного раствора. Вследствие того что в растворах высокомолекулярных веществ имеют место большие отрицательные отклонения от закона Рауля, свойства предельно разбавленных растворов проявляются лишь при малых концентрациях растворенного вещества. Прн этих условиях такие коллигативные свойства, как понижение давления пара или понижение точки затвердевания, используемые для определения молекулярного веса, становятся настолько малыми, что их крайне трудно измерить. Только осмотическое давление таких растворов имеет достаточно точно измеримую величину (например, осмотическое давление 5%-ного раствора каучука в бензоле ( 2=4-19 ) равно 10 мм рт. ст.]. В связи с этим измерение осмотического давления растворов полимеров получило широкое распространение как метод определения молекулярного веса высокомолекулярных веществ в растворе. Точное измерение малых осмотических давлений проводится с помощью специальных, тщательно разработанных методик. [c.258]

ИЛИ при использовании соотношения между осмотическим давлением и концентрацией соответствующих ионов (М +) 7i=RT , вытекающего из теории идеальных растворов, [c.218]

Современная теория сильных электролитов пользуется понятием активность иона для объяснения многообразия всех факторов, влияющих на свойства растворов сильных электролитов, таких, как гидратация ионов и сила их электростатического взаимодействия, электропроводность, осмотическое давление, понижение давления пара и температуры кристаллизации, повышение температуры кипения и некоторые другие. [c.105]

В настоящее время теория осмоса для растворов неэлектролитов разработана пока недостаточно. Расчет осмотического давления для бинарных растворов производится по уравнению Вант-Гоффа, модифицированного в соответствии с той или иной теорией растворов, либо по эмпирическим уравнениям, либо по формуле [c.32]

Еще более разительный контраст в величине осмотического давления мы увидим, если подсчитаем на основе молекулярно-кинетической теории, чему должно быть равно осмотическое давление таких коллоидов, как, например, золь сернистого мышьяка. Если принять диаметр частиц равным 200 А, то для 1%)-ного раствора ири комнатной температуре расчет приводит в этом случае к величине я = 0,035 см вод. ст., т. е, 0,026 мм рт. ст. Столь незначительные эффекты чрезвычайно трудно измеримы на опыте, тем более что влияние даже весьма незначительных примесей истинно растворенных веществ может перекрыть этот эффект. [c.511]

Дебай, исходя из флуктуационной теории светорассеяния и используя уравнение (V. 5) для осмотического давления, получил соотношение между мутностью т раствора полимера, его массовой концентрацией с и молекулярной массой полимера М [c.146]

В 1888 г. Нернст предложил теорию диффузии, предположив, что причиной диффузии является осмотическое давление. Конечно, в этом случае осмотическое давление нельзя рассматривать как реально существующую силу, так как оно проявляется только при наличии полупроницаемой мембраны. Однако в основе как осмотического давления, так и диффузии лежит хаотическое движение молекул, которое в последнем случае приводит к равномерному распределению компонентов во всех частях системы. Поднятие уровня в трубке осмометра вызвано стремлением раствора к увеличению своего объема (соответственно к снижению своей концен- [c.46]

Основы физической теории растворов были заложены уже во второй половине XIX в. Сванте Аррениусом и Вант-Гоффом. Согласно этой теории процесс растворения рассматривается как чисто физический процесс равномерного распределения частиц растворяемого вещества по всему объему растворителя, который представляет собой некую индифферентную среду. При этом допускают, что никакого взаимодействия между молекулами растворителя и частицам растворенного вещества не существует. Физическая теория растворов подкреплялась тем, что целый ряд свойств растворов — повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания, давление пара, осмотическое давление —действительно зависит только от концентрации растворенного вещества, но не зависит от его природы. Таким образом, растворы, со- [c.80]

Результаты измерения осмотического давления растворов различной концентрации тростникового сахара и некоторых других веществ, полученные в свое время Пфеффером и де Фризом, позволили Вант-Гоффу (1887) установить законы осмотического давления, применив для обобщения результатов измерений осмотического давления законы термодинамики и молекулярно-кинетическую теорию газов. Вант-Гофф установил, что осмотическое давление сильно разбавленных растворов подчиняется законам идеальных газов. Он показал, что при постоянной температуре осмотическое давление прямо пропорционально концентрации или обратно пропорционально молярному объему растворенного вещества (аналогия с законом Бойля) — = —. [c.98]

Основы теории электролитической диссоциации. В 1887 г-Вант-Гофф установил, что определенное экспериментально осмотическое давление в растворах солей, кислот и оснований превышает вычисленное по уравнению (2.59). Подобные отклонения измеренных величин от вычисленных по соответствуюш,им уравнениям наб.5юдаются в сторону повышения для температуры кипения и в сторону понижения для температуры отвердевания этих растворов. Так, например, молекулярная масса Na l равна 58,5, а на основании криоскопических измерений она оказалась равной при-щ мерно 30. Не зная, чем можно объяснить эти отклонения, но стремясь сделать соответствующие уравнения пригодными для этих растворов, Вант-Гофф ввел в них поправочный множитель i, названный изотоническим коэффициентом . Подставляя коэффициент i в уравнение для расчета осмотического давления и в уравнения законов Рауля, получаем соотношения, пригодные для описания разбавленных растворов всех веществ, в том числе и для растворов солей, кислот и оснований [c.246]

Степень диссоциации электролита K l по данным измерения электрической проводимости (ai) и осмотического давления ( 2) при с=5-10 г-экв/л соответственно равна 0,956 и 0,963. При увеличении концентрации 1 — 1 валентного электролита разница между величинами o i и аа растет. Для водных растворов типа Ьа(НОз)з разность между значениями ai и И2 достигает величины, превышающей ощибки опыта. Другой пример. Степень диссоциации 16 и. раствора НС1 по данным измерений э.д.с. (аз) равна 13,2, что противоречит физическому смыслу величины аз, приписываемому ей теорией Аррениуса. [c.366]

Естественно было предположить, что в растворах, обладающих ненормально высоким осмотическим давлением, молекулы растворенного вещества тоже распадаются на какие-то более мелкие частицы, так что общее число частиц в растворе возрастает. А поскольку осмотическое давление зависит от числа частиц растворенного вещества, находящихся в единице объема раствора, то с увеличением этого числа оно тоже увеличивается. Такое предположение впервые было высказано в 1887 г. С. Аррениусом и легло в основу его теории, объясняющей поведение солей, кислот и оснований в водных растворах. [c.232]

Осмотическое давление. Как следует из теории растворов, в достаточно разбавленных растворах осмотическое давление я связано с молярной концентрацией с уравнением [c.8]

Как и в опытах по осмотическому давлению, экспериментальные значения Ар в растворах электролитов заметно превышают рассчитанные по формуле (1.3), в то время как для растворов неэлектролитов наблюдается хорошее согласие теории и опыта. Предположение о большем числе частиц в растворе электролита, т. е. введение в формулу (1.3) коэффициента >1, позволило устранить это противоречие. [c.8]

Такая малая величина осмотического давления с трудом может быть обнаружена, не говоря уже о невозможности измерений с достаточной точностью. Помимо того, осмотическое давление, создаваемое коллоидными частицами, маскируется или искажается неизбежно присутствующими в золях электролитами. Полностью очистить золь от электролитов невозможно без нарушения его устойчивости, а даже небольшая концентрация электролита сильно влияет на величину П. Попытки избежать этих затруднений и измерить осмотическое давление золя не по отношению к воде, а по отношению к его собственному ультрафильтрату не дали положительных результатов. Здесь возникли новые трудности, связанные с взаимодействием заряженных коллоидных частиц и ионов в растворе, которое рассматривается в теории Доннана. [c.373]

Еще до появления теории электролитической диссоциации было известно, что растворы электролитов обнарулсивают определенные аномалии осмотического давления и упругости пара над раствором, в изменении температур кипения и замерзания с составом и т. д. Во всех этих случаях наблюдаемые эффекты отличаются от тех, какие следовало бы ол<идать при данной молекулярной концент- [c.36]

Теория Доннана имеет значение не только для измерений осмотического давления коллоидных растворов. Она помогает раскрыть механизмы, благодаря которым клетки могут существовать в средах, значительно отличающихся по содержанию электролитов и величине осмотического давления от содержимого клетки. [c.472]

К началу XX в. теория электролитической диссоциации достигла больших успехов. На ее основе были объяснены многочисленные и разнообразные экспериментальные данные по электропроводности растворов, осмотическому давлению, температурам замерзания и другим физико-химическим свойствам растворов. Однако ряд экспериментальных данных теория объяснить не могла. Так, константа диссоциации электролита, выражаемая уравнением типа (152.4), в широком интервале концентраций изменялась. Особенно резкая концентрационная зависимость наблюдалась у водных растворов неорганических кислот, оснований и их солей (H2SO4, НС], NaOH, K l и т. п.). Разные экспериментальные методы часто приводили к неодинаковым значениям степени диссоциации электролита в одних и тех же условиях. [c.431]

Теория диффузии. Первая количественная теория диффузии была разработана В. Нернстом, У. Сазерлендом и А. Эйнштейном (1905—1906) и получила название гидродинамической теории. В соответствии с этой теорией предполагается, что движущей силой диффузии является градиент осмотического давления, который, в свою очередь, зависит от градиента концентраций. Покажем, к каким результатам приводит теория Нернста — Сазерленда — Эйнштейна. [c.141]

Первые подобные расчеты были выполнены Кеезомом [48] в 1912 г. для жестких эллипсоидов вращения, но, так как результат оказался явно бесперспективным, эта задача не рассматривалась в течение последующих 30 лет, пока за нее не взялись химики, занимающиеся изучением полимеров. Причина заключалась в том, что осмотическое давление разбавленных растворов высокомолекулярных полимеров может быть выражено как функция концентрации с помощью уравнения в вириальной форме, а из осмотического второго вириального коэффициента может быть получена важная информация о форме молекулы полимера в растворе. Исихара и Хаясида [49] разработали общую теорию для второго вириального коэффициента жесткой выпуклой молекулы любой формы. Эта теория была скорректирована и развита Кихарой [50]. Ее результат удивительно прост. Пусть Ьа есть второй вириальный коэффициент модели жестких сфер, имеющих тот же объем на молекулу, что и выпуклая молекула, т. е. 6о в 4 раза больше действительного объема Л о молекул, как показано в уравнении (4.4). Тогда второй вириальный коэффициент можно записать как [c.190]

Величина г может быть определена по осмотическому давлению, по повышению температуры кипения, по понижению температуры замерзания и по давлению пара. Величина I может быть определена и по данным электропроводности, так как, согласно теории Аррениуса, для бинарного электролита [c.107]

Необходимость замены концентрации активностью для электролитов возникает, естественно, при меньших концентрациях, чем для неэлектролитов. Известно также, что все выражения, в которые согласно теории электролитической диссоциации входит концентрация, для сильных электролитов не справедливы (аномалии в осмотическом давлении, электропроводности, э.д.с.). При [c.359]

При помощи этого, а также ряда других методов удалось не только подтвердить сам факт обмена ионами, но и количественно оценить его. Поскольку в обмене участвуют заряженные частицы, то его интенсивность можно выразить в токовых единицах и охарактеризовать токами обмена / . Токи обмена относят к I см2 (I и ) поверхности раздела электрод — раствор они служат кинетической характеристикой равновесия между электродом и раствором при равновесном значении электродного потенциала и обозначаются / . Одни из первых работ по определению токов обмена были выголнены В. А. Ройтером с сотр. (1939). Значения токов обмена для ряда электродов приведены в табл. 10.2. Интенсивность обмена зависит от материала электрода, природы реакции и изменяется в широких пределах. По третьему принципу осмотической теории Нернста токи обмена возникают в результате существования сил осмотического давления раствора и электролитической упругости растворения металла. [c.218]

Согласно закону действия масс, скорость химической реакции пропорциональна активным массам реагентов. Этот закон был впервые установлен на основании результатов экспериментальных наблюдений Гульдбергом и Вааге в 1864—1867 гг. (см., например, литературу ), а затем теоретически обоснован на базе теории молекулярных столкновений в жидкостях и газах. В первоначальной трактовке под активной массой понимали концентрацию в единицах массы на единицу объема, но время от времени высказывались и другие интерпретации данного термина. Так, например, Аррениус предполагал, что осмотическое давление, а Вант-Гофф считал, что растворимость, так же как и концентрация, связаны с активной массой. [c.22]

Нернст полагал, что электродный потенциал металла возникает в результате обмена ионами между металлом и раствором, но в качестве движущих сил этого обмена ионами Нернстом были приняты электролитическая упругость растворения металла Р и осмотическое давление растворенного вещества я. На этой основе им была создана качественная картина возникновения скачка потенциала на границе металл—раствор и количественная зависимость величины скачка этого потенциала для металлических электродов первого рода от концентрации раствора. Из теории Нернста, в частности, следовал вывод о независимости стан-дартньга ( нормальных ) потенциалов электродов от природы растворителя, поскольку величина электролитической упругости растворения Р, определяющая нормальный (или стандартный) потенциал металла, не являлась функцией свойств растворителя, а зависела только от свойств металла. [c.216]

Различие в размерах частиц дисперсной фазы отражается на молекулярно-кинетических свойствах дисперсных систем. Частицы суспензий не участвуют в броуновском движении, они не способны к диффузии и как следствие в отличие от лиозолей суспензии седиментационио неустойчивы и в них практически отсутствует осмотическое давление. Молекулярно-кинетическое движение частиц лиозолей обусловливает энтропийное отталкивание частиц, обеспечивает равномерное их распределение по объему дисперсионной среды. Энтропийный фактор агрегативной устойчивости у суспензий отсутствует, скорость их коагуляции не зависит от броуновского движения (и не может следовать закономерностям теории кинетики коагуляции Смолуховского), а связана в основном со свойствами прослоек дисперсионной среды. Действия других факторов агрегативной устойчивости в суспензиях и лиозолях имеют много общего. [c.343]

В заключение упомянем еще два метода определения молекулярного веса, которые также основаны на уравнении (55.5), но практически (так же как непосредственное измерение осмотического давления) применяются только для растворов макромолекулярных соединений. Первым из них является рассмотренное в 54 седиментационное равновесие в ультрацентрифуге. Этот метод, как было упомянуто, не имеет пока большого значения. Второй метод использует измерення рассеяния света растворами. Общие основы теории изложены в более подробных работах по статистической термодинамике, в то время как применение к растворам макромолекулярных соединений следует искать в специальной литературе. [c.291]

До сих пор мы предполагали, что коллоид не является электролитом, а это действительно верно для растворов макромолекул в неполярных растворителях. Однако в водных растворах многие макромолекулы, и прежде всего различные биоколлоиды, как правило, находятся в виде ионов. Если же раствор, кроме того, содержит обычные электролиты, то картина еще более усложняется. Здесь осмотическое равновесие сочетается с электростатическими взаимодействиями. Макроионы, которые не проходят через поры мембраны, частично удерживают около себя противоионы и нарушают их равномерное распределение возникает так называемый мембранный потенциал (играющий важную роль в процессах обмена живой клетки). Электростатически обусловленная повышенная концентрация ионов с одной стороны мембраны является причиной более высокого осмотического давления. Добавка электролита экранирует мембранный потенциал (эффект сжатия противоионной атмосферы), а тепловое движение понижает неравномерное распределение ионов, и осмотическое давление понижается. Предельный случай полностью подавленного мембранного потенциала (равномерное распределение всех ионов около мембраны) соответствует осмотическому давлению раствора неэлектролита той же концентрации. Теорию этого эффекта предложил Доннан (1911г.). Допустим, что слева от мембраны находится раствор полиэлектролита N31 с концентрацией с , а справа — раствор обычного электролита, например ЫаС1, с концентрацией с . Мембрана свободно пропускает молекулы растворителя (воды), ионы Ыа+ и С1 , но не пропускает ионы Для простоты вслед за Доннаном примем, что объемы растворов, находящихся с обеих сторон мембраны, одинаковы. Это делает вывод наглядным, не лишая его общности. Предположим также, что оба электролита полностью диссоциированы. Когда в системе установится равновесие, в ту часть раствора, где находится ЫаК, перейдет х молей ЫаС1, так что концентрация N3+ в нем повысится до - + х, концентрация К останется, как и прежде, равной с , а концентрация С1 , которая вначале была равна нулю, составит х. По другую сторону мембраны концентра- [c.45]

Смеси газов и растворы имеют ряд общих свойств и в области явлений диффузии. Частицы тех и других способны самопроизвольно равномерно распределяться по всему объему. Особенно это свойство характерио для сильно разбавленных растворов. Поведение молекул неэлектролита в таком растворе аналогично поведению идеального газа. Применив для обобщения результатов измерений осмотического давления законы термодинамики и молекулярио-кинетическую теорию газов, Вант-Гофф впервые установил, что между состоянием вещества в очень разбавленном растворе и газообразным состоянием имеется полное качественное и количественное сходство (опыт 18). Другими словами, осмотическое давление сильно разбавленных растворов подчиняется законам идеальных газов. [c.38]

Следует заметить, что теория Доннана не только объясняет форму кривой, характеризующей изменение осмотического давления при изменении pH, но и позволяет предсказать, что при введении в систему кислоты с двухвалентным анионом кривая должна лежать ниже кривой для кислоты с одновалентным анионом. На рис. XIV, 15 изображены подобные кривые, полученные Лёбом при oбaвлeнии к раствору желатина НС1 и HaSO . Сплошными линиями показаны [c.475]

Теория Доннана удовлетворительно объясняет форму кривых, характеризующих изменение осмотического давления не толькб от pH раствора, но и от введёния нейтральных электролитов. Однако рассмотрение этого случая выходит за пределы настоящего курса. [c.476]

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]

Детальное рассмотрение теории Гуи показывает, однако, что она не охватывает всей проблемы строения двойного электрического слоя и имеет ряд недостатков. По поводу теории Гуи Штерн в своей статье пищет следующее Вывод уравнения предполагает, что концентрация ионов даже на самой границе раздела столь мала, что для осмотического давления справедливы газовые законы. Это означает, что, например, при 1,0 н. растворе эта формула (уравнение Гуи) применима максимум до разности потенциалов, равной 0,1 в. Вследствие этого ограничения практическая применимость формулы становится почти иллюзорной. Но даже и в этой ограниченной области она не согласуется с опытом, так как дает слишком большие значения для емкости (приблизительно 240 мкф см ). Легко видеть, отчего происходит это отклонение. Большая емкость означает, что заряды, сидящие на отрицательных ионах, находятся очень близко [c.33]

К началу XX века в электрохимии господствовала химическая теория в таком виде, какой придал ей Нерыст. 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 растворения. Таким образом, возникает заряд на электродах. По Нернсту, этот процесс является единственным источником электродвижуш ей силы. Если упругость растворения равна осмотическому давлению, то в таком нулевом растворе [c.381]