Мембранное равновесие, теория Доннана

Больщинство авторов для объяснения суспензионного эффекта привлекает теорию равновесия Доннана. Рассмотрим более подробно измерение мембранного потенциала в цепи Доннана, а также измерение суспензионного эффекта и покажем их идентичность. [c.309]

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]

Свободная энергия процесса ионного обмена в эластичном материале, подобном смоле, складывается из двух частей — химической и механической. Если во время обмена смола расширяется за счет поглощаемых ею более или менее гидратированных ионов или по любой другой причине, то совершается механическая работа. Это позволяет вычислить свободную энергию и, следовательно, константу равновесия. Согласно теории мембранного равновесия Гиббса—Доннана, можно записать [c.58]

Другие авторы также допускают возможность применения теории мембранного равновесия Доннана к объяснению процессов обмена в силикатах, фосфатах и др. [c.118]

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]

В соответствии с теорией мембранного равновесия Доннана Гельферих, 1962) противоионы ионита стремятся диффундировать в раствор, ЧТО нарушает электронейтральность ионита и ведет к поглощению им из раствора эквивалентного количества ионов того же знака заряда, причем процесс перераспределения ионов между твердой фазой и раствором идет до установления равновесного состояния. [c.92]

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]

Значительное влияние на набухание полимера оказывает присутствие неорганических электролитов (нейтральных солей). Диффузия молекул растворителя и ионов электролита в набухший полимер аналогична их диффузии через полупроницаемую мембрану. Действие электролитов можно объяснить, исходя из теории мембранного равновесия Доннана (IV.58). Если уменьшение набухания полимеров — неэлектролитов — при добавлении в растворитель неорганических электролитов связано только со снижением активности растворителя ( связывание растворителя), то на набухание полиэлектролитов влияние оказывает еще и противоион (влияние одноименного она), с повышением концентрации которого увеличивается активность полиэлектролита (его эффективная концентрация), происходит как бы его высаливание. Таким образом, неорганические электролиты значительно сильнее снижают степень набухания полиэлектролитов, чем полимеров — неэлектролитов. [c.367]

Распределение ионов электролита по обе стороны мембраны было впервые теоретически обосновано Доннаном и получило название теории мембранного равновесия Доннана. [c.63]

Теория мембранного равновесия Доннана [c.16]

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]

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]

Осн. работы посвящены изучению р-ров электролитов и коллоидных систем. Количественно исследовал (1899) процесс эмульгирования, связав его с изменением поверхностного натяжения на границе капель эмульгированной жидкости и дисперсионной среды. Осн. его достижение — создание (1911) теории мембранного равновесия (позднее названного равновесием Дон-нана), которая сыграла большую роль в понимании процессов, происходящих в живой клетке. Экспериментально проверил адсорбционное ур-ние Гиббса. [c.153]

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]

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]

Действительно, из теории обмена следует, что униполярная проводимость ионообменных мембран является лишь идеализированным случаем, большее или меньшее приближение к которому осуществляется только в разбавленных растворах. В концентрированных растворах становится заметным перенос тока через мембрану также и анионами, проникшими в нее из внешнего раствора, что является следствием установления равновесия Доннана. Градиент концентраций вызывает диффузию ионов в катионит. Чем выше [c.235]

Обратный осмос можно использовать для отделения ионов из водного раствора. Для таких процессов, как правило, используются нейтральные мембраны, и транспорт ионов определяется их коэффициентами растворимости и диффузии в мембране (что выражается коэффициентом проницаемости растворенного вещества, уравнение V-148). Движущей силой транспорта ионов является перепад концентраций, однако при использовании заряженных или ионообменных мембран вместо нейтральных, на транспорт ионов оказывает влияние также фиксированный заряд. Теорелл [24] и Майер и Сивере [25] воспользовались теорией фиксированных зарядов для описания ионного транспорта в подобных системах. В основе теории лежат два закона уравнение Нернста — Планка и равновесие Доннана. [c.266]

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]

Цеолит А окклюдирует значительные количества Na l из водных растворов только при высокой концентрации солей [82]. Температура илп вид аниона в данном случае значения не имеют, если только пропитка не сопровождается анионноситовым эффектом. Однако процесс окклюдирования зависит от природы катиона, катионной плотности и типа структуры цеолитного каркаса. Цеолиты X и Y, например, различаются по количеству погло-ш енного Na l. Так, при 25 °С цеолит X окклюдирует из 5 н. раствора в 3 раза больше соли, чем цеолит Y (0,5 г — цеолит X и 0,17 г — цеолит У). Явление окклюзии интерпретируют, исходя из представления теории мембранного равновесия Доннана. [c.603]

Если предположить, что ионообменная смола состоит из двух фаз и что в фазе смолы имеется неподвижный ион К , то возникает аналогия с мембранной теорией Доннана, Пусть со смолой А+К будет контактировать электролит В+С . Условия дон-нановского равновесия может быть применено к солям А+С и В+С в обеих фазах [c.566]

В настоящее время для объяснения (механизма ионной полу-проницаемости ионитовых мембран (Исшользуют основные положения известной теории мембранного равновесия Доннана. [c.145]

Согласно теории растворов электролитов, рассматривающей яоны как компоненты раствора, процесс обмена ионов состоит в перераспределении противоионов А и В, коиона X и растворителя 5 между фазами внешнего раствора и ионита, содержащего ионы [ — функциональные группы ионита. Поскольку ионы К находятся аишь в фазе ионита, равновесие обмена ионов следует рассматривать как мембранное равновесие Доннана. [c.85]

При реакциях ионного обмена, протекающих за счет разности химических потенциалов в фазе ионита и в растворе электролита, по достижении в системе минимума свободной энергии устанавливается равновесное состояние. В соответствии с теорией мембранного равновесия Доннана [38], противоионы ионита стремятся диффундировать в раствор, что нарушает электронейтральность цони-та и ведет к поглощению эквивалентного количества ионов того же знака заряда из раствора. Процесс перераспределения ионов протекает до установления динамического равновесия [39]. На равновесное распределение ионов между раствором и ионитом значительное влияние оказывают природа последнего, величина сшивки (степень набухаемости), концентрация раствора, природа растворителя, pH среды, свойства обменивающихся ионов и другие факторы. Поэтому при теоретических и экспериментальных исследованиях ионообменных процессов значительные затруднения вызывает учет совокупности всех параметров, влияющих на ионный обмен. [c.16]

Другая группа теорий моделировала макромолекулу сферически симметричным облаком заряженных сегментов, удерживающих в своем поле все собственные противоиопы. В этом случае область, занятую макроионом, можно считать электрически нейтральной, т. е. приблизительно удовлетворяющей дон-нановской теории мембранного равновесия для раствора заряженных коллоидных частиц, отделенных полупроницаемой мембраной от раствора низкомолекулярного электролита. Грубо говоря, роль мембраны здесь играет внешний контур клубка, а набухание его обусловлено большой локальной концентрацией собственных противоионов внутри клубка, намного превосходящей их среднюю концентрацию в растворе, [c.70]

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]

Селективность ионитовых мембран, в соответствии с теорией мембранного равновесия Доннана [1, 7], зависит в свою очередь от концентрации солей в растворе. Согласно уравнению термодинамического равновесия в ионитовой мембране, погруженной в раствор электролита (3), а также уравнению электронейтральности (4) уменьшение концентрации электролита во внешнем растворе обусловливает возрастание селективности ионитовых мембран, и, наоборот, увеличение концентрации электролита способствует снижению селективности , [c.273]

Теория мембранного равновесия Доннана, рассматривающая зерна ионита, как обладающие овойсивами мембран Доннана. Условия равновесия определяются уравнением [c.98]

Первый шаг к пониманию того, каким образом создается неравномерное распределение ионов по обе стороны мембран, был сделан в классической работе Доннана Теория мембранного равновесия , опубликованной в 1924 г. В многочисленных Ивследованиях, проведенных в конце XIX — начале XX в., были мучены физико-химические свойства растворенных веществ, частности диссоциация солей на ионы и пассивная диффузия [c.131]

Поиски моделей биологических мембран среди различных пористых мембран продолжались в 20—30-е годы. Здесь следует прежде всего упомянуть Михаэлиса [69] и Соллнера (в качестве обзора его работ см. [92], а развитие электрохимии мембранных явлений прослежено им в [91]). При исследовании мембран этого типа были открыты и изучены особенности мембранных равновесий Доннана [20]. Теория пористых мембран с фиксированными электрически заряженными центрами определенного знака была развита Теореллом [95], а также Майером и Сивер-сом [67]. [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология