Меню

Осмотическое давление все формулы

Осмотическое давление растворов

Осмос – самопроизвольный переход растворителя из раствора меньшей концентрации в раствор большей концентрации через полупроницаемую мембрану.

Проникновение растворителя в раствор и разбавление раствора можно предотвратить, если к нему приложить дополнительное давление.

Давление, которое необходимо приложить к раствору для предотвращения осмоса и приведения системы в равновесие, называется осмотическим давлением.

Осмотическое давление π (Па) рассчитывают по формуле:

для разбавленных растворов неэлектролитов,

для разбавленных растворов электролитов,

где с – концентрация растворенного вещества, моль/м 3 ; R – универсальная газовая постоянная,
R = 8,314 Дж/(моль×К); Т – температура, К.

При подстановке в формулу молярной концентрации (в моль/дм 3 ) осмотическое давление имеет размерность – кПа.

Концентрация с(моль/дм 3 ) связана с массовой долей w (%) растворенного вещества соотношением:

Пример 5. Осмотическое давление крови человека составляет 790 кПа. Массовая доля хлорида натрия в растворе, имеющем такое же осмотическое давление при a=1, равна _____ %.

Варианты ответов: 1) 0,9; 2) 0,1; 3) 0,2; 4) 9.

NaCl – электролит, дающий при диссоциации 2 иона; изотонический коэффициент равен: i = 1+1×(2-1) =2.

Концентрация NaCl в растворе составит:

.

Источник

Осмотическое давление растворов

Все растворы обладают способностью к диффузии. Диффузией называется стремление вещества равномерно распределиться по всему предоставленному ему объёму.

Если разделить раствор и растворитель полунепроницаемой перегородкой, через которую проходят молекулы растворителя, но не проходят молекулы растворённого вещества, то в этом случае возможна только диффузия растворителя в раствор.

Процесс односторонней диффузии растворителя в раствор через полунепроницаемую перегородку называется осмосом.

Осмотическим давлением называется сила на единицу площади (Н/м 2 ), заставляющая растворитель переходить через полунепроницаемую перегородку в раствор, находящийся при том же внешнем давлении, что и растворитель. Осмотическое давление разбавленных растворов подчиняется законам идеального газа.

Осмотическое давление разбавленных идеальных растворов численно равно тому давлению, которое оказывало бы растворённое вещество, если бы при данной температуре оно в виде идеального газа занимало тот же объём.

где C – молярная концентрация раствора, моль/л; R – универсальная газовая постоянная 8,314 Дж/(моль∙К); T – абсолютная температура, К.

В растворах электролитов благодаря электролитической диссоциации и увеличения числа частиц экспериментальное значение осмотического давления всегда выше, чем теоретически вычисленное по уравнению (71). Степень отклонения наблюдаемого осмотического давления (πэксп) от вычисленной величины (πвыч) выражается изотоническим коэффициентом

i = .

При вычислении осмотического давления растворов электролитов в уравнение (71) вводится поправочный (изотонический) коэффициент i > 1, учитывающий увеличение числа частиц в растворе вследствие электролитической диссоциации молекул:

Для растворов неэлектролитов изотонический коэффициент равен 1. Изотонический коэффициент i зависит от природы электролита и степени диссоциации его молекул. В общем случае при распаде электролита с образованием k – ионов

Если при распаде молекулы образуется два иона k = 2, то формула (73) примет более простой вид:

Пользуясь выражениями (71- 74), можно рассчитать осотическое давление, концентрацию, молекулярные веса растворённых веществ, а также степень диссоциации электролитов в растворах.

Читайте также:  Если давление 140 на 100 что это значит

Пример 10. Вычислить осмотическое давление 2%-ного раствора глюкозы при 0ºС. Плотность раствора принять равной единице.

Решение. Осмотическое давление вычисляем по формуле (71). Концентрация раствора выражается в моль/дм 3 , R = 8,314 Дж/(моль∙К), молекулярная масса глюкозы С6Н12О6 равна 180 г/моль.

В 100 г 2%-ного раствора содержится 2 г глюкозы. Поскольку плотность данного раствора равна 1, то в 1дм 3 содержится 20 г глюкозы, а это соответствует молярной концентрации С = , в результате получаем:

π = 252,2 кПа

Дата добавления: 2014-12-16 ; Просмотров: 961 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Осмотическое давление и его измерение

Прибор, применяемый для количественного изучения осмоса, называется осмометром. Простейший осмометр представляет собой сосуд 1, дно которого является полупроницаемой перегородкой. К сосуду приварен тонкий капилляр. Сосуд 1 содержит разбавленный раствор сахара. Полупроницаемая перегородка (дно сосуда 1) может пропускать только молекулы воды (но не молекулы сахара!). Если сосуд 1 опустить в стакан 2, заполненный водой, то молекулы воды будут диффундировать в сосуд 1, где концентрация молекул воды меньше, чем в стакане 2.


Сила (на единицу площади), заставляющая растворитель переходить через полупроницаемую перегородку в раствор (находящийся при том же внешнем давлении, что и растворитель), называется осмотическим давлением.

Рис 1. Простейший прибор для измерения осмотического давления: 1 – внутренний стакан; 2 – внешний стакан.

Вследствие осмоса уровень раствора в сосуде 1 повышается, создавая дополнительное давление, которое препятствует осмосу. При некоторой высоте h столба жидкости в сосуде 1 дополнительное давление достигает такой величины, при которой осмос прекращается. Устанавливается равновесие между раствором данной концентрации и чистым растворителем, разделёнными полупроницаемой перегородкой. Увеличивая извне давление в сосуде 1, можно заставить воду переходить из сосуда 1 во внешний сосуд 2. При этом концентрация раствора в сосуде 1 будет возрастать до тех пор, пока не достигнет значения, соответствующего увеличенному давлению; установится новое равновесие между раствором и растворителем.

равновесию между раствором заданной концентрации и чистым растворителем, разделёнными полупроницаемой перегородкой, соответствует определённое гидростатическое давление в сосуде с раствором.

Гидростатическое давление, равное высоте h, препятствующее односторонней диффузии растворителя, численно равно осмотическому давлению πосм раствора.

В 1887 г ботаник Пфеффер экспериментально установил две закономерности, которым подчиняется осмотическое давление неэлектролита.

1. В разбавленных растворах неэлектролита при данной температуре осмотическое давление прямо пропорционально концентрации

2. При одной и той же концентрации С (моль/л) осмотическое давление разбавленного раствора прямо пропорционально абсолютной температуре

Вант-Гофф обратил внимание на аналогию между законами Пфеффера и газовыми законами Гей-Люссака и Бойля-Мариотта. Анализируя числовые данные, он пришел к выводу, что величину осмотического давления можно вычислять по следующей формуле:

где С – концентрация вещества в растворе, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура.

Это выражение носит название закона Вант-Гоффа для осмотического давления. Приведём формулировку закона, данную Вант-Гоффом:

Читайте также:  Bmw e39 датчик давления abs

Осмотическое давление разбавленного раствора неэлектролита равно тому давлению, которое производило бы растворённое вещество, если бы оно при той же температуре находилось в газообразном состоянии и занимало объём, равный объёму раствора.

Однако, несмотря на сходство с уравнением состояния идеальных газов, аналогия между осмотическим и газовым давлением случайна.

В биологических жидкостях (моча, плазма, слюна, молоко и др.) в больших количествах содержатся неорганические и органические вещества в виде молекул, ионов и коллоидных частиц. Их суммарная концентрация носит название осмотической концентрации (или осмолярности). и именно эта величина должна быть использована в уравнении Вант-Гоффа.

Осмолярная концентрация – суммарное молярное количество всех кинетически активных, т.е.э способных к самостоятельному движению, частиц, содержащихся в 1 литре раствора, независимо от их формы, размера и природы.

Осмолярная концентрация раствора связана с его молярной концентрацией через изотонический коэффициент cосм =ic(x). Это очень важно учитывать при приготовлении физиологических растворов. Осмотические свойства тканей следует учитывать также и в медицине при внутривенных вливаниях лекарств. Вводимый раствор не должен быть токсичным, а кроме того, необходимо, чтобы его осмотическое давление было таким же, как у кровяной плазмы, иначе говоря, вводимый раствор должен иметь такое же осмотическое давление. Например, так называемый физиологический раствор, который можно вводить человеку внутривенно в больших количествах, является изотоническим раствором хлорида натрия. При приготовлении физиологических растворов необходимо учитывать их осмотические свойства.

Роль осмотических явлений в различных физиологических процессах чрезвычайно велика. Постоянство осмотического давления (изоосмия) тех или иных физиологических сред (плазма, внутриклеточная жидкость, моча и т.д.) представляют собой фундаментальное физико-химическое требование гомеостаза. Осмотическое давление плазмы крови человека составляет около 8 атмосфер, у рыб ≈ 15, у отдельных растений может достигать 100, а у прорастающих семян – до 400 атмосфер. Столь высокие значения осмотического давления достигаются за счёт суммарного эффекта растворённых неорганических веществ. В плазме наиболее значимым компонентом является NaCl.

На долю ВМС – белков – приходится незначительная часть от общего давления, называемая онкотическим давлением. Величина онкотического давления крови, вызываемого альбуминами и глобулинами, составляет 0,03 – 0,04 атм. Однако эта незначительная составляющая от общего осмотического давления играет принципиальную роль в некоторых физиологических процессах.

Осмотический метод применим также для определения молекулярной массы высокомолекулярных соединений. Зависимость осмотического давления растворённого вещества от его концентрации описывается соотношением

где g – масса вещества в граммах, М – молярная масса полимера.

Для электролитов, в растворах которых при диссоциации молекул увеличивается число частиц, Вант-Гофф предложил использовать изотонический коэффициент i, который учитывает изменение числа частиц в растворе. Физический смысл этого коэффициента следующий:

i = число всех частиц в растворе/число исходных частиц

Для растворов неэлектролитов i = 1, а для растворов электролитов вследствие диссоциации их молекул i > 1:

Если в растворе идёт процесс ассоциации частиц, то i Снаруж.; πосм(внутр.) > πосм(наруж.).

Читайте также:  Датчик давления код окдп

В результате эндосмоса вода диффундирует в клетку, происходит набухание клетки с появлением напряженного состояния клетки, называемого тургор. В растительном мире тургор помогает растению сохранять вертикальное положение и определённую форму.

Если разница в концентрациях наружного и внутреннего раствора достаточно велика, а прочность оболочки клетки небольшая, то эндосмос приводит к разрушению клеточной мембраны и лизису клетки. (Напомним, что лизис это разрушение, распад, растворение клеток).

Эндосмос является причиной гемолиза (гематолиза) – разрушения эритроцитов крови с выделением в окружающую среду гемоглобина. В норме гемолиз завершает жизненный цикл эритроцитов (приблизительно 125 суток) и происходит в организме человека и животных непрерывно. Патологический гемолиз происходит под влиянием гемолитических ядов, холода, некоторых лекарственных веществ и других факторов.

Кроме эндосмоса возможен экзосмос:

экзосмос – это движение растворителя из осмотической ячейки в окружающую среду.

В результате экзосмоса вода диффундирует из клетки в плазму и происходит сжатие и сморщивание оболочки клетки, называемое плазмолизом. Экзосмос имеет место, если клетка оказывается в гипертонической среде. Явление экзосмоса наблюдается, например, при посыпании ягод или фруктов сахаром, а овощей, мяса, рыбы – солью. При этом происходит консервирование продуктов питания благодаря уничтожению микроорганизмов вследствие их плазмолиза.

Любое нарушение осмотического давления в тканях вызывает различные заболевания (так, например, отёки связаны с нарушением осморегуляции).

Временные нарушения осмотических свойств тканей вызывают различные физиологические ощущения. Например, чувство жажды, возникающее после приёма большого количества солёной пищи, связано с тем, что при этом возрастает содержание солей в клеточном соке организма. Потребность организма в воде для уменьшения осмотического давления тканевых растворов проявляется в виде чувства жажды. Известно, что в период сильной жары туристам и солдатам во время походов, а также рабочим горячих цехов дают солёное питьё (а ещё лучше поваренную соль). Этот, на первый взгляд, парадокс объясняется весьма просто. При сильной жаре с потом из организма удаляется значительное количество солей. Поскольку содержание солей в поте выше, чем в клеточном соке тканей человека, это приводит к нарушению осморегуляции, и осмотическое давление тканей становится ниже нормального. Однако организм на любое отклонение (как на повышение, так и на понижение осмотического давления) отвечает одинаковой реакцией – чувством жажды. Человек пьёт воду, но она только усиливает жажду. Чтобы избавиться от жажды, надо увеличить осмотическое давление тканей, то есть ввести в них не воду, а дополнительное количество солей.

Основную задачу осморегуляции выполняют почки. Осмотическое давление мочи в норме значительно выше, чем плазмы крови, что обеспечивает активный транспорт из крови в почку. Осморегуляция осуществляется под контролем ферментативных счистем. Нарушение их деятельности приводит к патологическим процессам. Так, например, при нефрите осмотическое давление у мочи может оказаться ниже, чем у крови, что вызовет обратный транспорт веществ.

Источник

Adblock
detector