Осмос

(от греч. -толчок, давление), самопроизвольный перенос в-ва через полупроницаемую мембрану, разделяющую два р-ра разл. Концентрации или чистый р-ритель и р-р. Наиб. Часто происходит переход р-рителя через полупроницаемую мембрану, не пропускающую растворенное в-во. Самопроизвольный массоперенос возникает в результате того, что хим. Потенциал р-рителя уменьшается при увеличении концентрации растворенного в-ва. Рассмотрим два объема и бинарного р-ра (см. Рис.), разделенных полупроницаемой перегородкой, пропускающей молекулы р-рителя (компонент 1) и не пропускающей молекулы растворенного в-ва (компонент 2). Если т-ра T и давление рпо обе стороны перегородки одинаковы (Т = Т , ), а молярные доли различны ( ), то ( Т, р,) >( Т, р,).

Для идеальных или сильно разбавленных реальных р-ров, где -хим. Потенциал чистого р-рителя, R- газовая постоянная. При система термодинамически неравновесна и, следовательно, имеет место переход компонента 1 из объема в объем до тех пор, пока его молярные доли в обоих объемах не станут одинаковыми. Для того чтобы предотвратить массоперенос и выравнивание концентраций и сохранить первонач. Состав обоих р-ров, необходимо выравнить хим. Потенциалы компонента 1 по обе стороны перегородки изменением внеш. Условий (т-ры, давления, внеш. Электрич. Поля, если речь идет о р-рах электролитов). В изотермич. Условиях для сохранения состава фаз необходимо изменить давление на один из р-ров. Из термодинамики известно, что где -парциальный молярный объем р-рителя.

Для идеальных или предельно разбавленных реальных р-ров , где -молярный объем чистого р-рителя. Знак производной положительный и при увеличении давления, приложенного к р-ру , хим. Потенциал р-рителя будет возрастать. Дополнит. Давление , к-рое надо приложить к р-ру для того, чтобы предотвратить поступление в него р-рителя через полупроницаемую мембрану из р-ра , наз. Осмотич. Давлением. При давлении система находится в термодинамически равновесном состоянии. Если , равновесие нарушается и имеет место перенос р-рителя из более концентрир. Р-ра в менее концентрированный. Это явление получило назв. Обратного осмоса. Оно находит широкое практич. Применение в мембранных процессах разделения в-в. Для идеальных р-ров зависимость осмотич.

Давления от состава выражается ур-нием. где -парциальные давления р-рителя в фазах и . Если фаза представляет собой чистый р-ритель, т. Е. , то . Ур-ние принимает вид, известный как ур-ние Ван Лаара. Из него следует, что осмотич. Давление р-ра пропорционально ln x1.Этой же величине пропорциональны понижение т-ры замерзания и повышение т-ры кипения идеальных р-ров (см. Рауля закон),что свидетельствует о связи этих явлений с О. Если концентрация растворенного в-ва мила, зависимость осмотич. Давления от его молярной концентрации с 2 > выражается ур-нием Вант-Гоффа. Это ур-ние обычно используют для расчета осмотич. Давления бинарных р-ров недиссоциирующих в-в. Однако лучшее совпадение расчетных значений с экспериментальными в широкой концентрац.

Области дает ур-ние Ван Лаара (см. Табл.). О методах и технике измерения осмотич. Давления см. Осмометрия.