ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

       

(диффузное давление), термодинамич. параметр, характеризующий стремление р-ра к понижению концентрации при соприкосновении с чистым растворителем вследствие встречной диффузии молекул растворителя и растворённого в-ва. Если р-р отделён от растворителя полупроницаемой мембраной, то возможна лишь односторонняя диффузия — всасывание растворителя через мембрану в р-р (см. ОСМОС). В этом случае О. д. можно измерить: оно равно избыточному давлению, к-рое необходимо приложить со стороны р-ра, чтобы прекратить осмос.

О. д. обусловлено понижением химического потенциала растворителя в присутствии растворённого в-ва. Тенденция системы к выравниванию хим. потенциалов всех её частей и к переходу в состояние с более низким уровнем свободной энергии и вызывает осмотич. перенос в-ва. О. д. в идеальных и предельно разбавл. р-рах не зависит от природы растворителя и растворённых в-в; при пост. темп-ре оно определяется только числом «кинетич. элементов» (ионов, молекул, ассоциатов или коллоидных ч-ц) в ед. объёма р-ра.

Первые измерения О. д. произвёл нем. ботаник В. Пфеффер (1877), исследуя водные р-ры сахара. Его данные позволили голл. химику Я. X. Вант-Гоффу установить в 1887 зависимость О. д. от концентрации растворённого в-ва, совпадающую по форме с Бойля — Мариотта законом для идеальных газов. Оказалось, что О. д. (p) численно равно давлению, к-рое оказало бы растворённое в-во, если бы оно при данной темп-ре находилось в состоянии идеального газа и занимало объём, равный объёму р-ра. Для разбавл. р-ров недиссоциирующих в-в найденная закономерность с достаточной точностью описывается ур-нием: pV=nRT, где n — число молей растворённого в-ва в объёме V р-ра и R — универсальная газовая постоянная. В случае диссоциации молекул в-ва в правую часть ур-ния вводится множитель i>1 — коэффициент Вант-Гоффа; при ассоциации в-ва i<1. О. д. реального р-ра (p') всегда выше, чем идеального (я"), причём отношение p'/p"= g, наз. осмотическим коэффициентом, увеличивается с ростом концентрации. Р-ры с одинаковым О. д. наз. изотоническими или изоосмотическими. Так, разл. кровезаменители и физиол. р-ры изотоничны относительно внутр. жидкостей организма. Если один р-р в сравнении с другим имеет более высокое О. д., его наз. гипертоническим, а имеющий более низкое О. д.— гипотоническим.

мембрана. Уровни жидкости в трубках при осмотич. равновесии: а и в — в условиях равенства внеш. давлений в камерах А и Б, когда PA=PБ, при этом столб жидкости Н уравновешивает осмотич. давление; б — в условиях неравенства внеш. давлений, когда pА-pБ=p.

О. д. измеряют с помощью осмометров. Различают статич. и динамич. методы измерений. Первый основан на измерении избыточного гидростатич. давления по высоте столба жидкости Н в трубке осмометра (рис.) после установления осмотич. равновесия и при равенстве внеш. давлений PА и PБ в камерах A и Б. Второй метод сводится к измерению скоростей v всасывания и выдавливания растворителя из осмотич. ячейки при разл. значениях избыточного давления Dp=pA-рБ с последующей интерполяцией полученных данных к v=0 при Dp=p. Мн. осмометры позволяют использовать оба метода. В кач-ве мембраны обычно применяют плёнки из целлофана, природных и синтетич. полимеров, пористые керамич. и стеклянные перегородки. Осн. приложения осмометрии— определение мол. массы М полимеров по соотношению: p/с=RТ(1/M+Ac), где с — концентрация полимера в р-ре, А — коэфф., зависящий от строения макромолекулы.

О. д. может достигать значит. величины. Напр., 4%-ный р-р сахара при комнатной темп-ре имеет О. д. ок. 0,3 МПа, а 53%-ный — ок. 10 МПа; О. д. морской воды — ок. 0,27 МПа.