Сұйытылған өрітінділердің осмос қысымы

Өзімізге таныс қанттың судағы ерітіндісін дайындайық та, оны арнаулы ыдысқа құялық. ЬІдыстың бір жаны жартылай өткізгіштіу қасиеті бар мембрана болсын. Бұл жерде су молекулаларының диффузия жасауға мүмкіндігі бар болсын да, ал қант молекулалары мембранадан өте алмасын. Егер, осы ыдысты таза суға батыратын болсақ, қант молеқулалары таза суға қарайконцещрацияны теңелдіру мақсатында ұмтылып мембрана бетіне қысым туындатады. Дәл осындай қысыммен таза судан су молекулалары ішкі ерітіндіге ұмтылады. Міне осындай қысым осмос қысымы деп аталады. Осмос қысымының еріген зат концентрациясымен байланысы төмендегідей болады:

мұндағы Р – осмос қысымының шамасы;

С – ерітіндінің молярлы концентрациясы;

R – универсалды газ тұрақтысы;

Т – термодинамикалық температура.

Бұл заң Вант-Гоффтың осмос заңы деп те аталады.

Осмос қысымының мәні концентрацияға көп байланысты. Мысалы, 14°С-де қанттың 1% ертндісінің осмос қысымы 0,7 атм. болса, 4% ерітіндісі үшін бұл шама 2,7 атм. құрайды.

Осмостық қысым - ді мына теңдеу арқылы табуға болады:

бұл жерде - еріген заттың массасы;

– бөлшек массасы;

- жүйе көлемі;

- Авогадро саны;

- абсолют температура;

- сндық концентрация.

Бұл теңдеу шын ерітінділердің осмостық қысымы үшін Вант-Гофф теңдеуіне ұқсас.

бұл жерде - 1 моль еріген заттың массасы;

– таразылық концентрация;

Нағыз ерітінділерге жарамды молекулалы кинетикалық теңдеулер, коллоидты ерітінділерге де қолданымды, айырмашылығы заттың мольдік массасы бөлшек массасымен алмастырылады.

Нағыз ерітінділермен салыстырғанда лиозолдер осмостық қысымының ерекшелігі болып оның аз мәні және тұрақсыздығы. Лизолдер осмостық қысымының төмен болуы келесі түсінікемеден түсінікті болады.

Бірдей температурада болатын осмостық қысым және жағдайдағы екі жүйе үшін, мына теңдеуді келтіруге болады.

(ІІІ, 26)

(ІІІ, 27)

(ІІІ) (26) теңдеуінің (ІІІ) (27) теңдеуіне қатынасы мынаны біреді:

(ІІІ, 28)

Бұл теңдеуден көрініп тұрғандай дисперсті жүйенің осмостық қысымы сандық концентрациямен анықталады және бөлшектің табиғаты мен өлшеміне байланысты емес. Сонымен бірге бұл теңдеу кез келген коллоидты жүйенің аз осмостық қысымын түсіндіреді, яғни бірдей мөлшерлік концентрацияға коллоидты бөлшектердің үлкен массасына ие болғандықтан, коллоидты жүйенің сандық концентрациясы нағыз ерітінділернікіне қарағанда анағұрлым аз болады.

Лизолдердегі тым аз осмостық қысымының себебі Томас Грэмның қателігі болды, ол коллоидты жүйлерде мүлдем осмостық қысым болмайды деп есептеді.

Лиозолдер осмостық қысымымен екінші ерекшелігі оның тұрақсыздығы коллоидты жүйелерге тән агрегация құбылысымен түсіндіріледі.

Бірдей дисперсті фазалы, бірдей табиғатты, бірдей мөлшерлік концентрациялы екі коллоидты жүйе үшін мына теңдеуді келтіруге болады.

(ІІІ, 29)

бұл жерде - 1 ші және 2 ші жүйе бөлшектерінің радиусы;

– дисперст фаза тығыздығы;

Бұл теңдеуден белгілі болатыны бөлшектің аз да болса, радиусының өзгеруі осмостық қысымының үлкен өзгеруіне алып келеді. Яғни, жүйе бөлшектері орташа радиусының жоғарылауымен, олардың жабысуы және агрегаттар түзілуі нәтижесінде осмостық қысым төмендеуі керек. Керісінше, агрегаттардың біріншілік бөлшектерге ыдырауы нәтижесінде осмостық қысым жоғарылауы керек. Өйткені коллоидты жүйелердегі агрегация және дезагрегация құбылыстары кейде өте әлсіз сыртқы әсер нәтижесінде жүзеге асуы мүмкін.

Лиозолдер осмостық қысымының аз болуы және тұрақсыздығы, осмометрия және де эбулиоскопия және криоскопия сандық концентрация немесе коллоидты бөлшектер өлшемін анықтауда қолданылмауының себебі болып табылады. Сонымен қатар лиозолдерде электролиттердің болмауы да осыған себеб болады. Лиозолдерді тазалауда, мысалы диализбен, бөгде электролиттермен қоса стабилиздеуші электролитте жойылуы мүмкін, бұл жүйе агрегатты тұрақтылығының бұзылуына, бөлшектердің іріленіп, сәйкесінше осмостық қысымның қате мәндерінің алынуына алып келеді.

Сонымен бірге осмометрлік анықтаулар нәтижесіне мембрандық тепе-теңдік немесе Доннан тепе-теңдігі әсер етеді. Бұл тепе-теңдік осмостық ұяшық және сыртқы ерітіндідегі иондардың таралуы нәтижесінде орнайды.

Алайда осмометрия жоғары молекулалы заттардың мөлшерін анықтауда қолданымды. Себебі, жоғары молекулалы заттардың ерітінділері үлкен концентрацияларда алынуы мүмкін, және де агрегатты тұрақты, тазалау операциясын жақсы көтереді.