7.3 Осмос

Якщо розчинник і розчин або два розчини різної концентрації розділити напівпроникною мембраною, крізь яку проходять молекули розчинника і затримуються часточки розчиненої речовини, то спостерігається дифузія розчинника в розчин через мембрану. Такий однобічний перехід розчинника у більш концентрований розчин називається осмосом. При цьому в розчині виникає осмотичний тиск, який визначають за законом Вант-Гоффа:

, (7.6)

де С – молярна концентрація розчину.

У розчинах спостерігається зморщування клітин – плазмоліз, зумовлене втратою води, яка виходить з клітин у більш концентрований зовнішній розчин. Якщо ж помістити клітину у чисту воду, то остання всмоктується у клітину. Об’єм клітини збільшується і вона перебуває у стані напруження – тургору. Розчини цукру або солі застосовують для зберігання харчових продуктів: бактерії, що викликають їх псування, зазнають у розчинах плазмолізу і гинуть.

Лекція № 8 Методи розділення рідких систем

План лекції

1. Взаємна розчинність рідин. Обмежена взаємна розчинністю рідин.

2. Екстракція. Закон Нернста-Шилова.

3. Фракційна перегонка рідких сумішей летких речовин. Закони Коновалова.

Рекомендована література: [1] С.310-318, 324-328, [2] С.54-55, [3] С.80-81.

8.1. Взаємна розчинність рідин

П ід час змішування двох рідин з обмеженою взаємною розчинністю система розшаровується на два насичених розчини. За сталої температури вони мають строго визначений склад, який не змінюється після додання у систему нових порцій рідин, змінюється лише відносні кількості розчинів. На рис. 6.1 наведено діаграму, що характеризує взаємну розчинність води і бутанолу. Криву аКb називають кривою розшаровування. Вона розділяє області існування гомогенної та гетерогенних систем. Точка К відповідає верхній критичній температурі розчинення. Будь-які точки, що лежать поза кривою аКb, відповідають рідкому розчину. Якщо ж фігуративна точка лежить усередині області розшаровування, то система розшаровується на два розчини, склад яких визначається точками перетину нод-ізотерм з кривою розшаровування.

Рисунок 8.1 – Діаграма стану системи вода-бутанол.

8.2 Екстракція

Якщо до системи, що складається з двох взаємно нерозчинних рідин, додати речовину, яка розчиняється в обох рідинах, то утворюється система двох розчинів цієї речовини з концентраціями С₁ і С₂. Для такої системи визначено, що відношення концентрацій розчиненої речовини у двох рідких фазах за сталої температури є величиною сталою незалежно від загальної кількості цієї речовини. Цю залежність називають законом Нернста-Шилова:

, (8.1)

де К – коефіцієнт розподілу. Закон розподілу дає змогу обґрунтувати процес екстракції – вилучення розчиненої речовини з розчину шляхом додання до нього іншого розчинника. Екстракцію звичайно здійснюють у декілька циклів:

, (8.2)

де m₀ – вихідна кількість розчиненої речовини у об'ємі розчину V₀; m_n – кількість розчиненої речовини, що залишилась у розчині після n-циклів екстракції; V – об’єм розчинника, що додається до розчину; К – коефіцієнт розподілу.