YOBA-3000 / Khimia_1_6_Diffuzia_i_osmos

Диффузия и осмос. Законы осмоса.

Диффузия

• Самопроизвольный процесс выравнивания концентрации, идущий из раствора с большей концентрацией растворенных частиц в раствор с меньшей их концентраций.

• С1 > C2 – направление диффузии

• Явление диффузии обусловлено хаотическим тепловым движением молекул и ионов, находящихся в растворе.

• Диффузия – процесс самопроизвольный

• Движущей силой диффузии является увеличение энтропии системы.

Диффузия. Закон Фика

• Скорость диффузии вещества пропорциональна площади поверхности, через которую переносится вещество, и градиенту концентрации этого вещества:

D – коэффициент диффузии

S – площадь поверхности

Скорость диффузии возрастает с повышением температуры, градиента концентрации, понижением вязкости растворителя и размера частиц.

Диффузия и организм человека

• Путем диффузии происходит насыщение крови кислородом.

• Площадь поверхности альвеол легких очень велика (80 м²), поэтому кислород активно переходит в эритроциты. Концентрация кислорода в венозной крови приближается к нулю, следовательно, градиент концентрации кислорода между атмосферой и кровью очень большой, что приводит к активному поглощению кислорода (закон Фика).

Осмос. Законы осмоса.

Если на пути диффундирующих частиц поставить полупроницаему мембрану, начнется процесс односторонней диффузии –

ОСМОС – преимущественно одностороннее проникновение молекул растворителя через полупроницаему мембрану из растворителя в раствор или из раствора с меньшей концентрацией растворенных частиц в раствор с большей их концентрацией

С1>C2 - направление осмоса (противоположно диффузии)

Естественные

-животного происхождения

-растительного происхождения

Искусственные

-целлофан, коллодий, гексациано(II)феррат меди – Cu₂[Fe(CN)₆].

С точки зрения термодинамики, движущей силой осмоса является стремление системы к выравниванию концентрации, т.к. при этом энтропия системы возрастает, а энергия Гиббса уменьшается, следовательно, осмос – самопроизвольный процесс.

Давление, которое необходимо создать, чтобы остановить осмос, называется осмотическим давлением.

В 1887 г. Вант-Гофф установил закон, согласно которому:

Осмотическое давление раствора равно тому давлению, которое производило бы растворенное вещество, если бы оно находилось в газообразном состоянии при той же температуре и занимало бы тот же объем.

Закон Вант-Гоффа

Для идеального раствора осмотическое давление можно вычислить по уравнению Менделеева-Клайперона:

PV=nRT, где Р = Р (осм);

V – объем, занимаемый раствором;

N – число молей растворенного вещества

P(осм.) = CRT

Если полупроницаемой мембраной разделены 2 раствора, обладающие одинаковым осмотическим давлением, проникновения растворителя через мембрану не наблюдается. Такие растворы называются изотоническими.

Раствор, обладающий большим осмотическим давлением, чем другой, сравниваемый с ним раствор, называется гипертоническим.

Если осмотическое давление одного раствора меньше, чем другого, взятого за стандарт, то такой раствор называется гипотоническим.

P1>P2 (раствор Р1 гипертоничен по отношению к раствору с Р2)

Исходя из математического выражения закона Вант-Гоффа можно предполагать, что растворы самых разнообразных веществ с одинаковой молярной концентрацией, должны быть изотоничны.

Однако, оказалось, что величина осмотического давления для электролитов и неэлектролитов при одинаковой концентрации, неодинакова. Она всегда больше для элеткролитов.

Данный факт можно объяснить тем, что растворы электролитов всегда содержат большее число частиц, т.к. в растворах они диссоциируют на ионы.

Поэтому, чтобы использовать законы идеальных растворов для количественного описания коллигативных свойств растворов, Вант-Гофф ввел в уравнение поправочный изотонический коэффициент i:

Pосм = iCRT

Изотонический коэффициент можно определить экспериментально: