Осмостық қысым. Осмостың физикалық негіздері.

0

Жоспары:

            1.Диффузия құрылысы.

            2.Диффузия жылдамдығын есептеу формулалары.

            3.Осмос құбылысы, оның табиғаты.

Лекция мәтіні:

            Концентрлі қант ерітіндісіне су тамызсақ, судың молекулалары қант ерітіндісіне өтіп, қант молекулалары суға өтіп, хаостық жылулық қозғалыс әсерінен қант концентрациясы ерітіндінің бүкіл көлемінде бірдей болады.

            Газдарда сұйықтарда, қатты денелерде, молекула,атом, иондардың тәртіпсіз жылулық қозғалысы салдарынан нәтижесінде тепе-теңдік күйі орнайтын заттардың өздігінен тасымалдану процесі диффузия деп аталады.

            Бөлшектердің диффузиясы жоғары концентрация облысынан төмен концентрациясы облысы бағытында жүреді. Диффузияның сандық түрде өрнектесе болады. Мысалы, ыдыс түбінен Х1— қашықтықта еріген заттың концентрациясы С1, ал Х2 қашықтықта С2 болсын. Шарт бойынша С12, ал Х2 үлкен болады. Себебі ерітінді ыдыс түбінде концентрлі болады. Бұл жағдайда концентрация граденті, яғни қашықтық бірлігіне келетін концентрацияның өзгерісін былай өрнектейміз.

                        С2 –С12 –Х1 = -ΔC/ΔX;     (1)

— таңбасы С12 болғандықтан болады.

            Фик заңы бойынша екі шетіндегі концентрациясы С1 және С2 түтіктің ойша ауданы S бойынша t уақыт аралығында өтетін еріген зат мөлшері m мынаған тең:

                                   m = -DS·ΔC/ΔX·t       (2)

Мұндағы Д-диффузия коэффициенті, оның мәнін  табуды А.Эйнштейн ұсынған.

                        D = RT/N0·1 / 6πηr ;            (3)

R – универсал газ тұрақтысы,T – термодинамикалық температура, N0 – Авогадро тұрақтысы, η – ерітіндінің тұтқырлығы, r – диффузияланатын бөлшектердің радиусы.

            2-3 – формуланы біріктірсек,

                        m = -RT/N0·S·/ 6πηr·ΔC / ΔX·t          (4)

Теңдіктің екі жағында ·t – уақытқа бөлсек, мынадай формула шығады:

                        m/t =-RT/N0··S/6πηr·ΔC/X ;   (5)

m/t –диффузия жылдамдығы.

5-теңдеуден көріп тұрғанымыздай  диффузия жылдамдығы температура мен концентрация  градиенті өскенде артады, ортаның тұтқырлығы мен бөлшектер радиусы өскенде кемейеді.

Егер де таза еріткіш пен ерітіндінің арасына немесе концентрациясы әр түрлі жартылай өткізгіш мембрананы қойсақта диффузия жүреді. Жартылай өткізгіш мембрана тек еріткіш молекуладан өткізіп, еріген зат молекуласын өткізбейді  (мысалы,клетка қабықшасы, ішек қабырғасы, целофан, пергамент).

Жартылай өткізгіш мембрана арқылы төмен концентрациялы ерітіндіден жоғары ерітіндіге еріткіш молекулаларының біржақты өздігінен жүретін диффузиясы осмос деп аталады. Осмос процесі өте күрделі және оның табиғаты осы күнге дейін жеткілікті зерттелмеген, осмос құбылысын арнаулы аспаптарда осмометрлерде бақылауға болады. Осмосты тоқтату үшін ерітіндіге таңуға қажетті гидростатикалық қысымды осмос қысымы деп атайды.Осмос қысымы Па немесе Ньютон 1м2 пен өлшенеді.осмостық қысым ерітіндіде еріген зат болғандықтан, еріткіштің химиялық потенциалы төмендеуіне байланысты болады. Барлық жүйелер өзінің  бүкіл көлемінің барлық бөліктерінде  химиялық потенциалдарын теңестіріп, бос энергияның төмен мәнді күйіне өтуге ұмтылады. Осмос қысымы бірінші кезекте ерітіндінің концентрациясына байланысты болады. 40 г/л қант ерітіндісінің бөлме  температурасындағы осмостық қысымы 0,3 мПа, ал 530 г/л қант ерітіндісініңкі 10 мПа.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ