Осмотическое давление

Осмотическое давление

Что такое осмотическое давление
Осмосом называют одностороннюю самопроизвольную диффузию молекул растворителя сквозь полунепроницаемую мембрану из наименее концентрированного в более концентрированный раствор. Полунепроницаемой мембраной является такая, которая проницаема для клеток растворителя и непроницаема для растворенных в нем частиц. По определению, осмотическое давление – это такое гидростатическое давление, приложение которого к данному раствору может прекратить диффузию частиц, то-есть осмос.
Осмос широко распространен в природе. Он свойственен всем биологическим организмам. Осмотическое давление возникает, если растворы разделены полупроницаемой мембраной. Например, возьмем находящиеся в клетках и межклеточном пространстве жидкости. В норме экстрацеллюлярное и интрацеллюлярное осмотическое давление одинаковы. Но если интерстициальная жидкость теряет воду, давление в ней возрастает. Под действием повышенного осмотического давления вода из клеток начинает диффундировать в межклеточное пространство. Диффузия прекратится только тогда, когда величины давления выровняются.
От чего зависит осмотическое давление
Давление при осмосе зависит от того, сколько растворенных частиц содержится в единице объема. Это могут быть молекулы, ионы или другие коллоидные частицы. Можно сказать, что осмотическое давление раствора связано с концентрацией всех частиц, активных осмотически, в единице объема. От химических свойств растворителя и растворенных в нем веществ оно не зависит.
Ученые выяснили, что осмотическое давление подчиняется тем же законам, что и давление газов. Его можно измерить с помощью приборов, называемых осмометрами. Они представляют собой особого рода манометры. В этих приборах используются полунепроницаемые мембраны животного и искусственного происхождения. Измерения давления показывают прямую зависимость его от концентрации раствора.
Закон осмотического давления, открытый Ван-Гоффом, утверждает, что его величина в числовом выражении равна такому давлению, которое оказывало бы вещество данного раствора, будучи при этой же температуре идеальным газом, с условием, что его объем был бы равен объему раствора.
Закон описывается уравнением: p=i C R T
С – концентрация раствора, выраженная в молях;
R – величина универсальной газовой постоянной;
T – температура термодинамическая.
Значение осмотического давления для живых организмов
Осмос присущ живой природе, так как все клетки растений и животных организмов имеют мембраны, проницаемые для воды и непроницаемые для других веществ. В живых тканях, на границе клетки и межклеточной жидкости, постоянно действует осмотическое давление. Оно обеспечивает подъем питательных веществ и воды из земли к листьям растений и тургор растений, жизнедеятельность клеток.
Растворы, обладающие одинаковым осмотическим давлением, называют изотоническими. Те, в которых давление более высокое, называются гипертоническими, более низкое — гипотоническими.
Осмотическое давление в человеческой крови составляет величину в 7,7 атм. Люди способны ощущать малейшие его колебания. Например, жажда после приема соленой пищи связана с его повышением. Местные отеки при воспалениях тоже возникают из-за повышения осмотического давления в месте воспаления.
Знание законов осмотического давления в медицине необходимо при проведении лечебных мероприятий. Так, медикам известно, что для внутривенных введений можно использовать только изотоничный плазме крови 0,9% раствор NaCl. Он не вызывает раздражения тканей. Напротив, гипертонический 3-5 % NaCl применяют для лучшего очищения гнойных ран от микроорганизмов и гноя.
Знание законов осмоса необходимо не только в медицине и биологии. Без него не обходятся многие виды человеческой деятельности, в том числе промышленность и энергетика.

http://fb.ru/article/12358/osmoticheskoe-davlenie

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Повышение — осмотическое давление

Повышение осмотического давления введением больших количеств солей приводит к перераспределению воды. Она скапливается в тех тканях, где откладывается избыток солей, — возникают отеки. [1]
Это вызывает повышение осмотического давления водянистой влаги по отношению к плазме крови. Вследствие увеличения осмотического градиента между влагой и кровью ток воды из крови идет в камерную влагу. [2]
Поляризация приводит к повышению осмотического давления , что при постоянном рабочем давлении снижает выход фильтрата. [3]

Однако присутствие в среде NaCl обусловливает повышение осмотического давления раствора , что приводит к изменению внутриклеточного давления микроорганизмов. Известно, что повышение осмотического давления до определенного предела не только не снижает жизнедеятельности клетки, но даже может стимулировать некоторые биохимические процессы. [5]
Увеличение концентрации растворенных веществ приводит к повышению осмотического давления раствора , что снижает эффективную движущую силу процесса, а также, как правило, возрастанию вязкости. Все это вызывает снижение проницаемости. С увеличением концентрации уменьшается толщина слоя связанной воды на поверхности и в порах мембраны, ослабевают силы взаимодействия между ионами и молекулами воды в растворах неорганических веществ [159], что приводит к снижению селективности. [6]
Фактором, содействующим лимфообразованию, может быть повышение осмотического давления тканевой жидкости и самой лимфы. Этот фактор приобретает большое значение, если в тканевую жидкость и лимфу переходит значительное количество продуктов диссимиляции. Большинство продуктов обмена имеет относительно низкую молекулярную массу и потому повышает осмотическое давление тканевой жидкости, что в свою очередь обусловливает поступление в ткани воды из крови и усиливает лимфообразование. [7]
Консервирование с помощью поваренной соли или сахара основано на повышении осмотического давления , препятствующего жизнедеятельности микроорганизмов. Влага, содержащаяся в клетках микробов, выходит из клетки в концентрированный раствор, окружающий клетку, и благодаря этому жизненные процессы в клетке прекращаются. Такие организмы называются осмофильными. [8]
Как известно, повышение водоудерживающеи способности клеток обусловливается в основном двумя факторами: повышением осмотического давления клеточного сока и ростом имбибиционной силы клеточных коллоидов. Как выяснилось из опытов Е.В.Лебединцевой ( 1919), в повышении водоудерживающеи способности главную роль играют вещества, влияющие на осмотические свойства клеточного сока. К числу таких веществ относятся микроэлементы, которые повышают содержание осмотически активных Сахаров в растениях, что является одной из причин повышения водоудерживающих сил растения. [9]
Шведский ученый Сванте Аррениус, изучая свойства растворов, пришел к заключению, что повышение осмотического давления , понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения водных растворов электролитов и их способность проводить электрический ток обусловлены одной и той же причиной. [10]
Такая тенденция соответствует снижению межмолекулярного взаимодействия полимер — растворитель, а следовательно, приводит к повышению осмотического давления . КТ) — 2, причем это соотношение справедливо для различных растворителей, но коэффициент гро-порциональности зависит от концентрации. [11]

При недостаточном потреблении воды, сильном потоотделении или после приема большого количества соли крайне чувствительные осморе-цепторы в гипоталамусе регистрируют повышение осмотического давления крови . Возникают нервные импульсы, которые передаются в заднюю долю гипофиза и вызывают высвобождение АДГ. С кровотоком гормон достигает почек, где повышает водопроницаемость дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек. Это достигается благодаря увеличению числа водных каналов в мембранах их клеток. Водные каналы по аналогии с ионными представляют собой белки-переносчики. Они синтезируются внутри клетки, запасаются в мембранах мелких пузырьков комплекса Гольджи и накапливаются в цитоплазме. [13]
Поглощение пленкой влаги зависит от осмотического давления воздействующего раствора: при увеличении концентрации раствора, а следовательно, при повышении осмотического давления адсорбция влаги пленкой уменьшается. Поглощение влаги сопровождается увеличением объема пленки; при усиленном притоке влаги может нарушиться адгезия, что приведет к вспучиванию покрытия и его отслаиванию. [14]
В качестве примеров можно указать на использование мочевины под такие растения, как хлопчатник кукуруза, которые на ранних стадиях своего развития весьма чувствительны к повышению осмотического давления почвенного раствора . [15]

http://www.ngpedia.ru/id270209p1.html

Осмотическое давление

В 1748 г. А. Нолле впервые наблюдал, как растворитель проходит через мембрану из разбавленного раствора в более концентрированный. Если к более концентрированному раствору приложить давление, то в зависимости от его величин течение растворителя может быть замедлено или остановлено. Это явление было названо осмосом.
Осмотическим давлением раствора называется то наименьшее давление, которое помимо давления самого растворителя необходимо приложить к раствору, чтобы предотвратить перемещение растворителя к раствору через мембрану, разделяющую раствор и растворитель, причем мембрана непроницаема для молекул растворенного вещества.
В левом отделении прибора находится чистый растворитель, в правом — раствор. Эти две жидкости отделены друг от друга полупроницаемой мембраной (например, мембраной из целлофана). Поры в мембране достаточно велики, чтобы через них свободно проходили молекулы растворителя, но мембрана препятствует проникновению молекул растворенного вещества из правой части сосуда в левую. Скорость перехода растворителя из левой части сосуда в правую в начальный момент больше, чем скорость его перемещения в обратном направлении. Поэтому высота столба жидкости в правой части сосуда увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие, при котором разность уровней жидкости в левой и правой частях (h) отвечает осмотическому давлению.
В 1877 г. В. Пфеффер измерил осмотическое давление р нескольких растворов, приготовленных путем растворения одной и той же массы вещества в разных объемах растворителя. При этом он показал, что если поддерживать температуру постоянной, то произведение рV всегда будет одним и тем же. Для данного раствора с повышением температуры осмотическое давление увеличивается, причем отношение р/Т сохраняется постоянным. Я. Вант-Гофф обобщил эти результаты и предложил эмпирическое управление для описания осмотического давления растворов:
где р — осматическое давление;
С — молярная концентрация раствора;
Линейная зависимость осмотического давления от концентрации раствора и от температуры соблюдается только для идеальных растворов. Поэтому уравнение (7.4) можно применять только для разбавленных растворов. Если растворенное вещество диссоциирует и имеет степень диссоциации, то в простейшем случае диссоциации одной частицы на две имеем АВ-А + + В — .
Число недиссоциированных частиц, получившихся из 1 моль, равно (1-а) моль, число продуктов диссоциации равно 2а моль, а всего молей будет 1 — а + 2а=1+a.
Сумму 1 +а обозначают буквой j. Это так называемый изотонический коэффициент Вант-Гоффа.
Тогда уравнение осмотического давления (7.3) принимает вид
Осмотическое давление можно определять двумя основными методами: статическим и динамическим.
Статический метод основан на том, что осмотическое давление раствора уравновешивается давлением столба жидкости, возникающем в результате проникновения растворителя в раствор.
Осмометр состоит из камеры 2 вместимостью
10 мл из стекла или хромированной латуни. Камера присоединяется с помощью винтов к пластинке, в середине которой имеются отверстия (диаметром 1 мм). Нижняя сторона камеры плотно прижимает мембрану к пластинке — сетке, толщина которой должна быть не больше 0,5 мм. Часть осмометра, в которой находится раствор, называется осмотической ячейкой. Раствор наливается в ячейку через верхнее отверстие, куда для отсчета давления вставляется пришлифованный градуированный капилляр диаметром 1 мм и длиной 50 см. Нижняя пришлифованная часть капилляра входит в камеру на 0,5… 1 мм для предохранения камеры от пузырьков воздуха при заполнении.
Камера с раствором вставляется в сосуд 3, наполненный чистым растворителем. Сосуд закрывается пришлифованной крышкой во избежание испарения растворителя. При измерении осмотического давления осмометр помещают в термостат. Динамический метод основан на том, что осмотическое давление компенсируется наложенным на раствор переменным противодавлением. Осмотическое давление вычисляется на основании измерения скорости проникновения растворителя через мембрану. Преимущество динамического метода заключается в быстроте измерений.
Компенсационный осмометр А.В. Думанского. Осмотическая ячейка соединяется с мембраной, аспиратором и манометром. Ячейку и внешний сосуд помещают в термостат. Поднятием верхней части аспиратора регулируется внешнее давление таким образом, чтобы оно было больше или меньше осмотического давления. При избыточном внешнем давлении мениск в капилляре опускается вниз со скоростью х1, пропорциональной избыточному давлению р-р. При пониженном внешнем давлении мениск поднимается со скоростью х2, пропорциональной разности р-с2 тогда отношение скоростей перемещения растворителя по капилляру х1/х2 будет равно отношению разностей давлений, обусловливающих поднятие или опускание мениска в капилляре, т.е.
давление осмотический раствор мембрана
Осмотическое давление данного раствора может быть экспериментально определено по понижению температуры замерзания или по повышению температуры кипения раствора.
Предполагая равенство молельной и молярной концентрации (m?С) для разбавленных растворов, можно при сопоставлении уравнений
получить значение осмотического давления, связанного с величиной ДГ, которое определяют экспериментально:
Аналогично можно установить связь осмотического давления с повышением температуры кипения и эбуллиоскопической константой.
Осмотическое давление играет большую роль в жизни клеток. Каждая растительная клетка покрыта прочной целлюлозной оболочкой, к которой плотно прилегает протоплазма клетки. Поверхностный слой этой протоплазмы обладает свойствами полупроницаемой оболочки и, следовательно, свободно пропускает воду и не пропускает или почти не пропускает многие растворенные в воде вещества. Целлюлозная оболочка свойствами полупроницаемости не обладает и поэтому легко проницаема для всех растворенных веществ.
Если растительную клетку перенести в концентрированный раствор какого-нибудь вещества (например, сахара или хлорида натрия), молярная концентрация которого будет выше, чем концентрация растворенных веществ в клетке, то наблюдается осмотическое высасывание воды из клетки в окружающий ее внешний раствор (экзосмос). Протоплазма уменьшается в объеме и отстает от стенок целлюлозной оболочки. Объем протоплазмы делается тем меньше, чем большей концентрации был раствор, в который погружена клетка. При соответствующих условиях протоплазма принимает шарообразную форму, уменьшаясь в несколько раз. Это явление называется плазмолизом. Если плазмолизированную клетку поместить снова в раствор обычной для нее концентрации или в дистиллированную воду, клетка, благодаря осмотическому всасыванию растворителя, увеличивает свой объем, возвращаясь в свое исходное положение. Таким образом, плазмолиз является обратимым процессом.
Если нормальную растительную клетку поместить в раствор, концентрация которого будет ниже, чем концентрация растворенных веществ в самой клетке, или просто в дистиллированную воду, то под влиянием более высокого осмотического давления содержимого клетки происходит осмотическое всасывание воды в клетку (эндосмос). Объем клетки при этом увеличивается, растягивая стенки целлюлозной оболочки: клетка при этих условиях находится в состоянии напряжения. Состояние осмотического напряжения клетки, обусловленное повышенным осмотическим давлением, называется тур горком, Он поддерживает в напряжении ткани и органы у растений. Увядание растений связано с уменьшением тургора.
Естественно, что клетки окажутся неизменными, если их поместить в среду, осмотическое давление которой одинаково с внутриклеточным осмотическим давлением. Все упомянутые осмотические процессы присущи также животным тканям и клеткам.
Растворы, осмотическое давление которых одинаково с осмотическим давлением клеток и тканей, называются изоосмотическими или изотоническими. Растворы, молярная концентрация которых, а стало быть, и осмотическое давление, выше, чем внутри клеток и тканей, называются гипертоническими.
Итак, если изотонические растворы не вызывают изменений в клетках, то растворы гипертонические обусловливают явление плазмолиза, а растворы гипотонические — явление тургора.
Нормальные растительные клетки всегда тургоризированы. Иначе говоря, концентрация растворенных веществ клетки выше, чем концентрация растворенных веществ в окружающей среде. Тургор растительных клеток является необходимым условием для роста и нормальной жизнедеятельности.
В растениях наблюдается значительное осмотическое давление, достигающее 0,5…2,0 МПа. Некоторые растения пустынь и засоленных почв, которым приходится особенно упорно бороться за влагу, имеют осмотическое давление, достигающее 5 МПа и даже 17 МПа.
Особенно высоко осмотическое давление в точках роста. Так, у клеток стеблевых узлов злаков оно достигает 5 МПа. корни всегда имеют более высокое осмотическое давление, чем почвенный раствор, откуда они всасывают воду и питательные вещества.
Процесс диссоциации слабых электролитов является обратимым. Молекулы распадаются на ионы, а образующиеся ионы противоположного знака, встречаясь в растворе, могут вновь соединяться в молекулы. Для электролита вида АВ процесс диссоциации можно записать так:
Как и во всяком обратимом процессе, здесь устанавливается некоторое динамическое равновесие. Так как слабые электролиты подчиняются, закону действующих масс, это равновесие может количественно характеризоваться константой равновесия, называемой в данном случае константой диссоциации. Для рассматриваемого электролита, распадающегося на два иона, эта константа выразится соотношением
Следует подчеркнуть, что эта константа может достаточно корректно характеризовать лишь разбавленные растворы слабых электролитов.
Количественная характеристика равновесного состояния диссоциации слабого электролита может быть получена также с использованием степени диссоциации а, которая показывает, какая часть молекул электролита в растворе распалась на ионы:
Число распавшихся молекул
Общее число растворенных молекул
Значение а всегда меньше единицы. Умножая а на 100, получают долю ионизированных молекул в процентах.
Степень диссоциации связана с константой диссоциации. Так, для бинарного электролита АВ концентрации ионов [А + ] и [В + ] связываются с общей концентрацией электролита С соотношением
Степень диссоциации зависит от природы электролита, природы растворителя, температуры раствора и степени его разбавления. Как уже было рассмотрено, чем больше диэлектрическая постоянная растворителя, тем значительнее при прочих равных условиях электролитическая диссоциация растворенного в нем вещества. Диссоциация молекул — процесс эндотермический. Следовательно, по принципу Ле Шателье с повышением температуры степень диссоциации должна возрастать. Однако при повышении температуры уменьшается диэлектрическая постоянная растворителя, что благоприятствует образованию молекул из ионов. У большинства электролитов степень диссоциации по мере повышения температуры увеличивается, а у некоторых (например, NH4OH, СН3СООН) достигает максимума, а затем уменьшается.
С разбавлением раствора электролита вероятность взаимодействия ионов в растворе уменьшается, степень электролитической диссоциации увеличивается. При этом константа диссоциации, вычисленная для данного слабого электролита, в сильно разбавленном растворе имеет постоянное значение.
Значение а и К для уксусной кислоты при различных разбавлениях

http://vuzlit.ru/1114522/osmoticheskoe_davlenie

Осмос и осмотическое давление;

Рассмотрим неравновесную систему. Где существует градиент концентраций (рис. 3). Используя такую систему, можно показать, что такое осмос и измерить осмотическое давление (если трубку соединить с манометром, получиться простейший осмометр – прибор для измерения осмотического давления):
Р о — Р/Р о = iХ DТкип = Е сmзам = К сm
Процесс перемешивания веществ, приводящий к выравниванию концентраций за счет теплового движения частиц, называется диффузией. Если на границе между раствором и рас
творителем поставить мембрану, проницаемую только для молекул растворителя, то растворитель будет стремиться диффундировать через мембраны в трубку с раствором, чтобы выровнять концентрации. Причина диффузии растворителя – градиент концентраций, в результате чего уровень жидкости в трубке повышается. Гидростатическое давление столба жидкости вызывает встречный поток растворителя. При определенной высоте столба жидкости наступает состояние равновесия, и уровень жидкости больше не повышается, достигнув определенной высоты. Это избыточное давление и будет называться осмотическим.
Диффузия (процесс самопроизвольного перехода) молекул растворителя через полупроницаемую мембрану за счет градиента концентраций называется осмосом.Осмотическое давление – гидростатическое давление, возникающее в системе раствор – полупроницаемая мембрана – растворитель.
Чем больше будет концентрация растворенного вещества, тем больше высота столба жидкости, необходимого для прекращения осмоса. Для разбавленных растворов неэлектролитов осмотическое давление не зависит от природы вещества, а зависит только от температуры и концентрации в соответствии с формулой Вант-Гоффа: РосмV = nRT. Росм = n/VRT = cмRT. По виду эта зависимость совпадает с уравнением состояния идеального газа. В этом проявляется сходство разбавленных растворов неэлектролитов с идеальными газами.
Осмотическое давление Росм разбавленных растворов неэлектролитов равно тому давлению, которое бы производило растворенное вещество. Если бы оно при данной температуре в газообразном состонии занимало объем. Равный объему раствора. Осмотическое давление раствора, содержащего в 1 л 1 моль вещества, состаляет 22,4 атмосферы:
Росм = n/VRT , если V = 1л, то Росм = nRT, n = m/М, Росм = m/М, где m – масса растворенного вещества. R = 0,082 л атм/К моль = 8,314 Дж/К моль
Растворы электролитов.
Существует большое количество растворов, которые не подчиняются законам Рауля и Вант-Гоффа. Для них величины относительного понижения давления насыщенного пара, повышения температуры кипения, понижения температуры замерзания больше, чем следует из этих законов на одну и туже величину:
Причем это отклонение зависит от природы растворенного вещества. Ван-Гофф ввел понятие i – изотонический коэффициент, который показывает во сколько раз экспериментальные величины DР, DТкип, DТзам, Росм отличаются от теоретических: i = DР(экс)/DР(теор), DТкип(экс)/ Ткип(теор), DТзам(экс)/ DТзам(экс), Росм(экс)/ Росм(экс). Такие отклонения наблюдались у растворов солей. Кислот. Оснований. Для них число частиц в растворе не соответствовало молярной концентрации. Было замечено . что при растворении таких веществ и при их плавлении увеличивается число частиц в растворе и расплаве.Вант-Гофф экспериментально установил. Что для таки веществ как НCl, КCl и других, построенных из 2-х частиц, изотонический коэффициент близок к 2. Растворы и расплавы таких веществ проводят электрический ток, поэтому они получили названия электролиты – вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток называются электролитами. Электролитам образуют вещества с ионным или ковалентным типом химической связи. Электролитическая диссоциация – это распад молекул на ионы под действием полярных молекул растворителя. Стал понятен физический смысл i- увеличение общего числа частиц в растворе за счет полного или частичного распада молекул растворенного вещества на ионы.
Теория электролитической диссоциации была разработана С.Аррениусом в 1887 году. Основные положения теории:
— в растворах электролитов происходит распад – диссоциация молекул на ионы, в результате чего раствор становится электропроводящим за счет ионов – заряженных частиц. Степень диссоциации, различная для разных электролитов, определяет молярная электропроводимость.
— осмотическое давление, DТкип, DТзам зависят не только от аналитической концентрации, но и от степени диссоциации молекул на ионы;
— для одного и того растворенного вещества степень диссоциации увеличивается с разбавлением.
Однако в гипотезе Аррениуса раствор электролита рассматривался как механическая смесь молекул растворителя, молекул и ионов растворенного вещества, т.е. не учитывалось взаимодействие молекул растворителя и растворенного вещества. Д. И.Менделеев с этих позиций критиковал теорию Аррениуса и в своих работах занимался изучением процессов сольватации и гидратации. Окончательные противоречия теории были устранены в работах И.А.Каблукова и В.А.Кистяковского на основе гидратной теории Д.И.Менделеева.
Основные причины диссоциации:
1. Полярность молекул растворителя, который ослабляет связи в полярных молекулах растворенного вещества (см рис.):
Все растворители можно характеризовать так называемой диэлектрической постоянной e (диэлектрической проницаемостью среды) – величиной, которая показывает во сколько раз ослабляются связи между ионами растворенного вещества в случае попадания его в тот или иной растворитель в соответствии с формулой: F = e1e2/r 2 e. Вода как растворитель характеризует одной самых больших величин e = 81 (eстекла = 1,76, eвозд = 1).
2. Сольватация (гидратация) – экзотермический процесс взаимодействия молекул и ионов растворенного вещества с молекулами растворителя. Теплота (энтальпия) гидратации зависит от заряда ионов и их радиусов (прямо пропорциональна заряду и обратно пропорциональна радиусу). Силы взаимодействия: дисперсионные, электростатические, а также может происходить донорно-акцепторное взаимодействие. Выделение энергии облегчает процесс диссоциации и стабилизирует ионы, затрудняя обратный процесс:
Методом масс-спектроскопии показано. Что в первую координационную сферу входит 6 молекул воды, затем образуется вторая координационная сфера. Это мешает подвижности ионов. Установлена, что аномально высокой подвижностью обладает катион водорода, т.к Н + от иона гидроксония H3O + перемещается от одной молекулы H2О к другой по цепочке водородных связей. Этот механизм движения принципиально отличается от движения обычных гидратированных ионов и лежит в основе быстрого протекания реакций нейтрализации.
Количественные характеристики процесса диссоциации:
Степень диссоциации: отношение числа молекул растворенного вещества, распавшихся на ионы Nдис к общему числу молекул N: a = Nдис/N.[/i] Степень диссоциации a может быть выражена в долях или процентах. Если a>0,3(30%) — электролит считается сильным; 0,1(10%)
Константа диссоциации – константа равновесия процесса диссоциации:
Кдис зависит от природы вещества, температуры и не зависит от концентрации. Чем больше Кдис, тем сильнее идет диссоциация. Для сильных электролитов Кдис > 10 -2 .

http://studopedia.su/1_35467_osmos-i-osmoticheskoe-davlenie.html

Осмотическое давление.

Осмос[/i] самопроизвольный переход молекул растворителя через полупроницаемую мембрану, разделяющую раствор и растворитель или два раствора с различной концентрацией.
Осмотическое давление p— это минимальное давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы остановить осмос.

Мембрана пропускает только молекулы растворителя. Молекулы растворителя диффундируют из растворителя в раствор или из менее концентрированного раствора в более концентрированный, поэтому концентрированный раствор разбавляется, при этом увеличивается и высота его столба (h).
С1 p, то молекулы растворителя будут переходить из концентрированного раствора в разбавленный раствор (или чистый растворитель) т.к. скорость перехода молекул растворителя из концентрированного раствора будет больше. (Используется для очистки природных и сточных вод, для получения питьевой воды из морской воды).
Уравнение Вант Гоффа: p = СRT
где pосмотическое давление, кПа;
С[/i] — молярная концентрация раствора, моль/л (1 Дж/л = 1 кПа)
R =[/i]8,3 Дж/(моль К) —универсальная газовая постоянная.
Осмотическое давление возрастает с увеличением концентрации растворенного вещества и температуры. В биологических процессах осмос обеспечивает поступление воды в клетки и регулирует обменные процессы.
Активность
Законы Рауля и Вант-Гоффа строго соблюдаются — в разбавленных растворах неэлектролитов. При повышении концентрации возрастают отклонения. Причина — взаимодействия между частицами растворенного вещества, а также растворенного вещества и растворителя. Выход –в формулыдля описания свойств реальных растворов вместо входящих в них концентраций компонентов подставляют активности.
Активность а связана с концентрацией С: а=gС, где g коэффициент активности (безразмерная величина), формально учитывает все виды взаимодействия частиц в данном растворе, приводящие к отклонению от свойств идеального раствора:
g — вычисляют по экспериментальнымданным как частное от деления экспериментально полученной величины (температуры кипения, замерзания и др.) на теоретически рассчитанную по законам идеальных растворов для данной концентрации; g-.
Дата добавления: 2014-12-03 ; просмотров: 420 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

http://helpiks.org/1-22574.html

Осмос и осмотическое давление

Закон Вант-Гоффа*
Самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану, разделяющую раствор и растворитель или два раствора с различной концентрацией растворенного вещества, называется осмосом. Осмос обусловлен диффузией молекул растворителя через полупроницаемую перегородку, которая пропускает только молекулы растворителя. Молекулы растворителя диффундируют из растворителя в раствор или из менее концентрированного раствора в более концентрированный, поэтому концентрированный раствор разбавляется, при этом увеличивается и высота его столба (рис. 4).
Количественно осмос характеризуется осмотическим давлением, равным силе, приходящейся на единицу площади поверхности и заставляющей молекулы растворителя проникать через полупроницаемую перегородку. Осмотическое давление возрастает с увеличением концентрации растворенного вещества и температуры. Вант-Гофф предположил, что для осмотического давления можно применить уравнение состояния идеального газа:
где ? – осмотическое давление;
С – молярная концентрация раствора;
R – универсальная газовая постоянная;
T – абсолютная температура.

Рис. 4. Схема осмометра: 1 – вода; 2 – раствор; 3 – полупроницаемая мембрана
Осмотическое давление измеряется либо в килопаскалях (кПа), тогда R=8,31Дж/(моль•К); либо в атмосферах, тогда R = 0,082 .
Осмос играет очень важную роль в биологических процессах, обеспечивая поступление воды в клетки и другие структуры. Растворы с одинаковым осмотическим давлением называют изотоническими. Если осмотическое давление выше внутриклеточного, то оно называется гипертоническим, если ниже – гипотоническим.
Гипертонические растворы сахара (сироп) и соли (рассол) широко применяются для консервирования продуктов, так как вызывают удаление воды из микроорганизмов.
2.4. Отклонение свойств разбавленных растворов солей, кислот и оснований от законов Рауля и
Вант-Гоффа

Изучение разбавленных растворов неэлектролитов показало, что коллигативные свойства – понижение давления пара ?р, изменение температур замерзания ?tзам и кипения ?tкип, осмотическое давление ? изменяются пропорционально количеству растворенного неэлектролита. Экспериментально обнаружено, что для растворов электролитов осмотическое давление (?), ?tкип, ?tзам превышают значения, рассчитанные по законам Рауля и Вант-Гоффа.
Шведский ученый С. Аррениус пришел к выводу, что причиной отклонения растворов электролитов от идеальных растворов является распад молекул электролита на ионы. Процесс распада молекул электролита на ионы назвали диссоциацией.
Для применения законов идеальных растворов к растворам электролитов Вант-Гофф ввёл в соответствующее уравнение поправочный коэффициент i, называемый изотоническим, который показывает, во сколько раз возрастает число частиц в растворе в результате диссоциации:
i = .
Изотонический коэффициент iдля каждого раствора может быть определен экспериментально:
i = = = = ,
где индекс э обозначает экспериментально определенные величины; индекс т – теоретические.
Следовательно, для растворов электролитов формулы, выведенные ранее, принимают вид:
Для растворов электролитов значение изотонического коэффициента i>1; для неэлектролитов i=1.

http://studopedia.info/1-68447.html

Осмотическое давление крови: чем измеряют и какие факторы влияют на отклонения от нормы

Осмотическое давление крови (ОДК) – это уровень силы, обеспечивающей циркуляцию растворителя (для нашего организма это вода) сквозь оболочку эритроцитов.
Поддержание уровня происходит на основе перемещения из растворов, менее концентрированных в те, где сосредоточенность воды больше.
Это взаимодействие является водным обменом между кровью и тканями человеческого организма. Ионы, глюкоза, белки, и другие полезные элементы, сосредоточенные в крови.
Нормальными показателями осмотического давления является 7,6 атм., или 300 мОсмоль, что равно 760 мм.рт.ст.
Осмоль – это концентрация одного моля неэлектролита, растворенного на литр воды. Осмотическая концентрация в крови определяется именно при помощи их измерения.

Что из себя представляет ОДК?

Окружение клеток оболочкой присуще как тканям, так и элементам крови, через нее с легкостью проходит вода и практически не проникают растворенные вещества. Поэтому, отклонение показателей осмотического давления может повлечь к увеличению эритроцита, и утрате им воды и деформированию.
Для эритроцитов и большинства тканей пагубным является увеличения потребления солей в организм, которые оседаю на стенках сосудов и сужают проходы сосудов.
Такое давление всегда находится примерно на одинаковом уровне и регулируется рецепторами, локализующимися в гипоталамусе, сосудах и тканях.
Общее их название осморецепторы, именно они поддерживают показатель ОДК на нужном уровне.
Одним из самых устойчивых параметров крови является осмотическая концентрация плазмы, которая поддерживает нормальные показатели осмотического давления крови, при помощи гормонов и сигналов организма – ощущение чувства жажды.

Какие нормальные показатели ОДК?

Нормальными показателями осмотического давления являются, показатели криоскопического исследования, не превышающие 7,6 атм. При анализе определяется точка, при которой замерзает кровь. Нормальными показателями замерзания раствора для человека является 0,56-0,58 градусов по Цельсию, что эквивалентно 760 мм.рт.ст.
Отдельный вид ОДК создается белками плазмы. Также осмотическое давление белков плазмы именуется онкотическим давлением. Такое давление в разы ниже, чем давление, которое создается в плазме солями, так как белкам присущи большие уровни молекулярной массы.
В отношении к другим осмотическим элементам присутствие их незначительно, хотя они содержатся в крови во множественном количестве.
Оно влияет на общие показатели ОДК, но в маленьком соотношении (одна целая двухсот двадцатая часть) к общим показателям.
Это эквивалентно 0,04 атм., или 30 мм.рт.ст. Для показателей осмотического давления крови имеет значимость их количественный фактор и подвижность, нежели масса растворенных частиц.
Описанное давление противодействует сильному перемещению растворителя из крови в ткани, и влияет на переход воды от тканей к сосудам. Именно поэтому прогрессируют отечности тканей, следствием уменьшения белковой концентрации в плазме.
Неэлектролит содержит меньшую осмотическую концентрацию, нежели электролит. Отмечается это потому. Что молекулы электролита растворяют ионы, что влечет к росту концентрации активных частиц, которые характеризуют осмотическую концентрацию.

Что влияет на отклонения осмотического давления?

Рефлекторные изменения деятельности выделительных органов, влечет раздражение осморецепторов. При их воспалении, они устраняют из организма избыточное количество воды и солей, которые попали в кровь.
Важную роль здесь играет кожный покров, ткани которого питаются избытком воды из крови или возвращает её в кровь, при увеличении показателей осмотического давления.
На показатели нормального ОДК влияет количественное насыщение крови электролитами и неэлектролитами, которые растворены в плазе крови.
Не меньше шестидесяти процентов составляет ионизированный хлорид калия. Изотонические растворы – это растворы в которых уровень ОДК близится к плазменному.
При росте показателей этой величины, состав именуется гипертоническим, а в случае уменьшения – гипотоническим.
Если нормальный показатель осмотического давления отклоняется от нормы, провоцируется повреждение клеток. Для того чтобы вернуть показатели осмотического давления в крови, могут внутрь вводить растворы, которые подбираются, зависимо от заболевания, провоцирующего отклонения ОДК от нормы.
Среди них:

  • Гипотонический концентрированный раствор. При применении в правильной дозировке чистит раны от гноя и способствует уменьшению в размерах оттека аллергического характера. Но при неправильных дозах, провоцирует быстрое наполнение клеток раствором, что влечет к их быстрому разрыву;
  • Гипертонический раствор. При помощи введения этого раствора в кровь, способствуют улучшенному выведению клеток воды в сосудистую систему;
  • Разведение препаратов в изотоническом растворе. Препараты размешивают в данном растворе, при нормальных показателях ОДК. Натрий хлорида является наиболее часто размешиваемым препаратом.

За повседневным поддержанием нормальных отметок ОДК следят потовые железы и почки. Они не допускают воздействия продуктов, которые остаются после обмена веществ, на организм, путем создания защитных оболочек.
Именно поэтому осмотическое давление крови почти всегда колеблется на одном уровне. Резкое увеличение его показателей возможно при активной физической нагрузке. Но и в этом случае организм сам быстро стабилизирует показатели.

Что происходит при отклонениях?

При увеличении показателей осмотического давления крови происходит перемещение клеток воды из эритроцитов в плазму, вследствие чего клетки деформируются и теряют свою функциональность. При упадке концентрации осмолей, происходит увеличение насыщенности клетки водой, что влечет к увеличению её размеров и деформации мембраны, которая именуется гемолизом.
Гемолиз характеризуется тем, что при нем деформируются наиболее численные клетки крови – красные тельца, также именуемые эритроцитами, тогда белок гемоглобина попадает в плазму, впоследствии чего она становится прозрачной.
Гемолиз делиться на следующие виды:

http://moyakrov.info/veny/davlenie/osmoticheskoe

5.4. Осмос. Осмотическое давление

Все растворы обладают способностью к диффузии. Диффузия — это равномерное распределение вещества по всему объему раствора, протекающая по всем направлениям. Ее движущая сила — стремление системы к максимуму энтропии. Можно создать условие, при котором диффузия протекает только в одном направлении. Для этого раствор и растворитель разделяют полупроницаемой мембраной, через которую могут проходить только молекулы (ионы) небольшого размера.
Осмос это односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор или из разбавленного раствора -в более концентрированный. Движущей силой осмоса является стремление к выравниванию концентрации растворенного вещества по обе стороны мембраны. Процесс протекает самопроизвольно и сопровождается увеличением энтропии. Пределом его протекания является состояние равновесия.
Давление, которое оказывает растворитель на мембрану, называется осмотическим давлением (росм). Осмотическое давление описывается уравнением Вант-Гоффа:
(а) для неэлектролитов: росм = См·R·T
где R универсальная газовая постоянная, равная 8,13 Дж/моль·K,
T абсолютная температура, К.
СМ — молярная концентрация раствора, моль/л
i — изотонический коэффициент (коэффициент Вант-Гоффа), характеризующий диссоциацию электролита на ионы
Клеточные мембраны животных и растительных организмов являются проницаемыми для воды и небольших ионов. Проходя через них, вода создает осмотическое давление. Давление плазмы в норме составляет 740 – 780 кПа (37 0 C). Осмотическое давление плазмы и других биологических жидкостей обусловлено главным образом присутствием электролитов. В меньшей степени давление создается коллоидными частицами белков, не проходящими через мембрану. Осмотическое давление, создаваемое белками, называется онкотическим. Оно составляет всего 3 – 4 кПа. Осмотический гомеостаз обусловлен работой почек, легких, кожи. Работа по переносу вещества против градиента концентрации называется осмотической.
Осмос лежит в основе целого ряда физиологических процессов: усвоение пищи, выделение продуктов жизнедеятельности, активный транспорт воды.
В медицинской практике используют растворы, изоосмотичные с кровью (физиологические растворы). Например, NaCl (0,9%), глюкоза (4,5%). Введение физиологических растворов в кровь, спинномозговую жидкость и другие биологические жидкости человека не вызывает осмотического конфликта (рисунок 8).
При введении гипотонического раствора (росм 780 кПа).

Рисунок 8 — Клетка в растворе (a) изотоническом, (б) гипотоническом, (в) гипертоническом
Применение гипертонических растворов в медицине
(а) 10 %-ный раствор NaCl используется для лечения гнойных ран;
(б) 25 %-ный раствор MgSO4 применяется как гипотензивное средство;
(в) различные гипертонические растворы используются для лечения глаукомы.
Важной характеристикой растворов, применяемых для внутривенных инъекций, является их осмолярность и осмоляльность. Они характеризуют содержание частиц, не способных диффундировать через клеточную мембрану.

http://studfiles.net/preview/5242345/page:11/

Осмотическое давление

Осмотическое давл е ние
Диффузное давление, термодинамический параметр, характеризующий стремление раствора к понижению концентрации при соприкосновении с чистым растворителем вследствие встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя. Если раствор отделен от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, то возможна лишь односторонняя диффузия — осмотическое всасывание растворителя через мембрану в раствор. В этом случае О. д. становится доступной для прямого измерения величиной, равной избыточному давлению, приложенному со стороны раствора при осмотическом равновесии (см. Осмос). О. д. обусловлено понижением химического потенциала (См. Химический потенциал) растворителя в присутствии растворённого вещества. Тенденция системы выравнивать химические потенциалы во всех частях своего объёма и перейти в состояние с более низким уровнем свободной энергии (См. Свободная энергия) вызывает осмотическое (диффузионный) перенос вещества. О. д. в идеальных и предельно разбавленных растворах не зависит от природы растворителя и растворённых веществ; при постоянной температуре оно определяется только числом «кинетических элементов» — ионов, молекул, ассоциатов или коллоидных частиц — в единице объёма раствора. Первые измерения О. д. произвёл В. Пфеффер (1877), исследуя водные растворы тростникового сахара. Его данные позволили Я. X. Вант-Гоффу установить (1887) зависимость О. д. от концентрации растворённого вещества, совпадающую по форме с Бойля — Мариотта законом для идеальных газов. Оказалось, что О. д. (p) численно равно давлению, которое оказало бы растворённое вещество, если бы оно при данной температуре находилось в состоянии идеального газа и занимало объём, равный объёму раствора. Для весьма разбавленных растворов недиссоциирующих веществ найденная закономерность с достаточной точностью описывается уравнением: ?V = nRT, где n — число молей растворённого вещества в объёме раствора V; R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура. В случае диссоциации вещества в растворе на ионы в правую часть уравнения вводится множитель i > 1, коэффициент Вант-Гоффа; при ассоциации растворённого вещества i 2 , а 53%-ный — около 10 Мн/м 2 ; О. д. морской воды около 0,27 Мн/м 2 .
О. д. в клетках животных, растений, микроорганизмов и в биологических жидкостях зависит от концентрации веществ, растворённых в их жидких средах. Солевой состав биологических жидкостей и клеток, характерный для организмов каждого вида, поддерживается избирательной проницаемостью биологических мембран (См. Проницаемость биологических мембран) для разных солей и активным транспортом ионов. Относительное постоянство О. д. обеспечивается водно-солевым обменом (См. Водно-солевой обмен), т. е. всасыванием, распределением, потреблением и выделением воды и солей (см. Выделение, Выделительная система, Осморегуляция). У т. н. гиперосмотических организмов внутреннего О. д. больше внешнего, у гипоосмотических — меньше внешнего; у изоосмотических (пойкилоосмотических) внутреннее О. д. равно внешнему. В первом случае ноны активно поглощаются организмом и задерживаются в нём, а вода поступает через биологич. мембраны пассивно, в соответствии с осмотическим градиентом. Гиперосмотическая регуляция свойственна пресноводным организмам, мор. хрящевым рыбам (акулы, скаты) и всем растениям. У организмов с гипоосмотической регуляцией имеются приспособления для активного выделения солей. У костистых рыб преобладающие в океанических водах ионы Na + и Cl — выделяются через жабры, у морских пресмыкающихся (змеи и черепахи) и у птиц — через особые солевые железы, расположенные в области головы. Ионы Mg 2+ , SO4 2- , у этих организмов выделяются через почки. О. д. у гипер- и гипоосмотических организмов может создаваться как за счёт ионов, преобладающих во внешней среде, так и продуктов обмена. Например, у акуловых рыб и скатов О. д. на 60% создаётся за счёт мочевины и триметиламмония; в плазме крови млекопитающих — главным образом за счёт ионов Na + и Cl — ; в личинках насекомых — за счёт разнообразных низкомолекулярных метаболитов. У морских одноклеточных, иглокожих, головоногих моллюсков, миксин и др. изоосмотических организмов, у которых О. д. определяется О. д. внешней среды и равно ему, механизмы осморегуляции отсутствуют (исключая клеточные).
Диапазон средних величин О. д. в клетках организмов, не способных поддерживать осмотический Гомеостаз, довольно широк и зависит от вида и возраста организма, типа клеток и О. д. окружающей среды. В оптимальных условиях О. д. клеточного сока наземных органов болотных растений колеблется от 2 до 16 ат, у степных — от 8 до 40 ат. В разных клетках растения О. д. может резко различаться (так, у мангровых О. д. клеточного сока около 60 ат, а О. д. в сосудах ксилемы не превышает 1—2 ат). У гомойосмотических организмов, т. е. способных поддерживать относительное постоянство О. д., средней величины и диапазон колебаний О. д. различны (дождевой червь — 3,6—4,8 ат, пресноводные рыбы — 6,0—6,6, океанические костистые рыбы — 7,8—8,5, акуловые — 22,3—23,2, млекопитающие — 6,6—8,0 ат). У млекопитающих О. д. большинства биологических жидкостей равно О. д. крови (исключение составляют жидкости, выделяемые некоторыми железами, — слюна, пот, моча и др.). О. д., создаваемое в клетках животных высокомолекулярными соединениями (белки, полисахариды и др.), незначительно, но играет важную роль в обмене веществ (см. Онкотическое давление).
Ю. В. Наточин, В. В. Кабанов.
Лит.: Мелвин-Хьюз Э. А., Физическая химия, пер. с англ., кн. 1—2, М., 1962; Курс физической химии, под ред. Я. И. Герасимова, т. 1—2, М. — Л., 1963—1966; Пасынский А. Г., Коллоидная химия, 3 изд., М., 1968: Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967; Гриффин Д., Новик Эл., Живой организм, пер. с англ., 1973; Нобел П., Физиология растительной клетки (физико-химический подход), пер. с англ., М., 1973.

Принципиальная схема осмометра: А — камера для раствора; Б — камера для растворителя; М — мембрана. Уровни жидкости в трубках при осмотическом равновесии: а и б — в условиях равенства внешних давлений в камерах А и Б, когда ?А = ?Б, при этом Н — столб жидкости, уравновешивающий осмотическое давление; б — в условиях неравенства внешних давлений, когда ?А — ?Б = ?.

http://gufo.me/dict/bse/%D0%9E%D1%81%D0%BC%D0%BE%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Добавить комментарий

1serdce.pro
Adblock detector