Az ozmometria törvénye
A fizikai kémia során az ozmometria törvénye , amelyet van 't Hoff törvényének vagy ozmotikus nyomás törvényének is neveznek , az ozmózis jelenségére vonatkozó törvény . Jacobus Henricus van 't Hoff 1886-ban kijelentette, és 1901-ben megkapta az első kémiai Nobel-díjat "annak a rendkívüli szolgáltatásnak az elismeréseként, amelyet a kémiai dinamika és az ozmotikus nyomás törvényeinek felfedezésével nyújtott" .
Ez a törvény az egyik olyan törvény, amely a kémiai oldatok kolligatív tulajdonságaira vonatkozik , François-Marie Raoult 1878- ból fogalmazta meg a hármat : az ebulliometria , a kriometria és a tonometria törvényét ( Raoult törvényei ). Ez a négy törvény lehetővé tette különösen a vegyi anyagok moláris tömegének kísérleti meghatározására szolgáló módszerek kidolgozását .
Törvénynyilatkozat
Általános eset
Amikor egy tiszta oldószert , és egy oldatot a bármely oldott anyag ugyanabban az oldószerben vannak elhelyezve mindkét oldalán egy féligáteresztő membrán (amely lehetővé teszi csak az oldószert átengedi), az oldószert spontán módon vándorol át a membránon. A rekesz tartalmazza a tiszta oldószer az oldatot tartalmazó B rekesz (lásd az 1. ábrát ): ezt a jelenséget ozmózisnak nevezzük . Bizonyos idő elteltével az oldószer migrációja megszűnik, és egyensúly alakul ki a két rekesz között. Ozmotikus egyensúly esetén a membrán nagyobb nyomáson megy keresztül az oldatból, mint a tiszta oldószerből; az oldószer így az alacsonyabb nyomású rekeszből, az A rekeszből a nagyobb nyomás, a B rekesz felé vándorol .
s{\ displaystyle s} σ{\ displaystyle \ sigma}
Van 't Hoff törvénye lehetővé teszi az oldatot tartalmazó rekesz által kifejtett többletnyomás kiszámítását nagyon híg oldatok esetén az alábbiak szerint:
Van 't Hoff törvénye vagy az ozmometria törvénye: ΠV=nemσRT{\ displaystyle \ Pi V = n _ {\ sigma} RT}
|
val vel:
-
Π{\ displaystyle \ Pi}A ozmózisnyomás (Pa-ban), azaz a kiegészítő kifejtett nyomás a membrán által a megoldás a B rekeszbe, viszonyítva a tiszta oldószer a rekesz ;
-
V{\ displaystyle V}az oldat térfogata a B rekeszben (m 3 -ben );
-
nemσ{\ displaystyle n _ {\ sigma}}az oldott oldott anyag mennyisége (vagy molszáma ) (molban);
-
R{\ displaystyle R}az ideális gázok univerzális állandója (J / (K · mol));
-
T{\ displaystyle T} a hőmérséklet (K-ban).
E törvény formája emlékeztet az ideális gázokra . Teljesen független az oldószer és az oldott anyag belső tulajdonságaitól. A működési körülményektől függetlenül ezért mindig az oldatot tartalmazó B rekesz gyakorolja a legnagyobb nyomást a membránra.
PV=nemRT{\ displaystyle PV = nRT}Π>0{\ displaystyle \ Pi> 0}
A koncentrációtól függően
Figyelembe véve az oldott anyag moláris koncentrációját a B rekeszben, a következő összefüggéssel:
vs.σ{\ displaystyle c _ {\ sigma}}
vs.σ=nemσV{\ displaystyle c _ {\ sigma} = {n _ {\ sigma} \ felett V}}írhatunk még:
Az ozmometria törvénye:
Π=vs.σRT{\ displaystyle \ Pi = c _ {\ sigma} RT}
Ha a két rekesz oldott anyag oldatát tartalmazhatja, amely ugyan eltérő lehet, de ugyanabban az oldószerben van, akkor a membránra gyakorolt összes ozmotikus nyomás megegyezik a két oldat által kifejtett ozmotikus nyomások különbségével. Észrevettük :
-
vs.NÁL NÉL{\ displaystyle c _ {\ mathsf {A}}}az oldott anyag koncentrációja az A rekeszben (mol / m 3 -ben );
-
vs.B{\ displaystyle c _ {\ mathsf {B}}}az oldott anyag koncentrációja a B rekeszben (mol / m 3 -ben );
-
ΠNÁL NÉL{\ displaystyle \ Pi _ {\ mathsf {A}}}a koncentrációs oldatot tartalmazó A rekesz által kifejtett ozmotikus nyomás, ha a B rekesz tiszta oldószert tartalmaz;vs.NÁL NÉL{\ displaystyle c _ {\ mathsf {A}}}
-
ΠB{\ displaystyle \ Pi _ {\ mathsf {B}}}a koncentrációs oldatot tartalmazó B rekesz által kifejtett ozmotikus nyomás, amikor az A rekesz tiszta oldószert tartalmaz;vs.B{\ displaystyle c _ {\ mathsf {B}}}
val vel:
ΠNÁL NÉL=vs.NÁL NÉLRT{\ displaystyle \ Pi _ {\ mathsf {A}} = c _ {\ mathsf {A}} RT}
ΠB=vs.BRT{\ displaystyle \ Pi _ {\ mathsf {B}} = c _ {\ mathsf {B}} RT}
A teljes ozmotikus nyomást fejtünk ki a membránon, amikor a két rekesz egy oldatot egyenlő, figyelembe rekesz B referenciaként közegben (például a citoplazmában egy sejt a biológiában , lásd a 2. ábrát ):
Π=ΠB-ΠNÁL NÉL=(vs.B-vs.NÁL NÉL)RT{\ displaystyle \ Pi = \ Pi _ {\ mathsf {B}} - \ Pi _ {\ mathsf {A}} = \ balra (c _ {\ mathsf {B}} - c _ {\ mathsf {A}} \ jobbra) RT}
Három eset merül fel:
- ha a B rekesz koncentrációja kisebb, mint az A rekesz volt , akkor a membránra és az ozmózisra legnagyobb nyomást gyakorló A közeg B-től A-ig történik; az A közeget hipertóniásnak nevezzük a B táptalajhoz képest ;Π<0{\ displaystyle \ Pi <0}
- ha a membrán mindkét oldalán a koncentráció megegyezik, az ozmotikus nyomás nulla és nincs ozmózis; A közeget egy mondják izotóniás képest a B tápközegen ;
- ha a B rekesz koncentrációja nagyobb, mint az A rekesz koncentrációja, akkor van egy B közeg, amely a legnagyobb nyomást gyakorolja a membránra, és az ozmózist A-ból B-be hajtják végre; az A táptalajt hipotonikusnak mondják a B táptalajhoz képest .Π>0{\ displaystyle \ Pi> 0}
A molalitástól függően
Az ozmometria törvénye kifejezhető az oldott anyag molalitásának függvényében is , amely az oldott anyag mennyiségét jelenti 1 kg oldószerre vonatkoztatva (mol / kg):
bσ{\ displaystyle b _ {\ sigma}}
Az ozmometria törvénye:
Π=ρsRT⋅bσ{\ displaystyle \ Pi = \ rho _ {s} RT \ cdot b _ {\ sigma}}
azzal a sűrűsége a tiszta oldószer hőmérsékleten (kg / m 3 ).
ρs{\ displaystyle \ rho _ {s}}T{\ displaystyle T}
Demonstráció
Definíció szerint a molalitás :
bσ=nemσms{\ displaystyle b _ {\ sigma} = {n _ {\ sigma} \ m_ {s}}} felettval vel:
-
ms{\ displaystyle m_ {s}} az oldószer tömege (kg-ban);
-
nemσ{\ displaystyle n _ {\ sigma}} az oldott anyag mennyisége (mol).
Ennek eredményeként írhatunk:
Π=nemσmsmsVRT=bσmsVRT{\ displaystyle \ Pi = {n _ {\ sigma} \ felett m_ {s}} {m_ {s} \ felett V} RT = b _ {\ sigma} {m_ {s} \ felett V} RT}Mivel feltételezzük, hogy az oldott anyag csak elhanyagolható mértékben járul hozzá az oldat tulajdonságaihoz, az arány összehasonlítható a tiszta oldószer sűrűségével azonos hőmérsékleten:
ms/V{\ displaystyle m_ {s} / V}
msV≈ρs{\ displaystyle {m_ {s} \ felett V} \ kb \ rho _ {s}}
Diszociatív oldott anyaghoz
Ha az oldott anyag disszociál a folyékony oldatban, például egy ionokban disszociáló só, akkor a törvény kifejezését van 't Hoff tényező módosítja :
én{\ displaystyle i}
Van 't Hoff törvénye vagy az ozmometria törvénye:
ΠV=én⋅nemσRT{\ displaystyle \ Pi V = i \ cdot n _ {\ sigma} RT}
Demonstráció
Ez a törvény csak a következő feltételezések alapján érvényes:
A fázisegyensúlyban megfigyeltekkel ellentétben (például folyadék-gőz egyensúly esetén) az ozmotikus egyensúly elérhető, miközben a két A és B fázis által a membránra kifejtett nyomás különbözik (lásd 1. ábra ). Van:
-
P{\ displaystyle P} az A rekeszben az oldószer által a membránon kifejtett nyomás;
-
P+Π{\ displaystyle P + \ Pi} a B rekesz oldatának a membránra gyakorolt nyomása;
-
μ∗{\ displaystyle \ mu ^ {*}}a tiszta oldószer kémiai potenciálja ;
-
μ{\ displaystyle \ mu} az oldószer kémiai potenciálja az oldatban.
Ezután ozmotikus egyensúlyban megegyezik az A tiszta oldószerének és a B oldatban azonos oldószer kémiai potenciáljának egyenlősége :
(
1 )
μ∗(P)=μ(P+Π){\ displaystyle \ mu ^ {*} \! \ bal (P \ jobb) = \ mu \! \ bal (P + \ Pi \ jobb)}
Ez az egyensúly az oldószer mólfrakciójának hőmérsékletén a B rekeszben, megírható az oldószer kémiai potenciálja, tekintve, hogy az oldat ideális :
T{\ displaystyle T}xs{\ displaystyle x_ {s}}
μ(P+Π)=μ∗(P+Π)+RTlnxs{\ displaystyle \ mu \! \ bal (P + \ Pi \ jobb) = \ mu ^ {*} \! \ bal (P + \ Pi \ jobb) + RT \, \ ln x_ {s}}átírjuk az ( 1 ) relációt :
(
2 )
μ∗(P)=μ∗(P+Π)+RTlnxs{\ displaystyle \ mu ^ {*} \! \ bal (P \ jobb) = \ mu ^ {*} \! \ bal (P + \ Pi \ jobb) + RT \, \ ln x_ {s}}
Tehát, ha az oldószer tiszta a B rekeszben, vagyis megvan , ami ezt előírja : Megtaláljuk a normál egyensúlyi állapotot két azonos tartalmú rekesz között, nevezetesen azt, hogy a membrán mindkét oldalán azonos a nyomás.
xs=1{\ displaystyle x_ {s} = 1}μ∗(P)=μ∗(P+Π){\ displaystyle \ mu ^ {*} \! \ bal (P \ jobb) = \ mu ^ {*} \! \ bal (P + \ Pi \ jobb)}Π=0{\ displaystyle \ Pi = 0}
A Gibbs-Duhem összefüggés megadja a tiszta oldószer kémiai potenciáljának változását állandó hőmérsékleten:
dμ∗=V¯∗dP{\ displaystyle \ mathrm {d} \ mu ^ {*} = {\ bar {V}} ^ {*} \, \ mathrm {d} P}azzal a moláris mennyiség a tiszta oldószer. Ezért integrálhatunk egy kis nyomásváltozást figyelembe véve, amelynél a moláris térfogat állandónak tekinthető:
V¯∗{\ displaystyle {\ bar {V}} ^ {*}}
∫PP+Πdμ∗=V¯∗∫PP+ΠdP{\ displaystyle \ int _ {P} ^ {P + \ Pi} \ mathrm {d} \ mu ^ {*} = {\ bar {V}} ^ {*} \ int _ {P} ^ {P + \ Pi} \ mathrm {d} P}
μ∗(P+Π)-μ∗(P)=V¯∗⋅(P+Π-P)=ΠV¯∗{\ displaystyle \ mu ^ {*} \! \ bal (P + \ Pi \ jobb) - \ mu ^ {*} \! \ bal (P \ jobb) = {\ bar {V}} ^ {*} \ cdot \ left (P + \ Pi -P \ right) = \ Pi {\ bar {V}} ^ {*}}
Ezért átírhatjuk a ( 2 ) relációt :
(
3 )
ΠV¯∗=-RTlnxs{\ displaystyle \ Pi {\ bar {V}} ^ {*} = - RT \, \ ln x_ {s}}
Figyelembe véve, hogy az oldott anyag mennyisége elhanyagolható a B rekesz oldatában lévő oldószer mennyiségéhez képest :
nemσ{\ displaystyle n _ {\ sigma}}nems{\ displaystyle n_ {s}}
nemσ≪nems{\ displaystyle n _ {\ sigma} \ ll n_ {s}}vagy az oldott anyag moláris frakciója:
xσ=1-xs{\ displaystyle x _ {\ sigma} = 1-x_ {s}}
xσ=nemσnemσ+nems≈nemσnems≈0{\ displaystyle x _ {\ sigma} = {n _ {\ sigma} \ over n _ {\ sigma} + n_ {s}} \ kb {n _ {\ sigma} \ over n_ {s}} \ kb 0 }majd korlátozott fejlesztéssel :
lnxs=ln(1-xσ)≈-xσ≈-nemσnems{\ displaystyle \ ln x_ {s} = \ ln \! \ balra (1-x _ {\ sigma} \ jobbra) \ kb -x _ {\ sigma} \ kb - {n _ {\ sigma} \ felett n_ {s}}}átírjuk a ( 3 ) relációt :
ΠnemsV¯∗=RTnemσ{\ displaystyle \ Pi n_ {s} {\ bar {V}} ^ {*} = RTn _ {\ sigma}}Ugyanezen oknál fogva úgy tekinthetjük, hogy ez az oldat térfogata a B rekeszben. Végül megkapjuk az ozmometria törvényét :
V=nemsV¯∗{\ displaystyle V = n_ {s} {\ bar {V}} ^ {*}}
Van 't Hoff törvénye vagy az ozmometria törvénye:
ΠV=nemσRT{\ displaystyle \ Pi V = n _ {\ sigma} RT}
Alkalmazások
Oszmometria, az oldott anyag moláris tömegének meghatározása
Az ozmometria az oldott anyag molekulatömegének meghatározására szolgáló technika .
Két rekeszt veszünk figyelembe, amelyeket félig áteresztő membrán választ el egymástól (lásd 1. ábra ). Mindegyik rekesz függőlegesen emelkedő csővel van felszerelve, a két cső állandó gázegyensúlyban van. Az egyik rekeszt (A rekesz) tiszta sűrűségű oldószerrel töltjük , a másikat (B rekesz) ugyanabban az oldószerben oldott oldattal, tömegkoncentrációval ( az oldott anyag tömege oldat térfogatában ). A két rekeszt úgy töltjük meg, hogy a folyadékok kezdetben azonos magasságban legyenek a csövekben. Az oldószert vándorol ozmózissal a membránon keresztül a rekesz a B rekeszbe . Az ozmotikus egyensúly kialakulásakor a B csőben lévő folyadék magassága nagyobb, mint az A csőben lévő folyadék magassága . Megmérjük a két magasság közötti különbséget . Az ozmotikus nyomás érvényes .
ρ{\ displaystyle \ rho} γσ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma}}mσ{\ displaystyle m _ {\ sigma}}V{\ displaystyle V}Δh{\ displaystyle \ Delta h}Π=ρgΔh{\ displaystyle \ Pi = \ rho g \ Delta h}
Demonstráció
Észrevettük :
-
vs.σ{\ displaystyle c _ {\ sigma}}az oldott oldott anyag moláris koncentrációja ;
-
mσ{\ displaystyle m _ {\ sigma}}az oldott anyag oldott anyagának tömege ;
-
Mσ{\ displaystyle M _ {\ sigma}}az oldott anyag moláris tömege ;
-
nemσ{\ displaystyle n _ {\ sigma}}az oldott oldott anyag mennyisége ;
-
V{\ displaystyle V} az oldat térfogata;
-
γσ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma}}az oldott anyag oldott tömegkoncentrációja ;
kapcsolatokkal, definíció szerint:
mσ=Mσnemσ{\ displaystyle m _ {\ sigma} = M _ {\ sigma} n _ {\ sigma}}
vs.σ=nemσV=mσMσV{\ displaystyle c _ {\ sigma} = {n _ {\ sigma} \ felett V} = {m _ {\ sigma} \ felett M _ {\ sigma} V}}
γσ=mσV=MσnemσV=Mσvs.σ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma} = {m _ {\ sigma} \ felett V} = M _ {\ sigma} {n _ {\ sigma} \ felett V} = M _ {\ sigma} c _ { \ sigma}}
Az ozmometria törvénye:
Π=vs.σRT{\ displaystyle \ Pi = c _ {\ sigma} RT}ezért lehetővé teszi, hogy írjon:
Mσ=mσRTΠV{\ displaystyle M _ {\ sigma} = {m _ {\ sigma} RT \ over \ Pi V}}
továbbá :
(
A )
ΠMσ=γσRT{\ displaystyle \ Pi M _ {\ sigma} = \ gamma _ {\ sigma} RT}
Feltételezzük, hogy az ozmózis révén a membránon átmenő oldószer mennyisége az A rekeszből a B rekeszbe elég alacsony ahhoz, hogy ne változtassa meg az oldott anyag kezdeti koncentrációját a B rekeszben (az indukált térfogatváltozás elhanyagolható).
γσ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma}}
Észrevettük :
-
P∘{\ displaystyle P ^ {\ circ}} a két cső folyadék-gáz interfészének közös nyomása;
-
hNÁL NÉL{\ displaystyle h _ {\ mathsf {A}}}és a megfelelő folyadékmagasság az A és a B csőben az ozmotikus egyensúlyban (with ).hB{\ displaystyle h _ {\ mathsf {B}}}hB>hNÁL NÉL{\ displaystyle h _ {\ mathsf {B}}> h _ {\ mathsf {A}}}
Az oldott anyagot megfelelően oldottnak tekintjük, így az oldószer és az oldat sűrűsége azonos . A membrán mindkét oldalán az ozmotikus egyensúlyban kifejtett nyomás az A és a B rekeszre vonatkozik, a hidrosztatika törvénye alapján :
ρ{\ displaystyle \ rho}
P=P∘+ρghNÁL NÉL{\ displaystyle P = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {A}}}
P+Π=P∘+ρghB{\ displaystyle P + \ Pi = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {B}}}
Ezért:
(
B )
Π=ρg(hB-hNÁL NÉL)=ρgΔh{\ displaystyle \ Pi = \ rho g \ left (h _ {\ mathsf {B}} - h _ {\ mathsf {A}} \ right) = \ rho g \ Delta h}
val vel:
-
g{\ displaystyle g}a gravitáció gyorsulása ;
-
Δh=hB-hNÁL NÉL>0{\ displaystyle \ Delta h = h _ {\ text {B}} - h _ {\ text {A}}> 0}.
Az ( a ) és ( b ) összefüggésekkel megkapjuk:
Mσ=γσRTρgΔh{\ displaystyle M _ {\ sigma} = {\ gamma _ {\ sigma} RT \ over \ rho g \ Delta h}}
Ha az így meghatározott két kifejezés jobb oldalán lévő kifejezéseket
a nemzetközi egységrendszer egységeiben fejezzük ki, a kapott moláris tömeget kg / mol-ban fejezzük ki. A moláris tömegeket általában g / mol-ban kifejezve konverziós tényezőt kell bevezetni.
Mσ{\ displaystyle M _ {\ sigma}}
Az oldott anyag moláris tömegét g / mol-ban az alábbiak szerint kapjuk meg:
Mσ{\ displaystyle M _ {\ sigma}}
Az oldott anyag moláris tömege:
Mσ=1000mσRTΠV=1000γσRTρgΔh{\ displaystyle M _ {\ sigma} = 1 \; 000 {m _ {\ sigma} RT \ over \ Pi V} = 1 \; 000 {\ gamma _ {\ sigma} RT \ over \ rho g \ Delta h }}
A a gravitációs gyorsulás .
g{\ displaystyle g}
1. példaElőállítása 7,68 mg a
β-karotin a
kloroformos kész . Az oldat térfogata
10 ml . A mért ozmotikus nyomás
3542 kPa át
25 ° C-on .Ezért
SI egységekben :
-
Π{\ displaystyle \ Pi}= 3542 Pa ,
-
V{\ displaystyle V}= 10 × 10 −6 m 3 ,
-
T{\ displaystyle T}= 298,15 K .
A β-karotin mennyisége:
nemβ=ΠVRT=3542×10.×10.-6.8.314×298,15{\ displaystyle n _ {\ beta} = {\ Pi V \ RT felett = = 3, 542-szer 10-szer 10 ^ {- 6} \ több mint 8 {,} 314 \ szor 298 {,} 15} }= 1,429 × 10 −5 mol
A β-karotin tömege = 7,68 × 10-3 g . A β-karotin moláris tömege:
mβ{\ displaystyle m _ {\ beta}}
Mβ=mβnemβ=7,68×10.-31,429×10.-5.{\ displaystyle M _ {\ beta} = {m _ {\ beta} \ over n _ {\ beta}} = {7 {,} 68 \ szor 10 ^ {- 3} \ 1 felett {,} 429 \ alkalommal 10 ^ {-5}}}= 537 g / mol
Emlékeztetőül: a fent megadott képletek csak akkor érvényesek, ha az oldott anyag koncentrációja nagyon alacsony. Az ozmometria törvényének alkalmazási körének kiterjesztésére a nem ideális megoldásokra a képletet kibővítik virális egyenlet formájában :
γσ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma}}
Δhγσ=RTMσρg(1+B2γσMσ+B3(γσMσ)2+⋯){\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}} = {RT \ over M _ {\ sigma} \ rho g} \ left (1 + B_ {2} {\ gamma _ {\ sigma} \ felett M _ {\ sigma}} + B_ {3} \ balra ({\ gamma _ {\ sigma} \ felett M _ {\ sigma}} \ jobbra) ^ {2} + \ cdots \ right)}
Az együtthatók nevezik együtthatók az ozmotikus Virial . Ez a kifejezés általában a második kifejezésnél csonka:
Bén{\ displaystyle B_ {i}}
Δhγσ=RTMσρg(1+B2γσMσ){\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}} = {RT \ over M _ {\ sigma} \ rho g} \ left (1 + B_ {2} {\ gamma _ {\ sigma} \ felett M _ {\ sigma}} \ jobbra)}Ezután méréssorozatot készítünk állandó hőmérsékleten történő változtatással . A kapcsolatot ezután a függvényében ábrázoljuk (lásd a 3. ábrát ). A kapott egyenes szakaszt extrapoláljuk : az origónál lévő ordináta érvényes, és lehetővé teszi annak meghatározását (figyelni kell a különböző mennyiségek mértékegységeire).
Δh{\ displaystyle \ Delta h}γσ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma}}Δhγσ{\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}}}γσ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma}}γσ=0{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma} = 0}RTMσρg{\ displaystyle {RT \ over M _ {\ sigma} \ rho g}}Mσ{\ displaystyle M _ {\ sigma}}
2. példaA ozmózisnyomása számos megoldást a
PVC- ben
ciklohexánban (sűrűsége 980 kg / m 3 ) mérjük
298 K (
25 ° C ).
A PVC-oldatok ozmotikus nyomása
γσ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma}} (g / l)
|
Δh{\ displaystyle \ Delta h} (cm)
|
Δhγσ{\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}}} (cm l / g)
|
---|
1.00
|
0,28
|
0,28
|
2.00
|
0,71
|
0,36
|
4.00
|
2.01
|
0,503
|
7.00
|
5.10
|
0,739
|
9.00
|
8.00
|
0,889
|
Megrajzoljuk a grafikont , és kapunk egy pozitív meredekségű vonalat, amelyre extrapolálunk (lásd
a 3. ábrát ). A y-metszet így meghatározott egyenlő = 0,21 cm · l / g , amiből arra következtetünk, hogy = 1,2 × 10 5 g / mol .
Δhγσ=f(γσ){\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}} = \ operátornév {f} \ left (\ gamma _ {\ sigma} \ right)}γσ=0{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma} = 0}RTMσρg{\ displaystyle {RT \ over M _ {\ sigma} \ rho g}}MPVVS{\ displaystyle M _ {\ mathsf {PVC}}}
Fordított ozmózis, oldószeres tisztítás
Ugyanazt az eszközt vesszük figyelembe, mint az ozmometriában (lásd az 1. ábrát ), de a két cső közötti gázegyensúly megszűnik, ami lehetővé teszi a két rekesz különböző nyomásának alkalmazását. A nyomás az a kiegészítő nyomás, amelyet a B rekeszben, az oldatban kifejteni kell, hogy a B csőben lévő folyadék magassága elérje az A csőben lévő folyadék, a tiszta oldószer magasságát (lásd az ábrát). 4 ).
Π{\ displaystyle \ Pi}
Demonstráció
Észrevettük :
-
P∘{\ displaystyle P ^ {\ circ}} az A rekesz égén kifejtett nyomás;
-
hNÁL NÉL{\ displaystyle h _ {\ mathsf {A}}}valamint a megfelelő folyadékmagasság az A és B csőben.hB{\ displaystyle h _ {\ mathsf {B}}}
A nyomást a B rekesz égére gyakorolják. A membrán mindkét oldalán kifejtett nyomás az A és a B rekeszre érvényes:
P∘+Π{\ displaystyle P ^ {\ circ} + \ Pi}
P=P∘+ρghNÁL NÉL{\ displaystyle P = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {A}}}
P+Π=P∘+Π+ρghB{\ displaystyle P + \ Pi = P ^ {\ circ} + \ Pi + \ rho gh _ {\ mathsf {B}}}
Következésképpen:
P=P∘+ρghNÁL NÉL=P∘+ρghB{\ displaystyle P = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {A}} = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {B}}}
hNÁL NÉL=hB{\ displaystyle h _ {\ mathsf {A}} = h _ {\ mathsf {B}}}
Δh=hB-hNÁL NÉL=0{\ displaystyle \ Delta h = h _ {\ mathsf {B}} - h _ {\ mathsf {A}} = 0}
Ez a fordított ozmózis elve : az oldatot tartalmazó B rekeszben nagyobb nyomás kifejtésével, mint az oldószert tartalmazó A rekeszben , amelynek nyomáskülönbsége nagyobb, mint az ozmotikus nyomás, az oldószer áthalad a féligáteresztő membránon a B rekeszből a rekesz , tehát az ozmózissal ellentétes irányban. Ez lehetővé teszi az oldószer extrakcióját és tisztítását. A reverz ozmózist különösen a tengervíz sótalanításakor használják: a tengervíz ozmotikus nyomása (3 tömeg% nátrium-klorid a vízben) 25 bar, a sótalanítást 40 és 80 bar közötti nyomáson végezzük . A másik rekeszből kis nyomáson kivont víz lágy és iható.
Megjegyzések és hivatkozások
Megjegyzések
-
Larousse szótár, „ Osmométrie ” , a Larousse.fr webhelyen (hozzáférés : 2020. november 16. ) .
-
Kotz és mtsai. 2006 , p. 35.
-
Atkins 1998 , p. 140.
Bibliográfia
-
A molekulatömeg meghatározása: MM emlékei. Avogadro, Ampère, Raoult, van 't Hoff, D. Berthelot , Gauthier-Villars,1938(bpt6k90412x), a Gallicán.
-
Paul Arnaud, Françoise Rouquérol, Gilberte Chambaud , Roland Lissillour, Abdou Boucekkine, Renaud Bouchet, Florence Boulc'h és Virginie Hornebecq, általános kémia: tanfolyam 330 kérdéssel és javított gyakorlattal, 200 MCQ-val , Dunod , coll. "Paul Arnaud órái",2016, 8 th ed. , 672 p. ( ISBN 978-2-10-074482-4 , online olvasás ) , p. 340-341.
-
Peter William Atkins és Julio De Paula, fizikai kémia , De Boeck Superieur,2013, 4 th ed. , 1024 p. ( ISBN 9782804166519 , online olvasás ) , p. 173-176.
-
Peter William Atkins , a fizikai kémia elemei , De Boeck Supérieur,1998, 512 p. ( ISBN 978-2-7445-0010-7 , online olvasás ) , p. 138-141.
-
Peter William Atkins, Loretta Jones és Leroy Laverman ( angol fordítás ), Principes de chimie , Louvain-la-Neuve, De Boeck Superieur,2017, 4 th ed. , 1088 p. ( ISBN 978-2-8073-0638-7 , online olvasás ) , p. 390-393.
-
Mohamed Ayadim és Jean-Louis Habib Jiwan, általános kémia , Louvain, Louvain-i Egyetemi Nyomda , koll. "Egyetemi tanfolyamok",2013, 376 p. ( ISBN 978-2-87558-214-0 , online olvasás ) , p. 262-266.
-
Danielle Baeyens-Volant, Pascal Laurent és Nathalie Warzée, Megoldások kémiája: Gyakorlatok és módszerek , Dunod , koll. "Általános kémia",2017, 320 p. ( ISBN 978-2-10-076593-5 , online olvasás ) , p. 33-36.
-
Jean-Pierre Corriou, Kémiai termodinamika: Definíciók és alapvető viszonyok , vol. J 1025, Mérnöki technikák , koll. «Dokumentum alap: Termodinamika és kémiai kinetika , Egység műveleti csomag . Kémiai reakciótechnika , kémia - bio-agro folyamategyetem »,1984, 19 p. ( online olvasható ) , p. 19..
-
Claude Friedli , általános vegyészmérnököknek , Lausanne / Párizs, PPUR politechnikai sajtók,2002, 747 p. ( ISBN 2-88074-428-8 , online olvasás ) , p. 312-314.
-
John C. Kotz és Paul M. Treichel Jr ( angol fordítás ), Chemistry of solutions , Bruxelles / Issy-les-Moulineaux, De Boeck Supérieur, coll. "Általános kémia",2006, 358 p. ( ISBN 978-2-8041-5232-1 , online olvasás ) , p. 34-36.
-
Claude Strazielle, Jellemzés a molekulatömegek meghatározásával , vol. PE 595, mérnöki technikák ,1984( online olvasható ) , p. 1-5.
Lásd is