Дифузия и осмоза 1

Известно е, че при температура над абсолютната нула, всички молекули са в постоянен случаен движение. Това показва, че те имат определена кинетична енергия. Поради непрекъснатото движение чрез смесване на две течности или техните два газови молекули са разпределени равномерно в обема на разположение.

Diffusion - е процес, който води до равномерно разпределение на молекули на разтворено вещество и разтворител. Подобно на всяко движение, дифузия изисква енергия. Дифузията винаги насочени от високи концентрации на вещество за понижаване на системата като свободна енергия, системата с по-ниска свободна енергия. Безплатна енергия се нарича вътрешната енергия на системата, които могат да бъдат превърнати в работата си. Безплатна енергия на един мол от дадено вещество се нарича химичен потенциал. По този начин, химичното потенциал - измерване на енергията, която веществото се използва в реакцията или движение. Химическата потенциал - функция на концентрацията. Скоростта на дифузия зависи от температурата, естеството на веществото и разликата в концентрацията. Колкото по-висока концентрацията на веществото, по-високата си активност и химическата потенциал. Дифузионното движение на материала винаги ще от високо към ниско химичен потенциал. Най-големият потенциал химически чиста вода. Добавянето на вода към разтвора молекули води до връзката между водните молекули и разтвореното вещество, което намалява неговата активност, свободна енергия, неговата химична потенциал. В този случай, ако в дифузионната вещество се срещне по пътя мембраната, движението се забавя, а в някои случаи спря. Дифузията на вода в посока от неговата най-висока към ниска химична потенциал през мембраната се нарича осмоза. С други думи, осмоза - е дифузията на вода или друг разтворител през полупропусклива мембрана, причинено от разликата в концентрации или разликата между химичните потенциали.

Осмоза - резултат от неравенството на химически потенциал на водата от двете страни на мембраната. Идеален полупропусклива мембрана преминава молекули вода и не преминава молекулата на разтвореното вещество. През 1877 г. немски физиолог V. Пфефер е подготвил изкуствен полупропусклива мембрана. За тази цел, порест порцелан съд излива разтвор на меден сулфат и се поставя в друг съд, пълен с разтвор на калиев фероцианид. Порите на първата порцелан кораба и взаимодействат разтвори в контакт един с друг. В резултат на порите формирани във филма на мед Cu2 фероцианид [Fe (CN) 6], че притежава полупропусклива. По този начин, тъй като тя е създадена клетъчна модел: полупропусклива мембрана филм имитира и съд стена - черупката pektotsellyuloznuyu. Съдът, който се образува в порите на полу-пропускащата мембрана се пълни с разтвор на захароза се поставя във вода. Такова устройство се нарича осмометър. химически потенциал на вода във вътрешния съд ще бъде по-малък, по-висока концентрация на захароза. По този начин, влизането на вода в разтвора през полупропускливата мембрана се определя от свободната енергия разлика между чиста вода и разтворът се случва спонтанно свободна вода на градиент енергия.

В осмометър полупропускливата мембрана в присъствието на вода ще тече в разтвора, води до неговото разреждане и движение на вода ще бъде забавено. Ако осмометър свърже тръба, решението би било да се изкачи над нея. Накрая налягане глава балансира силата, с която водните молекули влизат в осмометър. Така енергията на водните молекули се намалява поради въвеждането на разтвореното вещество, запълни течност налягане колона. Това налягане се увеличава химичната потенциал на разтвора (Ip) направи равен на химически потенциал на чиста вода (Ic). Според закон на термодинамиката, спонтанно се само процеси, придружени от освобождаването на енергия. В повечето случаи това не се измерва в свободната енергия на абсолютно възможно. Въпреки това е възможно да се измери разликата между крайния (G2) и първоначално енергийно състояние (G1). От g1> g2. промяната Δg ще има отрицателна стойност. В този случай, g1 - е химически потенциал на чиста вода, g2 - химически потенциал на водата след добавяне на разтвореното вещество. Δg е равен, но с обратен знак за натиска, който трябва да бъде приложен към системата за предотвратяване на притока на вода в него през полупропусклива мембрана. Δg и ще Ψosm осмотичен потенциал на разтвора.

По този начин, на осмотичното потенциал, равна на разликата между химическата потенциал на химично потенциал на разтвор и чиста вода е винаги отрицателна. Осмотично потенциал показва липса на енергия в разтвора в сравнение с чиста вода, причинена от взаимодействието на вода - разтворено вещество. С други думи, осмотичното потенциал показва как добавянето на разтвореното вещество намалява активността на водата. Осмотично потенциал се отнася до така наречените колективен свойства разтвор, като например понижаване на точката на замръзване или увеличаване на точката на кипене. Всички тези параметри зависят от моларната концентрация. 1 мол разтвор на всяко недисоциирана вещество има осмотично потенциал на -22,7 бар (-22.4 атм). Тъй като намаляването на химически потенциал или активност на вода пропорционално на броя на частиците, за разтваряне на веществата, отделени абсолютна стойност осмотичното потенциал ще бъде по-голяма, което се въвежда съответния (изотоничен) съотношение. Трябва да се помни, че всяка осмотичното потенциал на разтвора се появява само при условия на осмотична система: разтвор - полупропусклива мембрана - разтворител. Горното прави възможно да се измерва осмотичното потенциал на разтвора (Ψ). Като се свързва манометър може да се измери налягането, което трябва да се приложи към системата да се предотврати проникването на вода в разтвора. Тя ще бъде абсолютната стойност е равна, но с обратен знак на осмотичен потенциал на разтвора.