Растворы неэлектролитов

Диффузию можно наблюдать, если налить в стеклянный цилиндр ка­кой-либо окрашенный раствор, например, раствор KMnO₄, а сверху него ос­торожно, чтобы не вызвать перемешивания, добавить воды. Вначале будет заметна резкая граница, но постепенно она будет размываться; через некото­рое время растворённое вещество равномерно распределится по всему объё­му раствора и вся жидкость примет один и тот же цвет.

В рассмотренном примере частицы растворителя и растворённого ве­щества диффундируют в противоположных направлениях. Такой случай на­зывается встречной или двусторонней диффузией.

Иная картина наблюдается, если два раствора разделить пористой по­лупроницаемой перегородкой (мембраной), через которую растворитель мо­жет проходить, а растворённое вещество – не может. Такие перегородки су­ществуют в природе, а также могут быть получены искусственно. Если в со­суд из полупроницаемой мембраны, переходящий сверху в узкую трубку на­лить раствор сахарозы и погрузить этот сосуд в воду, то выравнивание кон­центраций будет происходить только вследствие перемещения молекул воды, которые в большем количестве диффундируют в раствор, чем обратно. Такая односторонняя диффузия через полупроницаемую мембрану называется ос­мосом.

Осмос – явление массопереноса растворителя через полупроницаемую мембрану из разбавленного раствора в раствор с более высокой концентра­цией вещества.

Таким образом, в результате осмоса – односторонней диффузии моле­кул воды в раствор - концентрация сахарозы в растворе уменьшается, а его объём постепенно увеличивается и уровень жидкости в вертикальной трубке повышается. Создаётся избыточное давление водяного столба (гидростатиче­ское давление), измеряемое разностью уровней жидкости и противодейст­вующее проникновению молекул воды в раствор.

Осмос прекратится, когда наступит равновесие между растворителем и раствором, при этом гидростатическое давление станет равным осмотиче­скому давлению, которое служит количественной характеристикой осмоса. Осмотическим называется давление, которое необходимо приложить к рас­твору, чтобы прекратить осмос, т. е. задержать молекулы растворителя от их проникновения в раствор через полупроницаемую мембрану. Осмотического давления в растворе не существует, оно появляется только тогда, когда рас­твор отделён от растворителя полупроницаемой перегородкой.

Величина осмотического давления зависит от концентрации раствора и от его температуры, но не зависит ни от природы растворённого вещества, ни от природы растворителя. Растворы с одинаковым значением осмотического давления называются изотоническими. Для разбавленных растворов неэлек­тролитов зависимость осмотического давления от концентрации и темпера­туры раствора выражается уравнением Вант-Гоффа:

п = С_ВRT,