Двухкомпонентные растворы, один из компонентов которого нелетуч

3. ОСМОС и ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ.
К коллигативным свойствам растворов относятся осмос и вызываемое им осмотическое давление.

В сосуд, разделенный полунепроницаемой перегородкой АВ (мембраной) с одной стороны помещен раствор сахара в воде, с другой стороны чистая вода (растворитель).
Полунепроницаемая перегородка АВ пропускает в обе стороны молекулы воды, но не пропускает молекулы растворенного вещества (сахар). Примером полунепроницаемой перегородки может быть бычий пузырь.
Концентрация растворителя (вода) по обе стороны полунепроницаемой перегородки будет неодинакова. В правой части сосуда некоторый объем занимают молекулы растворенного вещества и концентрация растворителя будет меньше, чем в левой части сосуда с чистым растворителем. Растворитель из области более высокой концентрации самопроизвольно будет перемещаться в область с меньшей концентрацией, т.е. из левой части сосуда в правую. Это перемещение называют осмосом, которое на рис. покажем стрелками.
Осмос – это самопроизвольный процесс перехода растворителя через полунепроницаемую перегородку (мембрану) из растворителя в раствор или из менее концентрированного раствора в более концентрированный.
При переходе воды из левой части сосуда в правую, в этой части сосуда будет увеличиваться уровень жидкости на величину h. Одновременно на эту же величину h уровень жидкости в левой части сосуда понизится. Разность между уровнями жидкости в левом и правом коленах, при которой прекращается переход растворителя, определяет величину осмотического давления.
Осмотическое давление можно выразить следующим образом:
– уравнение Вант-Гоффа, где
осмотическое давление; n – число молей растворенного вещества.
Это уравнение по имени автора называется уравнением Вант-Гоффа.
Для молярной концентрации (С=n/V):

Уравнение Вант-Гоффа показывает, что осмос и вызванное им осмотическое давление зависят только от количества растворенного вещества, а не от его природы (коллигативные свойства).
Уравнение Вант-Гоффа напоминает уравнение состояния идеального газа pV=nRT. Подобное совпадение не случайно – оба уравнения отражают фундаментальное сходство систем на молекулярном уровне. В условиях равновесия осмотической системы растворенное вещество аналогично атомам идеального газа. Растворитель является лишь носителем растворенного вещества подобно роли вакуума для идеального газа.
Уравнение Вант-Гоффа позволяет рассчитать осмотическое давление, которое численно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить к раствору, чтобы предотвратить осмос и восстановить одинаковый уровень жидкости раствора и растворителя, разделенных между собой полунепроницаемой перегородкой.
Пример. Рассчитать осмотическое давление водного раствора, содержащего g=68,4 г сахарозы ( г/моль) и 1000 г воды, плотность раствора при t=20 C кг/м .
= Па=4 атм.
Осмос и осмотическое давление играют существенную роль в жизни растений и живых организмов. Так, оболочка клеток выполняет роль полупроницаемой мембраны.