Fazalar muvozanati. Eritmalar 36-§. Fazoviy o’tishlar. Fazalar qoidasi

§. Diffuziya va eritmalarda osmos hodisalari

Eritmalardagi diffuziya, osmos hodisalari, eritma ustidagi bug’ bosimining toza erituvchinikiga qaraganda pastligi, eritmaning qaynash, muzlash temperaturalari erigan modda zarrachalari soniga bog’liq xossalar bo’lib, ular eritmaning kolligativ xossalari deb yuritiladi. Agar katta shisha silindrga kandning suyuq eritmasi solinib, ustiga ehtiyotlik bilan suv quyilsa, qand zarrachalari vaqt o^,tishi bilan sekin-asta yuqoriga ko’tarila boshlaydi. Qand molekulalari garchi suv molekulalariga qaraganda og’ir bo’lsa ham yuqoriga ko’tarilaveradi. Bu o’zaro aralashish jarayoni butun hajmda qand konsentratsiyasi bir xil bo’lguncha davom etadi. Bir modda zarrachalarining ikkinchi modda ichida o’z-o’zicha taqsimlanish jarayoni diffuziya deyiladi.

Agar erituvchi bilan eritma o’rtasiga yarim parda qo’ysak, bu parda orqali erituvchi eritmaga o’tib, uni suyultira boshlaydi. Erituvchining yarim parda orqali o’tish jarayoni osmos deyiladi.

Osmos ikki xil sababga ko’ra kuzatiladi. Birinchidan toza suvda suv molekulalarining konsentratsiyasi eritmadagiga qaraganda yuqori bo’ladi. Ikkinchidan eritmada suv molekulalari eruvchi modda molekulalari bilan birikib, gidratlar hosil qiladi. Suyultirilgan eritmalarda osmos eruvchi va erituvchi moddalar xiliga emas, asosan eritmaning hajm birligida eruvchi modda zarrachalari soniga bog’liq bo’ladi. Eritma bug’i bosimining toza erituvchi bug’ bosimiga qaraganda past bo’lishi bilan osmos hodisasi orasida yaqin

bog’lanish bor. Osmosni miqdoriy xarakterlash uchun osmotik bosim tushunchasi bilan tanishamiz.

Faraz qilaylik 42.2-rasmda tasvirlanganidek ikkita idish olib, katta idishga toza suv, tubi yarim o’tkazgich parda bilan qoplangan naysimon kichik idishga qand eritmasi solinadi. Kichik idish katta idishga tushirilganligi uchun unga yarim o’tkazgich parda orqali suv o’tib, naycha ichida suyuqlik sirti ko’tarila boshlaydi.

Binobarin eritma ustidagi gidrostatik bosim ortadi. Bu bosim ortgan sari suv molekulalarining yarim o’tkazgich parda orqali katta idishga o’tish tezligi orta boradi. Ma’lum vaqtdan keyin bu ikki qarama-qarshi jarayonlar tezligi tenglashib, muvozanat qaror topadi.

Shu paytdan boshlab naychada suyuqlik ko’tarilishdan to’xtaydi ana shunday muvozanat holatga mos kelgan gidrostatik bosim osmotik bosim deyiladi. Demak, osmotik bosim osmos hodisasini to’xtatish uchun (ya’ni erituvchidan yarim o’tkazgich parda orqali ajratilgan eritmani erituvchi bilan muvozanat holatga keltirish uchun) eritmaga berilishi kerak bo’lgan bosimga teng.

Yarim o’tkazgich pardalar jumlasiga mol pufagi, ichak devorlari, o’simlik pardalari kiradi. Yarim o’tkazgich pardani sun’iy yo’l bilan ham tayyorlash mumkin. Masalan, pergament qog’oz, sellofan, kollodiy pardalar. Sun’iy yarimo’tkazgich pardani dastlab, 1867 yilda fiziolog Тraube tayyorlagan. Тraubega qadar yarim o’tkazgich parda sifatida o’simlik va hayvon to’qimalari-pufak, ichak, yurak haltasi va boshqalar ishlatib kelingan.

1877 yilda Pfeffer osmotik bosimni o’lchashga imkon beradigan yarim o’tkazgich pardalar tayyorladi. Buning uchun sirlanmagan chinni (yoki sopol) silindrni SiSO₄ mis sulfat eritmasi bilan to’ldirib, uni sariq qon tuzi eritmasi solingan idishga tushirdi. Silindr devorlaridagi mayda teshiklarda [Cu₂Fe(CN)₆] tuzi cho’kib, natijada juda yaxshi yarim o’tkazgich parda hosil bo’ladi (bu 42.3–rasmda R bilan ko’rsatilgan). Bu silindr M manometrga birlashtiriladi va tayyorlangan asbob osmometr deb ataladi.

Agar S silindrga qandning quyuq eritmasi, Q stakanga toza suv solinsa, tubandagi hodisani kuzatish mumkin. Qand zarrachalari yarim o’tkazgich pardadan o’ta olmaydi; suv zarrachalari esa S silindrga kirib eritmani suyultiradi. Silindrda suyuqlik hajmi ortib, manometrning bir qismidagi simobni bosadi; manometrning ikkinchi qismidagi simob ko’tarila boshlaydi. Bir qancha vaqt o’tgandan keyin simob ko’tarilishi to’xtaydi, chunki silindrga suv kirgan sari nay ichidagi gidrostatik bosim

ortib borib, nihoyat osmotik bosimga tenglashib qoladi.

Shunday qilib, manometr ichidagi simobning balandligi h ni o’lchab eritmaning osmotik bosimini aniqlash mumkin. Eritmalarning osmotik bosimi juda katta qiymatga ega bo’la oladi. Masalan, dengiz suvining osmotik bosimi 28 atmosferaga yaqin.

1886 yilda Vant–Goff Pfeffer natijalarini Boyl–Mariott va Gey-Lyussak qonunlariga o’xshashligini ko’rsatadi. Ana shu o’xshashlikka asoslanib, Vant-Goff eritmalarning osmotik, ya’ni fizikaviy nazariyasini yaratdi. Bu nazariyaga muvofiq, erigan modda eritma ichida xuddi gaz holatiga o’xshagan holatda bo’ladi. Pfefferning natijalaridan foydalanib, Vant- Goff eritmalarning osmotik bosimi uchun Mendeleev-Klapeyron tenglamasiga o’xshash quyidagi tenglamani taklif qildi: (42.1)

Bunda:R-eritmaning osmotik bosimi; V-eritmaning hajmi; n-erigan moddaning mol sonlari; R-gaz doimiysi; Т-eritmaning absolyut temperaturasi. Shu bilan u Avogadro qonuni ham eritmalar uchun tatbiq etilishi mumkinligini ko’rsatdi. Masalan, bir litr eritmada bir mol eruvchi modda bo’lsa, bunday eritmaning osmotik bosimi 22,4 atm.ga teng bo’lishi kerak, chunki bu tenglamada molyar konsentratsiya ekanligini e’tiborga olsak: (42.2)

formula kelib chiqadi.

Vant-Goff qonuni: agar erigan modda eritma temperaturasida gaz holatida bo’lib, eritma hajmiga teng hajmni egallaganda edi, bu gazning bosimi eritmaning osmotik bosimiga barobar bo’lar edi. Bu qonun eritmalarning osmotik bosimi konsentratsiya va temperaturagagina bog’liq bo’lib, eruvchan modda tabiatiga bog’liq emasligini ko’rsatadi.