ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ САХАРОЗЫ ПРИ 30 °С

Для разбавленый растворов электролитов уравение Вант-Гоффа имеет вид:

где i= 1 + a»(v — 1) (a»-степень диссоциации электролита, v-число ионов, на которые распадается молекула электролита). В случае сильных электролитов, полностью диссоциирующих на ионы, при высоких разбавлениях = vc₂RT, для раствора произвольной концентрации = vФc₂RT, где Ф-практическое осмотич. коэффициент. Он непосредственно связан с коэффициент активности растворенного вещества и моляль-ностью m раствора электролита соотношением Бьеррума:

В интегральной форме соотношение (8) принимает вид:

Это соотношение используют для расчета Ф по данным о ; можно рассчитать Ф и по значениям .

Наиб. существ. черта всех осмотич. процессов - увеличение объема раствора. Оно всегда имеет место, если молекулы растворенного вещества не могут выйти из раствора, а растворитель способен проникать в раствор. Это условие можно выполнить даже при отсутствии видимой полупроницаемой перегородки. Например, если фазы и содержат нелетучий компонент и не разделены перегородкой, а находятся под одним колпаком, из-под которого откачан воздух, то за счет разности давлений насыщ. пара произойдет "перекачка" растворителя из раствора в раствор . Такой процесс получил назв. изотермодинамически перегонки. Др. примером типичного проявления ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ САХАРОЗЫ без наличия полупроницаемой перегородки является набухание в системах полимераствор-ритель.

Осмос в природе. Животные и растит. клетки представляют собой микроскопич. осмотич. системы, поскольку у клетки оболочка или прилегающая к ней плазмолемма обладают свойствами полупроницаемых мембран. Если поместить клетки в дистиллированную воду, происходит набухание, а затем разрыв оболочек (осмотич. шок, или лизис). В растворах с высокой концентрацией солей наблюдается падение осмотич. давления и коллапс клеток из-за потери воды (плазмолиз). Это явление используют, например, при консервировании пищевая продуктов путем добавления больших кол-в соли или сахара: микроорганизмы подвергаются плазмолизу и становятся нежизнедеятельными.

Растворы с одинаковым значением осмотич. давления называют изотоническими. Растворы с осмотич. давлением, большим, чем у внутриклеточной жидкости, называют гипертоническими, меньшим-гипотоническими. Один и тот же раствор для одного типа клеток может быть гипертоническим, для другого-изотоническим, для третьего-гипотоническим.

В тканях растений осмотич. давление составляет 0,5-2 МПа (у растений в пустынях - более 10 МПа). Гидро-статич. давление, возникшее во внутриклеточных структурах в результате осмоса, называют тургором. Это давление придает прочность и упругость тканям живых организмов. Если клетка отмирает, оболочка теряет свойство полупроницаемости, тургор исчезает (растение вянет). Осмотич. давление-главная причина, обеспечивающая движение воды в растениях и ее подъем от корней до вершины. Клетки листьев, теряя воду, осмотически всасывают ее из клеток стебля, а последний-из клеток корня, берущих, в свою очередь, воду из почвы. Для роста и развития растений важно соотношение между осмотич. давлением почвенного раствора и клеточного сока. Растение может нормально развиваться лишь тогда, когда осмотич. давление клеточного сока больше осмотич. давления почвенного раствора.

Высокоорганизованные животные и человек отличаются постоянным значением осмотич. давления, например в крови человека = 0,78 МПа (7,7 атм) при 37 °С. Даже небольшие изменения осмотич. давления вызывают чувство дискомфорта. Так, чувство жажды обусловлено потребностью организма восстановить нормальное осмотич. давление введением воды, после того как оно было повышено, например употреблением соленой пищи. При болезненных явлениях локальные изменения осмотич. давления может быть значительными. Например, при воспалит. процессах происходит распад белков, что приводит к увеличению количества структурных частиц в очаге воспаления, повышению осмотич. давления и локальному оттоку воды из окружающих тканей. Так возникают отеки.

В медицине обычно используют изотонич. растворы, но иногда применяют и гипертонические. Так, в хирургии гипертонической повязками покрывают раны: гипертонической повязка оттягивает на себя жидкость и очищает рану от микроорганизмов, продуктов распада и т.д.

Литература: Горшков В. И., Кузнецов И. А., Физическая химия, М., 1986; Дуров В. А., Агеев Е.П., Термодинамическая теория растворов неэлектролитов, М., 1987. См. также лит. при ст. Мембранные процессы разделения.

Е. П. Агеев.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей