Ozmometri kanunu
İçinde fiziksel kimya, ozmometrisi kanunu olarak da adlandırılan, Hoff van 't hakları veya ozmotik basıncın hakları , olgusuna ile ilgili bir yasa ozmoz . Jacobus Henricus van 't Hoff , bunu 1886'da belirtti ve 1901'de "çözeltilerde kimyasal dinamikler ve ozmotik basınç yasalarını keşfederek sunduğu olağanüstü hizmetlerin tanınmasıyla" kimyada ilk Nobel Ödülü'nü aldı .
Bu yasa, ilgili yasalara biri olan bağlayıcı olmadan özellikleri arasında kimyasal çözeltiler , üç tarafından ifade ile, Francois-Marie Raoult 1878: ebulliometry yasası , cryometry yasası ve tonometresi kanunu ( Raoult göre yasaları ). Bu dört yasa deneysel tespiti için yöntemler kurmak için özellikle mümkün kılmıştır mol kütlesi arasında kimyasal türlerine .
Kanun beyanı
Genel dava
Bir zaman saf çözücü ve bir çözelti içinde bir solüt aynı çözücü içinde bir bölgesinin her iki tarafında yer alır , yarı geçirgen bir zar , çözücünün zar yoluyla kendiliğinden göç eder (tek çözücü geçmesine izin verir). İle ilgili bölme A saf çözücü içeren Çözeltiyi içeren bölme B (bkz. şekil 1 ): bu fenomen ozmoz olarak adlandırılır . Belli bir süre sonra çözücünün göçü durur ve iki bölme arasında bir denge kurulur. Ozmotik dengede, zar çözeltiden saf çözücüden daha fazla basınca maruz kalır; çözücü böylece daha düşük basınç bölmesinden, bölme A'dan daha yüksek basınca, bölme B'ye doğru hareket eder .
s{\ displaystyle s} σ{\ displaystyle \ sigma}
Van 't Hoff kanunu, aşağıdakilere göre çok seyreltik çözeltiler durumunda çözeltiyi içeren bölme tarafından uygulanan ek basıncı hesaplamayı mümkün kılar:
Van 't Hoff yasası veya osmometri yasası: ΠV=değilσRT{\ displaystyle \ Pi V = n _ {\ sigma} RT}
|
ile:
-
Π{\ displaystyle \ Pi}ozmotik basınç (Pa olarak), bu çözelti ile membranın üzerine uygulanan ek basınçta tutulmuştur bölmesi B saf çözücüye nazaran bölme A ;
-
V{\ displaystyle V}B bölmesindeki çözeltinin hacmi (m3 cinsinden );
-
değilσ{\ displaystyle n _ {\ sigma}}miktarı (ya da sayısı mol (mol olarak) çözeltisi içinde çözünen);
-
R{\ displaystyle R}İdeal gazların evrensel sabit (J / (K · mol));
-
T{\ displaystyle T} sıcaklık (K cinsinden).
Bu yasanın biçimi, ideal gazları hatırlatır . Çözücünün ve çözünen maddenin kendine özgü özelliklerinden tamamen bağımsızdır. Çalışma koşulları ne olursa olsun , bu nedenle, membran üzerinde en büyük basıncı uygulayan her zaman çözeltiyi içeren B bölmesidir.
PV=değilRT{\ displaystyle PV = nRT}Π>0{\ displaystyle \ Pi> 0}
Konsantrasyona bağlı olarak
Not etmek sureti ile mol konsantrasyonu ilişkisi ile, bölme B içerisinde bulunan çözünmüş maddenin:
vsσ{\ displaystyle c _ {\ sigma}}
vsσ=değilσV{\ displaystyle c _ {\ sigma} = {n _ {\ sigma} \ V üzerinden}}ayrıca yazabiliriz:
Ozmometri kanunu:
Π=vsσRT{\ displaystyle \ Pi = c _ {\ sigma} RT}
İki bölmenin her ikisi de farklı olabilen, ancak aynı çözücü içinde bir çözelti çözeltisi içeriyorsa , zara uygulanan toplam ozmotik basınç, iki çözelti tarafından uygulanan ozmotik basınçlar arasındaki farka eşittir. Dikkat ediyoruz:
-
vsAT{\ displaystyle c _ {\ mathsf {A}}}(mol / m bölme A içerisinde bulunan erimiş madde konsantrasyonunun 3 );
-
vsB{\ displaystyle c _ {\ mathsf {B}}}(mol / m Bölme B içerisinde erir madde konsantrasyonu, 3 );
-
ΠAT{\ displaystyle \ Pi _ {\ mathsf {A}}}konsantrasyon çözeltisi içeren bölme A tarafından uygulanan ozmotik basınç bölmesi B bir saf çözücü ihtiva eder;vsAT{\ displaystyle c _ {\ mathsf {A}}}
-
ΠB{\ displaystyle \ Pi _ {\ mathsf {B}}}konsantrasyon çözeltisi içeren bölme B tarafından uygulanan ozmotik basınç bölmesi bir saf çözücü içerir;vsB{\ displaystyle c _ {\ mathsf {B}}}
ile:
ΠAT=vsATRT{\ displaystyle \ Pi _ {\ mathsf {A}} = c _ {\ mathsf {A}} RT}
ΠB=vsBRT{\ displaystyle \ Pi _ {\ mathsf {B}} = c _ {\ mathsf {B}} RT}
İki bölme, bir çözelti alarak eşittir içeren zaman membranın üzerine uygulanan toplam ozmotik basınç bölmesi B referans aracı olarak (örneğin sitoplazma a hücre içinde biyoloji , bakınız Şekil 2 ):
Π=ΠB-ΠAT=(vsB-vsAT)RT{\ displaystyle \ Pi = \ Pi _ {\ mathsf {B}} - \ Pi _ {\ mathsf {A}} = \ left (c _ {\ mathsf {B}} - c _ {\ mathsf {A}} \ sağ) RT}
Üç durum ortaya çıkar:
- konsantrasyonu, eğer bölme B daha küçük olan bir bölme olan , böylece, orta bir zarı ve osmoz üzerinde en büyük basınç uygular B A gerçekleşir; Orta bir söylenir hipertonik göre orta B ;Π<0{\ displaystyle \ Pi <0}
- zarın her iki tarafındaki konsantrasyonlar eşitse, ozmotik basınç sıfırdır ve ozmoz yoktur; Orta bir söylenir izotonik göre orta B ;
- bölme B'nin konsantrasyonu bölme A'nınkinden daha büyükse , bu nedenle zar üzerinde en büyük basıncı uygulayan ortam B vardır ve osmoz A'dan B'ye gerçekleştirilir; Orta bir söylenir hipotonik göre orta B .Π>0{\ displaystyle \ Pi> 0}
Molaliteye bağlı olarak
Osmometri yasası, 1 kg çözücü başına çözünen madde miktarını temsil eden çözünen maddenin molalitesinin bir fonksiyonu olarak da ifade edilebilir (mol / kg cinsinden):
bσ{\ displaystyle b _ {\ sigma}}
Ozmometri kanunu:
Π=ρsRT⋅bσ{\ displaystyle \ Pi = \ rho _ {s} RT \ cdot b _ {\ sigma}}
ile yoğunluk sıcaklığında saf çözücü (kg / m 3 ).
ρs{\ displaystyle \ rho _ {s}}T{\ displaystyle T}
Gösteri
Tanımı gereği, molalite :
bσ=değilσms{\ displaystyle b _ {\ sigma} = {n _ {\ sigma} \ m_ {s}}} üzerindeile:
-
ms{\ displaystyle m_ {s}} çözücü kütlesi (kg cinsinden);
-
değilσ{\ displaystyle n _ {\ sigma}} çözünen madde miktarı (mol cinsinden).
Sonuç olarak şunları yazabiliriz:
Π=değilσmsmsVRT=bσmsVRT{\ displaystyle \ Pi = {n _ {\ sigma} \ over m_ {s}} {m_ {s} \ over V} RT = b _ {\ sigma} {m_ {s} \ over V} RT}Çözünen maddenin çözeltinin özelliklerine sadece önemsiz bir şekilde katkıda bulunduğu varsayıldığından, oran aynı sıcaklıktaki saf çözücünün yoğunluğu ile karşılaştırılabilir :
ms/V{\ displaystyle m_ {s} / V}
msV≈ρs{\ displaystyle {m_ {s} \ over V} \ yaklaşık \ rho _ {s}}
Ayrışan bir çözünen için
Çözünen ise ayırdığını bu iyonları ayrışan bir tuz, örneğin gibi sıvı solüsyonda, hukuk ekspresyonu ile modifiye edilir Hoff 't van faktörü :
ben{\ displaystyle i}
Van 't Hoff yasası veya osmometri yasası:
ΠV=ben⋅değilσRT{\ displaystyle \ Pi V = i \ cdot n _ {\ sigma} RT}
Gösteri
Bu yasa yalnızca aşağıdaki varsayımlar altında geçerlidir:
- miktarı çözünmüş maddenin çözelti içinde çözücü ile karşılaştırıldığında ihmal edilebilir;
- sıvı çözelti ideal bir çözüm gibi davranır .
Bir faz dengesinde gözlemlenenin aksine (örneğin, bir sıvı-buhar dengesi durumunda), ozmotik dengeye iki faz A ve B'nin membran üzerinde uyguladığı basınçlar farklı iken ulaşılır ( bkz.Şekil 1 ). Dır-dir :
-
P{\ displaystyle P} A bölmesindeki çözücünün zar üzerinde uyguladığı basınç;
-
P+Π{\ displaystyle P + \ Pi} bölme B'nin çözeltisinin zar üzerine uyguladığı basınç;
-
μ∗{\ displaystyle \ mu ^ {*}}kimyasal potansiyel olarak saf bir çözücü;
-
μ{\ displaystyle \ mu} Çözeltideki çözücünün kimyasal potansiyeli.
Daha sonra, ozmotik dengede, saf çözücünün A'daki ve aynı çözücünün B çözeltisindeki kimyasal potansiyellerinin eşitliğine sahibiz :
(
1 )
μ∗(P)=μ(P+Π){\ displaystyle \ mu ^ {*} \! \ sol (P \ sağ) = \ mu \! \ sol (P + \ Pi \ sağ)}
Bu denge, B bölmesindeki çözelti içindeki çözücünün molar fraksiyonunun sıcaklığında olduğu için çözelti içindeki çözücünün kimyasal potansiyeli, çözeltinin ideal olduğu dikkate alınarak yazılabilir :
T{\ displaystyle T}xs{\ displaystyle x_ {s}}
μ(P+Π)=μ∗(P+Π)+RTlnxs{\ displaystyle \ mu \! \ sol (P + \ Pi \ sağ) = \ mu ^ {*} \! \ sol (P + \ Pi \ sağ) + RT \, \ ln x_ {s}}ilişkiyi yeniden yazıyoruz ( 1 ):
(
2 )
μ∗(P)=μ∗(P+Π)+RTlnxs{\ displaystyle \ mu ^ {*} \! \ sol (P \ sağ) = \ mu ^ {*} \! \ sol (P + \ Pi \ sağ) + RT \, \ ln x_ {s}}
Böylelikle, eğer çözücü B bölmesinde safsa, yani biz var , ki bu şunu kabul ediyor : Aynı içeriğe sahip iki bölme arasındaki normal denge koşulunu, yani zarın her iki tarafındaki basınçların aynı olduğunu buluruz.
xs=1{\ displaystyle x_ {s} = 1}μ∗(P)=μ∗(P+Π){\ displaystyle \ mu ^ {*} \! \ sol (P \ sağ) = \ mu ^ {*} \! \ sol (P + \ Pi \ sağ)}Π=0{\ displaystyle \ Pi = 0}
Gibbs-Duhem ilişki sabit sıcaklıkta saf çözücünün kimyasal potansiyel değişimini verir:
dμ∗=V¯∗dP{\ displaystyle \ mathrm {d} \ mu ^ {*} = {\ bar {V}} ^ {*} \, \ mathrm {d} P}ile molar hacim saf çözücü. Bu nedenle, molar hacmin sabit olarak kabul edilebileceği küçük bir basınç değişimini göz önünde bulundurarak entegre edebiliriz:
V¯∗{\ displaystyle {\ bar {V}} ^ {*}}
∫PP+Πdμ∗=V¯∗∫PP+ΠdP{\ displaystyle \ int _ {P} ^ {P + \ Pi} \ mathrm {d} \ mu ^ {*} = {\ bar {V}} ^ {*} \ int _ {P} ^ {P + \ Pi} \ mathrm {d} P}
μ∗(P+Π)-μ∗(P)=V¯∗⋅(P+Π-P)=ΠV¯∗{\ displaystyle \ mu ^ {*} \! \ sol (P + \ Pi \ sağ) - \ mu ^ {*} \! \ sol (P \ sağ) = {\ çubuğu {V}} ^ {*} \ cdot \ left (P + \ Pi -P \ sağ) = \ Pi {\ bar {V}} ^ {*}}
Bu nedenle, ( 2 ) ilişkisini yeniden yazabiliriz :
(
3 )
ΠV¯∗=-RTlnxs{\ displaystyle \ Pi {\ bar {V}} ^ {*} = - RT \, \ ln x_ {s}}
B bölmesinin çözeltisindeki çözücünün miktarına kıyasla çözünen madde miktarının ihmal edilebilir olduğu göz önüne alındığında :
değilσ{\ displaystyle n _ {\ sigma}}değils{\ displaystyle n_ {s}}
değilσ≪değils{\ displaystyle n _ {\ sigma} \ n_ {s}}ya çözünen maddenin molar fraksiyonu:
xσ=1-xs{\ displaystyle x _ {\ sigma} = 1-x_ {s}}
xσ=değilσdeğilσ+değils≈değilσdeğils≈0{\ displaystyle x _ {\ sigma} = {n _ {\ sigma} \ n _ {\ sigma} + n_ {s}} \ yaklaşık {n _ {\ sigma} \ n_ {s}} üzerinde \ yaklaşık 0 }daha sonra sınırlı geliştirme ile :
lnxs=ln(1-xσ)≈-xσ≈-değilσdeğils{\ displaystyle \ ln x_ {s} = \ ln \! \ sol (1-x _ {\ sigma} \ sağ) \ yaklaşık -x _ {\ sigma} \ yaklaşık - {n _ {\ sigma} \ n_ üzerinde {s}}}ilişkiyi yeniden yazıyoruz ( 3 ):
ΠdeğilsV¯∗=RTdeğilσ{\ displaystyle \ Pi n_ {s} {\ bar {V}} ^ {*} = RTn _ {\ sigma}}Aynı nedenden ötürü, bunun B bölmesindeki çözeltinin hacmi olduğunu düşünebiliriz. Nihayet osmometri yasasını elde ederiz :
V=değilsV¯∗{\ displaystyle V = n_ {s} {\ bar {V}} ^ {*}}
Van 't Hoff yasası veya osmometri yasası:
ΠV=değilσRT{\ displaystyle \ Pi V = n _ {\ sigma} RT}
Başvurular
Osmometri, çözünen maddenin molar kütlesinin belirlenmesi
Ozmometre belirlemek için bir tekniktir molekül ağırlığına , bir çözünen.
Yarı geçirgen bir zarla ayrılmış iki bölmeyi düşünüyoruz (bkz. Şekil 1 ). Her bölme dikey olarak yükselen bir tüp ile donatılmıştır, iki tüp daimi gaz dengesindedir. Bölmelerden biri (bölme A), yoğunluktaki saf çözücü ile , diğeri (bölme B) kütle konsantrasyonunda bir çözünen maddenin aynı çözücüsü içindeki bir çözelti ile (çözelti hacmindeki çözünen madde kütlesi ) doldurulmuştur . İki bölme, sıvılar başlangıçta tüplerde aynı yükseklikte olacak şekilde doldurulur. Zar aracılığıyla osmoz yoluyla çözücü göç bölme A için bölme B . Ozmotik denge sağlandığında, tüp B'deki sıvının yüksekliği tüp A'daki sıvının yüksekliğinden daha büyüktür . İki yükseklik arasındaki farkı ölçüyoruz . Ozmotik basınç geçerlidir .
ρ{\ displaystyle \ rho} γσ{\ displaystyle \ gama _ {\ sigma}}mσ{\ displaystyle m _ {\ sigma}}V{\ displaystyle V}Δh{\ displaystyle \ Delta h}Π=ρgΔh{\ displaystyle \ Pi = \ rho g \ Delta h}
Gösteri
Dikkat ediyoruz:
-
vsσ{\ displaystyle c _ {\ sigma}}molar konsantrasyonu çözelti içinde çözünmüş maddenin;
-
mσ{\ displaystyle m _ {\ sigma}}kütle çözelti içinde çözünmüş maddenin;
-
Mσ{\ displaystyle M _ {\ sigma}}molar kütle çözünen;
-
değilσ{\ displaystyle n _ {\ sigma}}miktar çözelti içinde çözünmüş maddenin;
-
V{\ displaystyle V} çözümün hacmi;
-
γσ{\ displaystyle \ gama _ {\ sigma}}kütle yoğunluğu çözelti içinde çözünmüş maddenin;
ilişkilerle, tanım gereği:
mσ=Mσdeğilσ{\ displaystyle m _ {\ sigma} = M _ {\ sigma} n _ {\ sigma}}
vsσ=değilσV=mσMσV{\ displaystyle c _ {\ sigma} = {n _ {\ sigma} \ over V} = {m _ {\ sigma} \ over M _ {\ sigma} V}}
γσ=mσV=MσdeğilσV=Mσvsσ{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma} = {m _ {\ sigma} \ over V} = M _ {\ sigma} {n _ {\ sigma} \ over V} = M _ {\ sigma} c _ { \ sigma}}
Ozmometri yasası:
Π=vsσRT{\ displaystyle \ Pi = c _ {\ sigma} RT}bu nedenle yazmanıza izin verir:
Mσ=mσRTΠV{\ displaystyle M _ {\ sigma} = {m _ {\ sigma} RT \ \ Pi V üzerinden}}
Hem de :
(
a )
ΠMσ=γσRT{\ displaystyle \ Pi M _ {\ sigma} = \ gama _ {\ sigma} RT}
Bölme A'dan bölme B'ye ozmoz yoluyla membrandan geçen çözücü miktarının, bölme B'deki çözünen maddenin başlangıç konsantrasyonunu değiştirmeyecek kadar düşük olduğu varsayılır (indüklenen hacim değişimi ihmal edilebilir).
γσ{\ displaystyle \ gama _ {\ sigma}}
Dikkat ediyoruz:
-
P∘{\ displaystyle P ^ {\ circ}} iki tüpün sıvı-gaz arayüzlerinde ortak olan basınç;
-
hAT{\ displaystyle h _ {\ mathsf {A}}}ve ozmotik dengede tüp A ve tüp B'deki ilgili sıvı yükseklikleri (ile ).hB{\ displaystyle h _ {\ mathsf {B}}}hB>hAT{\ displaystyle h _ {\ mathsf {B}}> h _ {\ mathsf {A}}}
Solüt, çözelti içinde yeterince seyreltilmiş olarak kabul edilir, böylece çözücü ve çözelti aynı yoğunluğa sahiptir . Ozmotik dengede membranın her iki tarafına uygulanan basınçlar, hidrostatik kanunu gereği sırasıyla bölme A ve bölme B'ye uygulanır :
ρ{\ displaystyle \ rho}
P=P∘+ρghAT{\ displaystyle P = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {A}}}
P+Π=P∘+ρghB{\ displaystyle P + \ Pi = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {B}}}
Bu nedenle bizde:
(
b )
Π=ρg(hB-hAT)=ρgΔh{\ displaystyle \ Pi = \ rho g \ sol (h _ {\ mathsf {B}} - h _ {\ mathsf {A}} \ sağ) = \ rho g \ Delta h}
ile:
-
g{\ displaystyle g}yerçekimi ivmesi ;
-
Δh=hB-hAT>0{\ displaystyle \ Delta h = h _ {\ text {B}} - h _ {\ text {A}}> 0}.
( A ) ve ( b ) ilişkileriyle şunu elde ederiz:
Mσ=γσRTρgΔh{\ displaystyle M _ {\ sigma} = {\ gamma _ {\ sigma} RT \ üzeri \ rho g \ Delta h}}
Bu şekilde belirlenen iki ifadenin sağındaki tüm terimler
uluslararası birimler sisteminin birimleri cinsinden ifade edilirse , elde edilen molar kütle kg / mol cinsinden ifade edilir. Molar kütleler genellikle g / mol cinsinden ifade edildiğinden, bir dönüştürme faktörünün eklenmesi gereklidir.
Mσ{\ displaystyle M _ {\ sigma}}
Çözünen maddenin molar kütlesi , g / mol cinsinden aşağıdakilere göre elde edilir:
Mσ{\ displaystyle M _ {\ sigma}}
Çözünen maddenin molar kütlesi:
Mσ=1000mσRTΠV=1000γσRTρgΔh{\ displaystyle M _ {\ sigma} = 1 \; 000 {m _ {\ sigma} RT \ over \ Pi V} = 1 \; 000 {\ gamma _ {\ sigma} RT \ fazla \ rho g \ Delta h }}
ile yer çekimi hızlanması .
g{\ displaystyle g}
örnek 17.68 eden bir çözelti mg arasında
β-karoten de
kloroform hazırlanır . Çözeltinin hacmi
10 ml'dir . Ölçülen ozmotik basıncı
3.542 kPa ile
25 ° C .Bu nedenle,
SI birimlerinde :
-
Π{\ displaystyle \ Pi}= 3542 Pa ,
-
V{\ displaystyle V}= 10 × 10 −6 m 3 ,
-
T{\ displaystyle T}= 298,15 K .
Β-karoten miktarı:
değilβ=ΠVRT=3542×10×10-68.314×298,15{\ displaystyle n _ {\ beta} = {\ Pi V \ RT üzerinden} = {3 \, 542 \ times 10 \ times 10 ^ {- 6} \ over 8 {,} 314 \ times 298 {,} 15} }= 1,429 × 10 −5 mol
Β-karoten kütlesi = 7,68 × 10 −3 g'dır . Β-karotenin molar kütlesi:
mβ{\ displaystyle m _ {\ beta}}
Mβ=mβdeğilβ=7,68×10-31.429×10-5{\ displaystyle M _ {\ beta} = {m _ {\ beta} \ over n _ {\ beta}} = {7 {,} 68 \ times 10 ^ {- 3} \ over 1 {,} 429 \ times 10 ^ {-5}}}= 537 g / mol
Bir hatırlatma olarak, yukarıda verilen formüller yalnızca çözünen konsantrasyonu çok düşükse geçerlidir. Ozmometri yasasının kapsamını ideal olmayan çözümlere genişletmek için formül, viriyal bir denklem şeklinde genişletilmiştir :
γσ{\ displaystyle \ gama _ {\ sigma}}
Δhγσ=RTMσρg(1+B2γσMσ+B3(γσMσ)2+⋯){\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}} = {RT \ over M _ {\ sigma} \ rho g} \ left (1 + B_ {2} {\ gamma _ {\ sigma} \ üzerinde M _ {\ sigma}} + B_ {3} \ left ({\ gamma _ {\ sigma} \ over M _ {\ sigma}} \ right) ^ {2} + \ cdots \ right)}
Katsayılar , ozmotik virialin katsayıları olarak adlandırılır . Bu ifade genellikle ikinci terimde kesilir:
Bben{\ displaystyle B_ {i}}
Δhγσ=RTMσρg(1+B2γσMσ){\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}} = {RT \ over M _ {\ sigma} \ rho g} \ left (1 + B_ {2} {\ gamma _ {\ sigma} \ M _ {\ sigma}} \ sağ)} üzerindeDaha sonra sabit sıcaklıkta değiştirilerek bir dizi ölçüm yapılır . İlişki daha sonra bir fonksiyonu olarak çizilir (bkz. Şekil 3 ). Elde edilen düz parça şu şekilde ekstrapole edilir : başlangıçtaki ordinat geçerlidir ve belirlemeyi mümkün kılar (çeşitli büyüklüklerin birimlerine dikkat edilecektir).
Δh{\ displaystyle \ Delta h}γσ{\ displaystyle \ gama _ {\ sigma}}Δhγσ{\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}}}γσ{\ displaystyle \ gama _ {\ sigma}}γσ=0{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma} = 0}RTMσρg{\ displaystyle {RT \ üzerinde M _ {\ sigma} \ rho g}}Mσ{\ displaystyle M _ {\ sigma}}
Örnek 2Çeşitli çözümler ozmotik basınç
PVC içinde
sikloheksan (yoğunluk 980 kg / 3 ) ile ölçülür ve
298 K (
25 ° C ).
PVC çözeltilerinin ozmotik basıncı
γσ{\ displaystyle \ gama _ {\ sigma}} (g / l)
|
Δh{\ displaystyle \ Delta h} (santimetre)
|
Δhγσ{\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}}} (cm l / g)
|
---|
1.00
|
0.28
|
0.28
|
2.00
|
0.71
|
0.36
|
4.00
|
2.01
|
0.503
|
7,00
|
5.10
|
0.739
|
9.00
|
8.00
|
0.889
|
Grafiği çizeriz, tahmin ettiğimiz bir pozitif eğim çizgisi elde ederiz (
bkz.Şekil 3 ). Bu şekilde belirlenen y-dinleme olan eşit = 0.21 cm · l / g o anlamak olan, = 1.2 x 10 5 g / mol .
Δhγσ=f(γσ){\ displaystyle {\ Delta h \ over \ gamma _ {\ sigma}} = \ operatorname {f} \ left (\ gamma _ {\ sigma} \ sağ)}γσ=0{\ displaystyle \ gamma _ {\ sigma} = 0}RTMσρg{\ displaystyle {RT \ üzerinde M _ {\ sigma} \ rho g}}MPVVS{\ displaystyle M _ {\ mathsf {PVC}}}
Ters ozmoz, çözücü saflaştırma
Osmometriyle aynı cihazı düşünüyoruz (bkz. Şekil 1 ), ancak iki tüp arasındaki gaz dengesi kaldırılır, bu da iki bölmeye farklı basınçların uygulanmasını mümkün kılar. Basınç , B tüpündeki sıvının yüksekliğini tüp A'daki sıvının yüksekliğine, saf çözücünün yüksekliğine getirmek için B bölmesine, solüsyona uygulanması gereken ek basınçtır (bkz. Şekil 4 ).
Π{\ displaystyle \ Pi}
Gösteri
Dikkat ediyoruz:
-
P∘{\ displaystyle P ^ {\ circ}} A bölmesinin gökyüzüne uygulanan basınç;
-
hAT{\ displaystyle h _ {\ mathsf {A}}}ve tüp A ve tüp B'deki ilgili sıvı yükseklikleri.hB{\ displaystyle h _ {\ mathsf {B}}}
Basınç, bölme B'nin gökyüzüne uygulanır. Membranın her iki tarafına uygulanan basınçlar, sırasıyla bölme A ve bölme B için geçerlidir:
P∘+Π{\ displaystyle P ^ {\ circ} + \ Pi}
P=P∘+ρghAT{\ displaystyle P = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {A}}}
P+Π=P∘+Π+ρghB{\ displaystyle P + \ Pi = P ^ {\ circ} + \ Pi + \ rho gh _ {\ mathsf {B}}}
Sonuç olarak:
P=P∘+ρghAT=P∘+ρghB{\ displaystyle P = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {A}} = P ^ {\ circ} + \ rho gh _ {\ mathsf {B}}}
hAT=hB{\ displaystyle h _ {\ mathsf {A}} = h _ {\ mathsf {B}}}
Δh=hB-hAT=0{\ displaystyle \ Delta h = h _ {\ mathsf {B}} - h _ {\ mathsf {A}} = 0}
Ters ozmoz prensibi budur : çözelti içeren bölme B'ye çözücüyü içeren bölme A'ya göre daha yüksek bir basınç uygulayarak , basınç farkı ozmotik basınçtan daha büyüktür, çözücü yarı geçirgen membrandan B bölmesinden geçer . bölme A , bu nedenle ozmoza ters yönde. Bu, çözücünün çözeltiden çıkarılmasını ve saflaştırılmasını mümkün kılar. Ters ozmoz özellikle deniz suyunun tuzdan arındırılmasında kullanılır : deniz suyunun ozmotik basıncı (suda kütlece% 3 sodyum klorür) 25 bar, tuzdan arındırma ise 40 ile 80 bar arasında bir basınç uygulanarak gerçekleştirilir . Deniz suyunun bulunduğu bölme Diğer bölmeden düşük basınçta çıkan su yumuşatılır ve içilebilir.
Notlar ve referanslar
Notlar
-
Larousse sözlüğü, " Osmométrie " , Larousse.fr'de ( 16 Kasım 2020'de erişildi ) .
-
Kotz ve diğerleri. 2006 , s. 35.
-
Atkins 1998 , s. 140.
Kaynakça
-
Moleküler ağırlıkların belirlenmesi: MM hafızaları. Avogadro, Ampère, Raoult, van 't Hoff, D. Berthelot , Gauthier-Villars,1938(bpt6k90412x), Gallica'da.
-
Paul Arnaud Françoise Rouquérol, Gilberte Chambaud Roland Lissillour, Abdou Boucekkine, Renaud Bouchet, Floransa Boulc'h ve Virginie Hornebecq, Genel kimya: Ders 330 soru ve düzeltilmiş egzersizleri ve 200 ÇSS'la ile , Dunod , coll. "Paul Arnaud'un dersleri",2016, 8 inci baskı. , 672 s. ( ISBN 978-2-10-074482-4 , çevrimiçi okuyun ) , s. 340-341.
-
Peter William Atkins ve Julio De Paula, Fiziksel Kimya , De Boeck Superieur,2013, 4 th Ed. , 1024 p. ( ISBN 9782804166519 , çevrimiçi okuyun ) , s. 173-176.
-
Peter William Atkins , Fiziksel kimyanın unsurları , De Boeck Supérieur,1998, 512 p. ( ISBN 978-2-7445-0010-7 , çevrimiçi okuyun ) , s. 138-141.
-
Peter William Atkins, Loretta Jones ve Leroy Laverman ( İngilizce'den çeviri ), Principes de chimie , Louvain-la-Neuve, De Boeck Superieur,2017, 4 th Ed. , 1088 s. ( ISBN 978-2-8073-0638-7 , çevrimiçi okuyun ) , s. 390-393.
-
Mohamed Ayadim ve Jean-Louis Habib Jiwan, General Chemistry , Louvain, University Presses of Louvain , coll. "Üniversite kursları",2013, 376 s. ( ISBN 978-2-87558-214-0 , çevrimiçi okuyun ) , s. 262-266.
-
Danielle Baeyens-Volant, Pascal Laurent ve Nathalie Warzée, Chemistry of solution: Alıştırmalar ve yöntemler , Dunod , coll. "Genel Kimya",2017, 320 p. ( ISBN 978-2-10-076593-5 , çevrimiçi okuyun ) , s. 33-36.
-
Jean-Pierre Corriou, Kimyasal Termodinamik: Tanımlar ve Temel İlişkiler , cilt. J 1025, Mühendislik teknikleri , cilt. «Belgesel temel: Termodinamik ve kimyasal kinetik , Birim işlemleri paketi . Kimyasal reaksiyon mühendisliği , kimya - bio - agro proses evreni »,1984, 19 p. ( çevrimiçi okuyun ) , s. 19.
-
Claude Friedli , Mühendisler için genel kimya , Lozan / Paris, PPUR politeknik presler,2002, 747 p. ( ISBN 2-88074-428-8 , çevrimiçi okuyun ) , s. 312-314.
-
John C. Kotz ve Paul M. Treichel Jr ( İngilizce'den çeviri ), Chemistry of solutions , Bruxelles / Issy-les-Moulineaux, De Boeck Supérieur, coll. "Genel Kimya",2006, 358 s. ( ISBN 978-2-8041-5232-1 , çevrimiçi okuyun ) , s. 34-36.
-
Claude Strazielle, Moleküler kütlelerin belirlenmesi ile karakterizasyon , cilt. PE 595, Mühendislik teknikleri ,1984( çevrimiçi okuyun ) , s. 1-5.
Ayrıca görün