ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. Осмос, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания растворов, понижение давления над растворами

ОСМОС

Осмос, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания растворов, понижение давления над растворами, осмотическое давление растворов – все эти свойства относятся к так называемым коллигативным свойствам растворов, которые не зависят от природы растворенного вещества, а только от колличесва растворенного вещества.

Явление осмоса и осмотическое давление играют исключительно важную роль в процессах регуляции биологических систем. Осмотическое давление – один из факторов, регулирующих состав крови и других жидкостей в организме.

Осмос – диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану) из растворителя в раствор или из раствора с меньшим осмотическим давлением в раствор с большим осмотическим давлением. Осмотическим давлением называют силу, приходящуюся на единицу площади, под действием которой осуществляется этот перенос растворителя.

Для разбавленных растворов неэлектролитов осмотическое давление связано с концентрацией согласно закону Вант-Гоффа:

(1),

где С – молярная концентрация раствора, моль/л, Т – температура, К, R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 . При подстановке величин в указанных единицах осмотическое давление получают в кПа.

Для разбавленных растворов электролитов в выражение для осмотического давления включается изотонический коэффициент i:

(2).

Изотонический коэффициент показывает, во сколько раз увеличивается число частиц растворенного вещества в результате диссоциации. Для растворов электролитов i>1. Определяя в эксперименте осмотическое давление растворов электролитов, можно найти степень диссоциации

(3)

В случае сильных электролитов эта величина является кажущейся степенью диссоциации. В настоящее время установлено, что сильные электролиты в растворах диссоциируют практически нацело. Однако в эксперименте, в частности при измерении осмотического давления, вычисленное значение оказывается меньше 1 (100 %), что объясняется наличием взаимодействий ионов между собой и с молекулами растворителя.

Растворы, у которых осмотическое давление одинаково, называются изотоническими. При их контакте через полупроницаемую мембрану осуществляется равновесный обмен молекулами растворителя. Если в контакте находятся два раствора с разным осмотическим давление, то раствор с большим осмотическим давлением называется гипертоническим, соответственно раствор с меньшим осмотическим давлением называется гипотоническим. Растворитель из гипотонического раствора диффундирует через мембрану в гипертонический раствор, стремясь выровнять осмотическое давление.

Система, отделенная от окружающей среды мембраной с избирательной проницаемостью, называется осмотической ячейкой. Все клетки живых организмов являются осмотическими ячейками, которые способны всасывать растворитель из окружающей среды или отдавать его в зависимости от концентраций растворов, разделенных мембраной.

Осмолярная концентрация (осмолярность) – суммарное молярное количество всех кинетически активных, т.е. способных к самостоятельному движению, частиц, содержащихся в 1 литре раствора, независимо от их формы, размера и природы. Осмолярность раствора связана с его молярной концентрацией соотношением С_осм.= iС. Ее выражают в миллиосмолях в литре раствора (мОсм/л).

Осмоляльная концентрация (осмоляльность) характеризует содержание кинетически подвижных частиц в миллиосмолях в 1 кг растворителя (мОсм/кг).

Цель работы

Наблюдать явление осмоса.

Выполнение опыта

В стакан (чашку Петри или специальный поднос) наливают разбавленный раствор K₄[Fe(CN)₆]. С помощью капилляра (шприца) вводят в раствор соли каплю раствора CuSO₄. На границе капли происходит реакция с образованием нерастворимого соединения

K₄[Fe(CN)₆] + CuSO₄ = CuK₂[Fe(CN)₆]↓ + K₂SO₄

Нерастворимое соединение CuK₂[Fe(CN)₆] образует на поверхности капли полупроницаемую пленку. Так как раствор CuSO₄ обладает большим осмотическим давлением, то пленка CuK₂[Fe(CN)₆] пропускает внутрь капли воду из окружающего разбавленного раствора. При этом капля, раздуваясь, как бы “лопается”, разрывая перепонку.

Разбавляют исходный раствор CuSO₄ в два раза. С помощью капилляра (шприца) вводят в раствор соли новую каплю раствора CuSO₄. Наблюдают поведение капли. Записывают результат в таблицу.

Затем исходный раствор CuSO₄ разбавляют дистиллированной водой в 4, 8, 16 и т.д. раз, исследуя каждый раз поведение капли в том же растворе K₄[Fe(CN)₆] до тех пор, пока капля не будет оставаться в равновесии. Концентрации растворов CuSO₄ и наблюдения каждый раз записывают в таблицу.

При концентрациях CuSO₄ меньших, чем изотонические, вода из капли будет переходить в окружающий раствор, раствор становится гипотоническим.

Контрольные вопросы и задания

1. Что называется осмосом и какова его роль в биологических системах?

2. Как рассчитывается осмотическое давление растворов?

3. Что называется изотоническим коэффициентом? Его физико-химический смысл.

4. Что называется степенью диссоциации? Связь с изотоническим коэффициентом.

5. Коллигативные свойства.

6. Типы выражения концентраций растворов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: