2.3.3. Осмос

Входы: концентрация.

Выходы: давление.

Графическая иллюстрация:

Рис. 2.11. Осмос через полупроницаемую мембрану: частицы растворителя (синие) способны пересекать мембрану, частицы растворённого вещества (красные) — нет

Сущность:

Осмос - самопроизвольный переход вещества через полупроницаемую перегородку (мембрану), разделяющую два раствора различной концентрации или раствор и чистый растворитель. Осмос приближает систему к равновесию путем выравнивания концентраций по обе стороны перегородки.

Наиболее важный случай осмоса - переход молекул чистого растворителя в раствор через полупроницаемую мембрану, не пропускающую молекулы растворенного вещества (рис 2.11). В этом случае происходит переход молекул из чистого растворителя в раствор, концентрация которого при этом понижается. В общем случае двух растворов А и В разной концентрации (концентрация раствора А больше, чем В) возникает поток вещества от А к В. Этот поток можно предотвратить, если повысить давление в растворе В, причем разность давлений π по обе стороны перегородки при этих условиях называется осмотическим давлением, а достигнутое термодинамическое равновесие - осмотическим равновесием.

Электроосмос (электроэндоосмос) - движение жидкостей или газов через капилляры, твердые пористые диафрагмы и мембраны, а также через слои очень мелких частиц под действием внешнего электрического поля.

Осмос можно усилить (или ослабить), применяя электрические поля.

Математическое описание:

,где:

- осмотическое давление;

V - молярный объем растворителя;

R – универсальная газовая постоянная;

T – температура;

х - молярная доля растворенного вещества.

Уравнение состояния Вант-Гоффа:

- для разбавленных растворов неэлектролитов, где

с - молярность раствора;

- для разбавленных растворов электролитов, где

- коэффициент Вант-Гоффа;

- степень диссоциации;

υ- число ионов, на которое распадается молекула электролита. 

Применение.

1. Осмос (электроосмос) применяется для очистки коллоидных растворов от примесей, для очистки глицерина, сахарных сиропов, воды, при дублении кожи, а также при окраске некоторых материалов.

A.c. 240825: Способ сушки изоляции кабелей в шахтах электросетях с изолированной нейтралью отличается тем, что, с целью упрощения процесса, токоведущие жилы кабелей подсоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока, отрицательный полюс которого соединяют с землей для осуществления сушки за счет использования явления электроосмоса.