滲透壓是在溶液和水置于中間安置選透膜的U型管中端施加阻止水滲透的壓力。滲透壓的大小和溶液的體積摩耳濃度、溶液溫度和溶質(zhì)解離度相關(guān),因此有時(shí)若得之滲透壓的大小和其他條件,可以反推出大分子的分子量。范荷夫因?yàn)闈B透壓和化學(xué)動(dòng)力學(xué)等方面的研究獲得*屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。依照范荷夫定律,稀溶液的滲透壓與溶液的體積摩耳濃度及溫度成正比。
基本簡(jiǎn)介
滲透壓將溶液和水置于U型管中,在U型管中間安置個(gè)半透膜,以隔開(kāi)水和溶液,可以見(jiàn)到水通過(guò)半透膜往溶液端跑,假設(shè)在溶液端施加壓強(qiáng),而此壓強(qiáng)可剛好阻止水的滲透,則稱此壓強(qiáng)為滲透壓,滲透壓的大小和溶液的重量摩爾濃度、溶液溫度和溶質(zhì)解離度相關(guān),因此有時(shí)若得知滲透壓的大小和其他條件,可以反推出溶質(zhì)分子的分子量。
主要點(diǎn)
溶液濃度越大,滲透壓越大
滲透壓:水分子經(jīng)半透膜入蔗糖溶液,而溶質(zhì)(這是蔗糖)不會(huì)透過(guò)半透膜。單位體積清水中的水分子比單位體積蔗糖溶液中的水分子多,所以在單位時(shí)間內(nèi)水分子由燒杯透過(guò)半透膜入漏斗內(nèi)的數(shù)量多于水分子由漏斗入燒杯中的數(shù)量。水分子總是從水多的地方到水少的地方,即從濃度低的溶液到濃度的溶液。因此產(chǎn)生靜水壓力,如果在溶液的上方施加個(gè)壓力,其大小恰好阻止水分子的凈滲入,這個(gè)壓力產(chǎn)生的壓強(qiáng)數(shù)值就是該溶液在該濃度下的滲透壓(osmotic pressure),用符號(hào)π表示,單位:atm。
π的大小可用滲透計(jì)測(cè)定,或用滲透平衡時(shí)出水面的溶液對(duì)下產(chǎn)生的靜水壓力表示(h×s × 比重=體積× 比重)。也可用Vant Hoff提出的公式計(jì)算:
1886年范霍夫(J.H.van’t Hoff)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出條規(guī)律:對(duì)稀溶液來(lái)說(shuō),滲透壓與溶液的濃度和溫度成正比,它的比例常數(shù)就是氣體狀態(tài)方程式中的常數(shù)R。這條規(guī)律稱為范荷甫定律。用方程式表示如下: πV=nRT
或π=cRT
式中π為稀溶液的滲透壓,V為溶液的體積,c為溶液的濃度,R為氣體常數(shù),n為溶質(zhì)的物質(zhì)的量,T為溫度。
上式稱為范荷甫公式,也叫滲透壓公式。常數(shù)R的數(shù)值與π和V的單位有關(guān),當(dāng)π的單位為kPa,V的單位為升(L)時(shí),R值為8.31kPa·L·K-1·mol-1。
范荷甫公式表示,在定溫度下,溶液的滲透壓與單位體積溶液中所含溶質(zhì)的粒子數(shù)(分子數(shù)或離子數(shù))成正比,而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。
②滲透壓 osmotic pressure
隔以半透膜,方為溶酶的水,另方為溶液,水通過(guò)半透膜向溶液方滲透。為阻止水的移動(dòng)在溶液側(cè)所加的壓力稱為滲透壓。水的運(yùn)動(dòng)之所以停止,是該壓力與通過(guò)膜的水的化學(xué)勢(shì)能相等所致。重量克分子濃度Cs的溶液滲透壓П,近似于П=CsRT(R:氣體常數(shù),T:溫度)。如用容積克分子濃度,能得到比理論值更大的實(shí)測(cè)值。液胞很發(fā)達(dá)的植物細(xì)胞,與細(xì)胞體積V之間存在著ПV=定值的關(guān)系;但在動(dòng)物等細(xì)胞質(zhì)多的細(xì)胞,從V中減去滲透不活性分(非水相)的細(xì)胞容積時(shí),上式也成立。在植物細(xì)胞,細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞液保持滲透壓平衡。細(xì)胞液的滲透壓限定細(xì)胞質(zhì)的含水量,而影響細(xì)胞質(zhì)粘性等物理化學(xué)性質(zhì)。此外滲透壓還能使之產(chǎn)生膨脹壓以調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和膨脹運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞具有調(diào)節(jié)滲透壓的作用,此稱滲透壓調(diào)節(jié)(osmoregulation)。就如動(dòng)物體液那樣,浸漬組織的內(nèi)環(huán)境的滲透壓,也具有很大的生理影響。滲透壓可以用氣壓、冰點(diǎn)下降度(△)或者滲透克分子濃度等來(lái)表示。