Осмос в коллоидных системаx

Для двух дисперсных систем с одинаковым растворителем при постоянной температуре величина осмотического давления растворов зависит от величины дисперсности их частичек. Величина осмотического давления в золях является функцией частичной концентрации: π = с_dRT.

Так как , , а число частиц в заданном объеме золя

ν = m(вещества)/m(коллоидной частицы), необходимо рассчитать массу коллоидной частицы. Допустим, частицы имеют шарообразную форму, тогда объем частицы составит v = 4/3π r³, а масса будет равна m = 4/3π r³ρ. Осмотические давления растворов с дисперсностями Δ₂ >Δ₁ будут пропорциональны кубам дисперсностей:

.

Итак, чем выше дисперсность золя, тем выше его осмотическое давление!

Пример 2. Найти частичную молярную концентрацию 0,1% золя золота, если частички имеют кубическую форму с ребром, равным 10^{-6 см, а плотность золота равна 20 г/ см.}

Решение.

Объем частицы золя золота v = l³ = (10^-6)³ = 10^-18 cм³. Масса коллоидной частицы: m = v ρ = 10^-18 20 = 2 10^-17г. По условию задачи в 100 г раствора содержится 0,1 г золота. Приняв плотность 0,1% раствора примерно равной плотности растворителя – воды, будем считать, что в 1 л раствора содержится примерно 1 г золота. Тогда частичная молярная концентрация будет равна: с_d = ≈ 10^-7 моль частиц/ л.

Осмотическое давление в коллоидных растворах примерно на 7 порядков ниже, чем в истинных!

4. Распределение частиц по высоте столба жидкости подчиняется гипсометрическому (барометрическому) закону Лапласа:

Контролирующие задания

1.1. Вычислите эффективный радиус частиц суспензии глины в воде, если известно, что средняя скорость их оседания 4 ×10^-5 м/ с, плотность глины 2 ×10³ кг/м³, вязкость воды 10^-3 Н с/м², плотность воды 1×10³ кг/м³ .

1.2. Средний эффективный радиус частиц водной суспензии арсената кальция Ca₃(AsO₄)₂ 10^{-5 м. Вычислите скорость оседания частиц суспензии, зная, что ρ(}Ca₃(AsO₄)₂) = 3 ×10³ кг/м³; вязкость воды 10^-3 Н с/м², плотность воды 1×10³ кг/м³ .

1.3. Золь амилозы содержит 5 г растворенного вещества в 1 л раствора, осмотическое давление 0,15 мм рт. ст. при 27⁰С. Найдите молекулярную массу амилозы.

1.4. Молекулярная масса некоторого ВМС 600 000 а.е.м. а) чему равна масса 1 моль этого вещества? б) Чему равна молярность раствора, если весовая концентрация равна 6 г/ л? в) Чему равно осмотическое давление такого раствора при температуре опыта?

1.5. Золь золота массовой концентрации 1 г/л содержит частицы золота диаметром 6 нм, плотность золота 19,3 г/ см³ . Вычислить: а) число коллоидных частиц в 2 л золя; б) молярную концентрацию золя; в) осмотическое давление в мм рт. ст.

1.6. Коллоидный раствор содержит 7,2 г/л сульфида мышьяка(Ш). Средний диаметр частиц 20 нм, плотность сульфида мышьяка 2,8 г/см³. Вычислить: а) объем единичной коллоидной частицы и ее массу; б) число частиц золя в 1 л и его молярность; в) осмотическое давление в мм рт. ст.; г) массу числа Авогадро мицелл золя указанной дисперсности.