Скачать презентацию Диффузия- это самопроизвольный процесс выравнивания концентрации идущий Скачать презентацию Диффузия- это самопроизвольный процесс выравнивания концентрации идущий

диффузия и осмос.pptx

  • Количество слайдов: 31

 Диффузия- это самопроизвольный процесс выравнивания концентрации, идущий из раствора с большей концентрации растворённых Диффузия- это самопроизвольный процесс выравнивания концентрации, идущий из раствора с большей концентрации растворённых веществ в раствор с меньшей их концентрацией. Это явление обусловлено хаотическим тепловым движением молекул и ионов, находящихся в растворе. Диффузия-самопроизвольный процесс, в результате которого: энтропия повышается; величина химического потенциала понижается. Диффузия прекращается тогда, когда происходит полное выравнивание концентрации по всему объёму раствора.

 Энштейн и независимо от него М. Смолуховский вывели следующее уравнение для коэффициента диффузии: Энштейн и независимо от него М. Смолуховский вывели следующее уравнение для коэффициента диффузии:

Скорость диффузии зависит от различных Скорость диффузии вещества пропорциональна площади поверхности, через которую переносится Скорость диффузии зависит от различных Скорость диффузии вещества пропорциональна площади поверхности, через которую переносится вещество, и градиенту концентрации этого вещества:

Из приведённых уравнений следует, что скорость диффузии возрастает с повышением температуры; увеличение градиента концентрации; Из приведённых уравнений следует, что скорость диффузии возрастает с повышением температуры; увеличение градиента концентрации; понижением вязкости растворителя; уменьшением размера диффундирующих частиц; увеличением площади соприкосновения растворов.

 Явление диффузии широко представлено в окружающем нас мире, например: перемещение питательных веществ и Явление диффузии широко представлено в окружающем нас мире, например: перемещение питательных веществ и продуктов обмена в тканевых жидкостях; насыщение крови кислородом в лёгких. (Площадь поверхности альвеол составляет около 80 кв. м. , кислород активно растворяется в плазме и переходит в эритроциты. При этом концентрация кислорода в венозной крови приближается к нулю, градиент концентрации кислорода между атмосферой и кровью очень большой, что приводит к активному поглощению кислорода (закон Фика).

 Многие свойства растворов зависят не только от концентрации растворённого в нём вещества, но Многие свойства растворов зависят не только от концентрации растворённого в нём вещества, но и от природы этого вещества(например, плотность раствора). Однако, некоторые физические свойства растворов зависят только от концентрации частиц растворённого вещества и не зависят от индивидуальных свойств этого вещества. Эти свойства называются коллигативными. К ним относится осмотическое давление, понижение давление пара, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания.

Если на пути диффундирующих частиц поставить полупроницаемую мембрану, начнётся односторонняя диффузия, в результате которой Если на пути диффундирующих частиц поставить полупроницаемую мембрану, начнётся односторонняя диффузия, в результате которой будет происходить самопроизвольный процесс перехода молекул воды из раствора с меньшей концентрацией растворённых частиц в раствор с большей их концентрацией. Осмос- преимущественно одностороннее проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор или из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией растворённых частиц.

Естественные: животного происхождения(мембраны клеток, кожа, пергамент); растительного происхождения(мембраны растительных клеток). Искусственные(целлофан, коллодий, некоторые химические Естественные: животного происхождения(мембраны клеток, кожа, пергамент); растительного происхождения(мембраны растительных клеток). Искусственные(целлофан, коллодий, некоторые химические вещества).

С точки зрения термодинамики движущей силой осмоса является стремление системы к выравниванию концентрации, т. С точки зрения термодинамики движущей силой осмоса является стремление системы к выравниванию концентрации, т. к. при этом происходит увеличение энтропии и уменьшение энергии Гиббса, поэтому осмос самопроизвольный процесс. Давление, которое необходимо создать, чтобы остановить осмос, называется осмотическим давлением. Осмотическое давление является мерой стремления растворённого вещества перейти в процесс диффузии из раствора в чистый растворитель и равномерно распределиться по всему объёму системы.

 Осмотическое давление раствора равно тому давлению, которое производило бы растворённое вещество, если бы Осмотическое давление раствора равно тому давлению, которое производило бы растворённое вещество, если бы оно находилось в газообразном состоянии при той же температуре и занимала бы тот же объём. Используя закон Менделеева-Клайперона p. V=n. RT или n/V=C(молярная концентрация) Р(осм. )= СRT

 Если полупроницаемой мембраной разделены два раствора с одинаковым осмотическим давлением, проникновение растворителя через Если полупроницаемой мембраной разделены два раствора с одинаковым осмотическим давлением, проникновение растворителя через полупроницаемую мембрану не происходит. Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими. Раствор, обладающий меньшим осмотическим давлением, чем другой, сравниваемый с ним раствор, называется гипотоническим. Если осмотическое давление одного раствора больше осмотического давления другого раствора, взятого за стандарт, то такой раствор называется гипертоническим.

 Исходя из закона Вант-Гоффа можно предположить, что растворы самых разнообразных веществ с одинаковой Исходя из закона Вант-Гоффа можно предположить, что растворы самых разнообразных веществ с одинаковой молярной концентрацией должны быть изотоничны. Однако оказалось, что величина осмотического давления для электролитов и неэлектролитов одинаковой концентрации, неодинакова. Эта величина всегда больше для электролитов.

 Данный факт можно объяснить тем, что растворы электролитов содержат большее число частиц(ионы и Данный факт можно объяснить тем, что растворы электролитов содержат большее число частиц(ионы и недиссоциированные молекулы). Поэтому, чтобы использовать законы идеальных растворов для количественного описания коллигативных свойств растворов, Вант-Гофф ввёл в уравнение поправочный коэффициент, который был назван изотоническим коэффициентом(i): i= Δ T(зам. эл) = Δ T(кип. эл) = Р(осм. эл) = N(эл) Δ Т(зам. неэл) Δ Т(к. неэл) Р(ос. неэл) N(неэл)

Р(осм)эл. = i. CRT Количественной характеристикой диссоциации является степень диссоциации, поэтому она должна быть Р(осм)эл. = i. CRT Количественной характеристикой диссоциации является степень диссоциации, поэтому она должна быть связана с изотоническим коэффициентом. Если допустить, что общее число частиц в растворе =N, тогда n-число продиссоциированных молекул, а (N-n)число непродиссоциированных молекул.

 Если за m обозначить число ионов, образующихся при диссоциации 1 моль электролита, тогда Если за m обозначить число ионов, образующихся при диссоциации 1 моль электролита, тогда mn- общее число ионов в растворе электролита. Следовательно, общее число частиц в растворе электролита, можно определить как сумму (N-n)+mn, тогда: i= N(эл) = (N-n)+mn =N+n(m-1)= N(неэл) N N i=1+ (m- 1)

Осмос играет огромную роль в биологических процессах, происходящих в организме животных и растений. Живая(растительная Осмос играет огромную роль в биологических процессах, происходящих в организме животных и растений. Живая(растительная и животная) клетка окружена полупроницаемой мембраной, поэтому при соприкосновении растительной клетки с почвенным раствором, происходит осмос и проникающая в клетку вода создаёт в ней давление, которое придаёт клетке упругость и определяет напряжение(тургор). что позволяет растениям сохранять вертикальное положение.

 Если клетки отмирают, то осмос прекращается, давление в клетках падает и растение увядает. Если клетки отмирают, то осмос прекращается, давление в клетках падает и растение увядает. Если клетку(растительную или животную) поместить в дист. воду или менее концентрированный раствор, то вода устремится в клетку, клетка набухнет, что может привести к разрыву оболочки клетки. Такое разрушение клетки называется лизисом. В случае эритроцитов этот процесс называется гемолизом.

При помещении клетки в гипертонический раствор вода из клетки переходит в более концентрированный раствор, При помещении клетки в гипертонический раствор вода из клетки переходит в более концентрированный раствор, клетка сморщивается. Это явление называется плазмолизом. Биологические жидкости(кровь, лимфа, тканевые жидкости) представляют собой водные растворы, содержащие как НМС(Na. Cl, KCl, Ca. Cl 2 и др), так и ВМс(белки, полисахариды, форменные элементы). Их суммарным действием определяется осмотическое давление биологических жидкостей.

Осмотическое давление крови(t=37)составляет 7, 7 атм. Такое же давление создаёт 0, 9% раствор Na. Осмотическое давление крови(t=37)составляет 7, 7 атм. Такое же давление создаёт 0, 9% раствор Na. Cl(0, 15 моль/л и 4, 5 -5, 0% раствор глюкозы. ЭТИ РАСТВОРЫ ИЗОТОНИЧНЫ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА и называются физиологическими. Осмотическое давление высокоорганизованных животных и человека поддерживается на постоянном уровне(изоосмия). Явление изоосмии обусловлено работой органов выделения(почки, кожа) и органов, которыеспособны депонировать воду(печень, подкожная жировая клетчатка).

 Из общего осмотического давления крови(7, 7 атм) выделяют онкотическое давление, которое обусловлено присутствием Из общего осмотического давления крови(7, 7 атм) выделяют онкотическое давление, которое обусловлено присутствием в крови ВМС(0, 02 атм). Онкотическое давление: Определяет постоянство объёма плазмы, меж- и внутриклеточной жидкости; От его величины зависит перемещение жидкости на уровне капилляр-тканьмежклеточная жидкость-клетка и обратно. Способствует образованию лимфы.

 Осмотическому давлению крови человека отвечает осмомолярная концентрация растворённых в плазме неорганических и органических Осмотическому давлению крови человека отвечает осмомолярная концентрация растворённых в плазме неорганических и органических веществ и составляет 0, 303 моль/л. Явление осмоса широко используется в медицинской практике: Физиологические растворы используют в качестве кровезаменителей; во время операций( органы помещают в физ. раствор для предохранения их от высыхания); В хирургии используют гипертонические растворы((гипертонические повязки).

 В медицинской практике часто используют слабительные средства-Мg. SO 4*7 H 2 O(горькая соль), В медицинской практике часто используют слабительные средства-Мg. SO 4*7 H 2 O(горькая соль), Na 2 SO 4*10 H 2 O(глауберова соль), тиосульфат натрия. Применение основано на плохом всасывании в желудочно-кишечном тракте, в результате чего в просвет кишечника поступает большое количество воды. Гипертонические растворы в небольших количествах используются при глаукоме(вводят в/в, чтобы уменьшить избыточное количество влаги в передней камере глаза и тем самым уменьшить глазное давление).

 ………………. . Пар ………………. . Жидкость В результате естественного процесса испарения над жидкостью ………………. . Пар ………………. . Жидкость В результате естественного процесса испарения над жидкостью образуется пар, давление которого можно определить с помощью манометра. Эндотермический процесс испарения обратим: одновременно с ним протекает экзотермический процесс конденсации. При определённых условиях устанавливается равновесие.

Равновесное состояние системы жидкость- пар при данной температуре характеризуется давлением насыщенного пара. Эта величина Равновесное состояние системы жидкость- пар при данной температуре характеризуется давлением насыщенного пара. Эта величина для чистого растворителя есть величина постоянная и является термодинамической характеристикой растворителя. Если в равновесную систему жидкость- пар введено нелетучее вещество, то его переход в паровую фазу исключён. В результате этого концентрация растворителя уменьшается, его мольная доля становится меньше 1, а это вызовет нарушение равновесия жидкость- пар. В соответствие с принципом Ле- Шателье начнёт протекать процесс, стремящийся ослабить влияние воздействия, т. е. конденсация пара. А это означает снижение давления пара.

 Следовательно, давление пара над раствором (Р 1) меньше, чем над чистым растворителем(Р 0). Следовательно, давление пара над раствором (Р 1) меньше, чем над чистым растворителем(Р 0).