Використання напівпроникних мембран природнього походження для виготовлення осмометрів

 

1.1 Зворотній осмос

2.1 Осередок зі скляного фільтра

2.2 Осередок з мембраною з колодія

3. Осередок з мембраною з целлофану

4. Осередок з мембраною зі свинячого міхура

 

 

Осмос (від грец. σμος «поштовх, тиск») – процес однобічної дифузії через напівпроникну мембрану молекул розчинника в бік більшої концентрації.  Вперше осмос спостерігав А. Нолле в 1748, однак дослідження цього явища було розпочато через століття. Явище осмосу спостерігається в тих середовищах, де рухливість розчинника більше рухливості розчинених речовин. Важливим окремим випадком осмосу є осмос через напівпроникну мембрану. Напівпроникні називають мембрани, які мають досить високу проникність не для всіх, а лише для деяких речовин, зокрема, для розчинника. Якщо така мембрана розділяє розчин і чистий розчинник, то концентрація розчинника в розчині виявляється менш високою, оскільки там частина його молекул заміщена на молекули розчиненої речовини[7, cт. 105]. Внаслідок цього, переходи частинок розчинника з відділу, що містить чистий розчинник, в розчин відбуватимуться частіше, ніж у протилежному напрямку. Відповідно, обсяг розчину буде збільшуватись (а концентрація зменшуватися), тоді як об'єм розчинника буде відповідно зменшуватися. Наприклад, до яєчної шкаралупи з внутрішньої сторони прилягає напівпроникна мембрана: вона пропускає молекули води і затримує молекули цукру. Якщо такою мембраною розділити розчини цукру з концентрацією 5 і 10% відповідно, то через неї в обох напрямках будуть проходити тільки молекули води. У результаті в більш розбавленому розчині концентрація цукру підвищиться, а в більш концентрованому, навпаки, знизиться. Коли концентрація цукру в обох розчинах стане однаковою, настане рівновага. Розчини, які досягли рівноваги, називаються ізотонічними.  Осмос, спрямований усередину обмеженого обсягу рідини, називається ендосмос, назовні – екзосмос. Перенесення розчинника через мембрану обумовлений осмотичним тиском. Воно дорівнює надлишковому зовнішньому тискові, яке слід докласти з боку розчину, щоб припинити процес, тобто створити умови осмотичного рівноваги. Перевищення надлишкового тиску над осмотичним може призвести до звернення осмосу – зворотної дифузії розчинника.  Осмос грає важливу роль в багатьох біологічних процесах, в екології водойм, бере участь в перенесенні поживних речовин у стовбурах високих дерев, де капілярне перенесення не здатне виконати цю функцію. Завдяки цьому явищу здійснюється більшість процесів внутрішньоклітинного обміну. І триває життя[7, ст. 107].

Саме ці якості та проблеми і визначають актуальність теми курсової роботи.

Об’єктом дослідження мембрана тваринного походження.

Мета дослідження: визначити молярну масу сахарози за допомогою експериментального метода зі свинячим міхуром та порівняти з табличними даними.

Завдання роботи полягають в тому:

опрацювати наукову літературу та періодичні видання з даної теми;

визначити який метод доцільний для проведення осмосу;

опрацювати експериментально отримані результати;

охарактеризувати необхідність застосування осмосу у природі.

 

 

Водні розчини відіграють виключно важливу роль у всіх процесах, що протікають у грунтах, а також у живих і рослинних організмах. Всі природні води представляють собою розчини різних солей. Водні розчини – системи, найбільш поширені у природі, і тому вчення про розчини є важливим розділом фізичної хімії. Тому природа розчиненої речовини практично не робить впливу на властивості розведеного розчину.

В кінці XIX ст. Рауль, Вант-Гофф, Арреніус установили дуже важливі закономірності, що зв'язують концентрацію розчину з осмотичним тиском, тиском насиченої пари, температурою кипіння і замерзання. Застосувавши для узагальнення результатів вимірювань осмотичного тиску закони термодинаміки і молекулярно-кінетичну теорію газів, Вант-Гофф вперше встановив, що між станом речовини в дуже розбавленому розчині і газоподібним положенням є повне якісна і кількісна схожість. Іншими словами, осмотичний тиск сильно розбавлених розчинів підпорядковується законам ідеальних газі.

Про осмос, як про спосіб обміну речовин ми знаємо ще зі шкільних підручників. Завдяки осмосу, клітини організму забезпечуються живильними речовинами, і з них же виводяться токсини і шлаки, таким чином, здійснюється процес життєдіяльності.  В основі осмосу лежить принцип вибіркового пропускання молекул та іонів певних розмірів через напівпроникну мембрану за умови розділення цією мембраною двох сольових розчинів різних концентрацій. Наприклад, через мембрану проникають молекули води, а молекули розчинених у ній солей – ні. Завдяки різниці концентрацій сольових розчинів по обидва боки мембрани, молекули води будуть переміщатися з розчину з низькою концентрацією розчинених речовин у більш концентрований. Тому в більш концентрованому розчині рівень рідини підвищиться. Різниця у висоті рівнів двох розчинів різної концентрації пропорційна прикладеній силі, що діє на воду. Явище проникнення розчинника через напівпроникну мембрану в розчин одержало назву осмосу, а сила, в результаті дії якої вода проникає через пори мембрани, називається осмотичним тиском. Осмотичний тиск також можна тлумачити як додатковий гідростатичний тиск, який припиняє перехід розчинника через напівпроникну перетинку, що розділяє розчин і розчинник, або два розчини різної концентрації[1, ст. 122].

Величина осмотичного тиску, створювана розчином, залежить від кількості, а не від хімічної природи розчинених у ньому речовин (або іонів, якщо молекули речовини дисоціюють). Чим більше концентрація розчину, тим більший буде утворюватися осмотичний тиск.

Експерементальні дані Пфеффера і лягли в основу відкритого