Осмотические свойства дисперсных систем

Осмос – это самопроизвольное проникновение растворителя в раствор через полунепроницаемую перегородку, через которую может проникать только растворитель. Явление осмоса характерно и для коллоидных систем.

П – количественно равно избыточному давлению, которое нужно приложить к раствору, чтобы прекратился осмос и установилось равновесие.

Лиозоли (истинно-коллоидные системы с жидкой дисперсной средой) подчиняются тем же уравнениям для осмотического давления, каким следуют истинные растворы. Осмотические свойства заметно проявляются у лиофилизированных золей, в которых наблюдается сольватация частиц.

Осмотическое давление в растворе описывается следующим термодинамическим соотношением:

(6.16)

где - разность - потенциалов растворителя после установления равновесия относительно полупроницаемой мембраны (только для растворителя) между раствором и чистым растворителем.

- средний парциальный мольный объем растворителя, находящегося под давлением Р и Р+П.

а₁ – активность растворителя в растворе.

а чистого растворителя принята за 1.

Соотношение (6.16) справедливо и для лиозолей. Чтобы перейти от а к С будем считать раствор разбавленным, тогда по закону Вант-Гоффа:

П = С R T (6.17)

где С – концентрация растворенного вещества, моль/л.

Для лиозолей частичная концентрация (число частиц в 1 объема) равна , тогда осмотическое давление для лиозолей:

(6.18)

Из уравнения (6.18) видно, что П увеличивается с ростом числа частиц в единице объема даже при постоянной массе дисперсной фазы, т.е. П увеличивается с ростом дисперсности.

Рассмотрим 2 случая:

1). Если взять 2 лиозоли с равными по размеру частицами (m₁ = m₂, r₁ = r₂), но с разными частичными концентрациями v₁ и v₂ , то их массовые (объемные) концентрации тоже будут отличаться: ; , m – масса частицы

Осмотическое давление этих лиозолей соответственно будут равны:

;

; , отсюда

или (6.19)

т.е. П пропорционально частичной концентрации, массовой или объемной.

2). Если массовые концентрации одинаковы С₁ = С₂ = С в золях с разным размером и массой частиц (m₁m₂, r₁r₂), тогда

тогда (6.20)

Для сферической частицы , тогда

(6.21)

Из соотношения (6.20) видно, что П очень сильно зависит от размера частиц, это свойство используется для определения размера частиц и определения их агрегации.

Осмотическое давление в коллоидных растворах мало по сравнению с П в истинных растворах, т.к. при одной и той же массовой концентрации , численная концентрация в коллоидных системах меньше.