Άνοιγμα κυρίου μενού

Αλλαγές

3 bytes προστέθηκαν ,  πριν από 4 έτη
μ
Αντικατάσταση Atm με atm σε όλο το κείμενο.
== Ωσμωτική πίεση ==
[[Αρχείο:Osmosis3.svg|right|360px|thumb|Για να '''μη''' συμβεί ώσμωση μπορούμε να ασκήσουμε εξωτερική πίεση (Ρ<sub>εξ</sub>) ίση με την ωσμωτική δηλ. Ρ<sub>εξ</sub> = Π]]
'<nowiki/>'''Ωσμωτική πίεση (Π)'' διαλύματος, που διαχωρίζεται με ημιπερατή μεμβράνη από τον καθαρό διαλύτη, ονομάζεται η ελάχιστη πίεση που πρέπει να ασκηθεί εξωτερικά στο διάλυμα, ώστε να εμποδιστεί το φαινόμενο της ώσμωσης, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος''.<br />
Γενικά η ωσμωτική πίεση είναι μεγάλη, π.χ. για υδατικό διάλυμα καλαμοσάκχαρου 1 % w/v στους 15&nbsp;°C είναι 0,684 Atmatm. Στα φυτικά κύτταρα μπορεί να είναι μεταξύ 5 και 10 Atmatm. Η ωσμωτική πίεση του αίματος στους 0° είναι 6,74 Atmatm και οφείλεται κατά κύριο λόγο στα διάφορα ανόργανα άλατα που βρίσκονται στο πλάσμα σημαντικότερο των οποίων είναι το χλωριούχο νάτριο.<br />
Η ώσμωση μπορεί να σταματήσει :
* Όταν η στήλη του διαλύματος στο σωλήνα στην πλευρά Β ανεβεί αρκετά, ώστε η υδροστατική πίεση της στήλης να αναγκάσει τα μόρια του διαλύτη να εξέρχονται προς την πλευρά Α με την ίδια ταχύτητα με την οποία εισέρχονται στην πλευρά Β.
<div style='text-align: center;'> <big>ΠV = mRT/M<sub>r</sub></big> </div>
όπου :<br />
Π = ωσμωτική πίεση (Atmatm)<br />
C = συγκέντρωση του διαλύματος (mol/L)<br />
R = σταθερά των αερίων = 0.082 L.Atmatm/mol.K<br />
T = απόλυτη θερμοκρασία (Κ)<br />
V = όγκος του διαλύματος (L)<br />
 
=== Μέτρηση της ωσμωτικής πίεσης ===
Η ωσμωτική πίεση υδατικών και μη διαλυμάτων μετριέται με συσκευές που λέγονται ωσμώμετρα. Το πρώτο ωσμώμετρο κατασκευάστηκε το 1828 από το Γάλλο φυσιολόγο Henri Dutrochet και δεν παρείχε ακριβείς μετρήσεις αλλά απλά μια επίδειξη της ώσμωσης. Ο Pfeffer κατασκεύασε το 1877 και χρησιμοποίησε για μετρήσεις ακριβείας, ωσμώμετρο που και σήμερα βρίσκει ακόμη εφαρμογή για μετρήσεις μικρών σχετικά ωσμωτικών πιέσεων : Το ωσμώμετρο Pfeffer αποτελείται από το πορώδες διάφραγμα Α και από υδραργυρικό μανόμετρο Β. Το κύτταρο που περιέχει το διάλυμα προς μελέτη τοποθετείται στο δοχείο Γ. Λόγω της ώσμωσης, ο διαλύτης εισέρχεται στο κύτταρο, οπότε η διαφορά στάθμης που δημιουργείται στο μανομετρικό σωλήνα δίνει την ωσμωτική πίεση του διαλύματος τη στιγμή αποκατάστασης ισορροπίας (σφού έχει εισέλθει ο διαλύτης) και όχι την ωσμωτική πίεση του αρχικού διαλύματος. Αν όμως παρεμποδίσουμε την είσοδο διαλύτη με προσθήκη υδραργύρου στο αριστερό σκέλος του μανόμετρου, τότε η διαφορά στάθμης που δημιουργείται θα δίνει την ωσμωτική πίεση του αρχικού διαλύματος. Η ωσμωτική πίεση σε KPa θα είναι Π = d.g.h όπου d = πυκνότητα υδραργύρου = 13,6 g/mL,</sup> g = βαρυτική επιτάχυνση = 9,81&nbsp;m/s<sup>2</sup> και h = το ύψος της στήλης υδραργύρου (m). Με διαίρεση με το 100 προκύπτει η Π σε Atmatm π.χ αν το ύψος h = 0.1 m τότε : Π = 13,6 × 9,81 × 0,1 = 13,3 KPa ή 0,133 Atmatm.<br />
Για μεγάλες ωσμωτικές πιέσεις (μέχρι 270 Atmatm), οι Frazer και Myrick πρότειναν ειδικό ωσμώμετρο.
 
=== Εφαρμογές της ωσμωτικής πίεσης ===
Ορισμένες από τις σημαντικότερες εφαρμογές της ωσμωτικής πίεσης είναι :
* Εύρεση της σχετικής μοριακής μάζας (M<sub>r</sub>) μεγαλομοριακών ενώσεων (π.χ. πρωτεΐνες, πολυμερή) με τη μέθοδο της '''ωσμωμετρίας'''. Έτσι ονομάζεται η μέθοδος προσδιορισμού της M<sub>r</sub> μιας ουσίας μετρώντας πειραματικά την ωσμωτική πίεση του υδατικού διαλύματός της. Η ωσμωμετρία εφαρμόζεται με την προϋπόθεση ότι το διάλυμα είναι αραιό και μοριακό. Για τον υπολογισμό χρησιμοποιείται η σχέση : M<sub>r</sub> = mRT/ΠV. Η μέτρηση πρέπει όμως να γίνει σε κατάλληλες συνθήκες οι οποίες να μην ευνοούν τον πολυμερισμό (βλέπε [[#Η ωσμωτική πίεση στα πολυμερή]]).
* Υπολογισμός συγκέντρωσης διαλύματος ισότονου προς το αίμα. Η διαδικασία χρησιμοποιείται για την παρασκευή ορών διαφόρων ουσίων (π.χ. γλυκόζης, βιταμίνης C, φυσιολογικού ορού δηλ. διαλύματος NaCl 0,9 % κλπ.). Χρησιμοποιείται η σχέση : m = ΠVM<sub>r</sub>/RT όπου Π = 6,74 Atmatm που είναι η ωσμωτική πίεση του αίματος. Έτσι, αν θέλουμε να παρασκευάσουμε ισότονο ορό γλυκόζης (C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>, M<sub>r</sub> = 180, μοριακή ουσία) θα πρέπει να διαλύσουμε m = 6,74.1.180/273.0,082 = 54,19 g γλυκόζης σε 1 L νερού στους 0&nbsp;°C.
 
== Ημιπερατές μεμβράνες ==
Όταν στο διάλυμα που έρχεται σε επαφή μέσω της ημιπερατής μεμβράνης με τον καθαρό διαλύτη ασκηθεί πίεση μικρότερη από την ωσμωτική πίεση του διαλύματος (δηλ. όταν P<sub>εξ</sub> < Π), τότε στο διάλυμα θα συνεχίσει να εισέρχεται διαλύτης, αλλά με μικρότερο ρυθμό.<br />
Όταν στο διάλυμα ασκηθεί ''εξωτερική πίεση μεγαλύτερη από την ωσμωτική πίεση του διαλύματος (δηλ. P<sub>εξ</sub> > Π)'', τότε το φαινόμενο αντιστρέφεται και μόρια διαλύτη θα εξέρχονται από το διάλυμα προς τον καθαρό διαλύτη (ή από το πυκνότερο προς το αραιότερο διάλυμα). Το φαινόμενο αυτό λέγεται αντίστροφη ώσμωση. Με τον τρόπο αυτό αυξάνεται η συγκέντρωση του διαλύματος, αφού απομακρύνεται μέρος από την ποσότητα του διαλύτη.<br />
Το φαινόμενο της αντίστροφης ώσμωσης βρίσκει εφαρμογή στην '''αφαλάτωση του θαλασσινού νερού''' για την αντιμετώπιση του προβλήματος της λειψυδρίας : Η ωσμωτική πίεση του νερού των ωκεανών είναι 27 Atmatm. Αν ασκηθεί αρκετά μεγάλη εξωτερική πίεση (περίπου 70 Atmatm), η ώσμωση μπορεί να σταματήσει και να αντιστραφεί, οπότε από τη μεμβράνη θα παρέχεται καθαρό νερό. Οι ημιπερατές μεμβράνες κατασκευάζονται από οξική κυτταρίνη ή από πολυαμίδια με τη μορφή μικροσκοπικών διάτρητων ινών. Το θαλασσινό νερό τροφοδοσίας εισάγεται υπό πίεση στις ίνες και εξέρχεται αφαλατωμένο. Η μεγαλύτερη εγκατάσταση αφαλάτωσης στον κόσμο βρίσκεται στη Σαουδική Αραβία όπου παράγεται το 50 % του νερού που καταναλίσκεται, με τη μέθοδο της αντίστροφης ώσμωσης. Τα τελευταία χρόνια η μέθοδος αυτή έχει εξαπλωθεί και σε πολλές πόλεις των Η.Π.Α. Για παράδειγμα στην πόλη Σάντα Μπάρμπαρα από το 1992 λειτουργεί εγκατάσταση αντίστροφης ώσμωσης για την παραγωγή 30400 m<sup>3</sup> πόσιμου νερού τη μέρα. <br />
Ανάλογες συσκευές, μικρής δυναμικότητας, είναι συχνά χειροκίνητες και χρησιμοποιούνται στα πλοία ή σε ορισμένες εγκαταστάσεις ξηράς π.χ. σε κάμπινγκ.
{{Φυσικές μέθοδοι διαχωρισμού μιγμάτων}}
7

επεξεργασίες