Osmos hodisasi. Vant-Goff qonuni.
Osmos hodisasi. Vant-Goff qonuni. Eritmalardagi erigan modda va erituvchining zarrachalari tartibsiz harakati tufayli eruvchi modda erituvchining butun hajmi bo’yicha bir tekisda taqsimlanadi. Agar silindrga qandning konsentrlangan eritmasini quyib, uning ustiga ehtiyotlik bilan suyultirilgan qand eritmasini solsak, qandning konsentrlangan eritmadan suyultirilgan eritmaga o’tishi, suvning esa suyultirilgan eritmadan konsentrlangan eritmaga o’tishi yuz beradi, har bir modda o’zining konsentratsiyasi kam bo’lgan tomonga o’ta boshlaydi. Ana shunday moddalarning o’z-o’zidan o’tishiga, ya’ni ular konsentratsiyasining tenglashishiga olib keluvchi jarayon diffuziya deb ataladi.
Agar shisha silindrga KMnO4 ning eritmasini quysak va unga chayqatmasdan turib, suv qo’shilsa, diffuziya hodisasini kuzatish mumkin. Avval keskin chegara kuzatiladi, lekin sekinasta chegara yo’qola boshlaydi; bir necha vaqtdan keyin erigan modda erituvchining butun hajmi bo’yicha bir tekis taqsimlanadi va butun suyuqlik bir xil rangga ega bo’lib qoladi.
Ko’rib chiqilgan misolda erituvchi va eruvchi modda zarrachalari qarama-qarshi yo’nalishda diffuziyalanadi. Bu jarayon ikkiyoqlama diffuziya deyiladi.
Osmos hodisasi. Vant-Goff qonuni. Agar ikki eritma orasiga erituvchi o’ta oladigan, lekin eruvchi modda o’ta olmaydigan to’siq parda qo’yilsa, ahvol boshqacha bo’ladi. Bunday pardalar yarim o’tkazgich pardalar deb ataladi, ular tabiatda ham uchraydi va sun’iy yo’l bilan ham hosil qilinadi. Masalan, mis ko’porosi eritmasi shimdirilgan g’ovak sopol silindr kaliy geksatsiano (II)-ferrat K4[Fe(CN)6] eritmasiga tushirilsa, silindr g’ovaklariga mis geksatsiano (II)-ferrat cho’kib qoladi. Shunday yo’l bilan ishlangan silindr yarim o’tkazgich parda xossasiga ega bo’lib qoladi. Shunday silindrga shakar eritmasi solib, suvga botirilsa, faqat suv molekulalarining o’tishi hisobiga sopol idishdagi eritmaning hajmi ko’paya boshlaydi, undagi qandning konsentratsiyasi kamaya boshlaydi. Yarim o’tkazgich parda orqali bo’ladigan bunday bir yoqlama diffuziya osmos deb ataladi.
Tor vertikal nayga ega bo’lgan yarim o’tkazgich devorga ega bo’lgan idishni olib, unga shakar eritmasi to’ldiriladi va bu idish suvli stakanga joylashtiriladi. Osmos xodisasi sababli eritmaning hajmi asta-sekin oshib borib, eritma vertikal nay bo’ylab ko’tarila boshlaydi. Eritmaning ko’tarilishi hisobiga nayda suv ustunning ortiqcha bosimi (gidrostatik bosim) vujudga keladi. Bu gidrostatik bosim eritmaning osmotik bosimiga tengdir. Gidrostatik bosim ma’lum qiymatga yetganda osmos to’xtaydi va muvozanat hosil bo’ladi.
Osmos hodisasi hayvonlar va o’simliklar organizmi hayotida juda muhim rol o’ynaydi. Hujayralar po’sti suv yaxshi o’ta oladigan, lekin hujayra ichi suyuqligida erigan moddalar deyarli o’ta olmaydigan pardadan iborat. Hujayra ichiga suv o’tib, unda ortiqcha bosim hosil bo’ladi, bu bosim ostida hujayralar po’sti cho’zilib, taranglashadi. Hujayralarning bunday holati turgor deb ataladi. O’simlik kesilsa, suvning bug’lanishi natijasida hujayra ichi shirasining hajmi kamayadi, hujayra pardasi burishib qoladi, o’simlik so’liydi. Buhodisa plazmoliz deyiladi. So’liy boshlagan o’simlik suvga solinsa, osmos boshlanadi va hujayralar po’sti yana taranglashadi, o’simlik oldingi holatiga qaytadi.
Turli eritmalarning osmotik bosimini o’lchash natijasida osmotik bosim qiymati eritma konsentratsiyasi va uning haroratiga bog’liq ekanligi, lekin erigan modda va erituvchining tabiatiga bog’liq emasligi aniqlanadi. 1886 yilda golland olimi Vant-Goff elektrolit bo’lmagan moddalarning uncha yuqori bo’lmagan konsentratsiyali eritmalarining osmotik bosimini konsentratsiya va haroratga bog’liqligini ifodolovchi tenglamani keltiri bchiqardi (Vant-Goff tenglamasi):
P = CRT
P – eritmaning osmotik bosimi, kPa; C – eritmaning molyar konsentratsiyasi, mol/l; R – gazlarning universal doimiyligi, 8,314 J/mol; T – eritmaning absolyut harorati (273 + t °C).
Eritmaning molyarligi erigan moddaning mol miqdorini hajmga nisbatiga tengdir: n
С
V
Moddaning mol miqdori uning massasi m ni molekulyar massasiga nisbatiga tengligini n = m/M bilgan holda eritmaning molyarligi uchun quyidagi tenglamaga ega bo’lamiz:
m
С
MV
Bu qiymatni Vant-Goff tenglamasiga qo’ysak, quyidagi ko’rinish kelib chiqadi: mRT
РV
M
Hosil qilingan tenglima shakli jihatdan Klapeyron-Mendeleyevning ideal gaz holat tenglamasiga o’xshaydi. Bu tenglama eritmaning osmotik bosimi qiymati asosida erigan moddaning nisbiy molekulyar massasini aniqlashga imkon beradi.
