삼투와 용액의 삼투압

다수의 천연 및 합성 물질은 선택적 투과를 나타내며, 이는 특정 크기, 모양, 극성, 전하 등의 분자 또는 이온만이 물질을 통과(침투)할 수 있음을 의미합니다. 생물학적 세포막은 자연에서 선택적 투과의 우아한 예를 제공하며, 혈액에서 대사 폐기물을 제거하는 데 사용되는 투석 튜브는 보다 단순한 기술적 예입니다. 어떻게 제작될 수 있는지에 관계없이 이러한 물질은 일반적으로 반과구성 멤브레인이라고 합니다.

순수한 용매의 샘플과 용액이 용매 분자만 침투할 수 있는 멤브레인에 의해 분리되는 U자형 장치를 고려하십시오. 용매 분자는 양방향으로 멤브레인을 가로질러 확산됩니다. 용매의 농도가 용액보다 순수한 용매에서 더 크므로, 이들 분자는 멤브레인의 용매 측에서 용액 측으로 역방향보다 빠른 속도로 확산될 것이다. 그 결과 용매로부터 용매로용매분자의 순 전달이 생성된다. 반과성 멤브레인을 통해 용매 분자의 확산 구동 전달은 삼투압으로 알려진 과정이다.

전술한 장치에서 삼투압이 수행되면 용매의 축적에 의해 희석됨에 따라 용액의 부피가 증가합니다. 이로 인해 용액의 수준이 상승하여 유압(튜브 내용의 컬럼의 중량으로 인해)을 증가시키고 용매 분자를 순수 용매 측으로 더 빠르게 전달하게 됩니다. 압력이 삼투압 속도와 동일한 역용매 이송 속도를 산출하는 값에 도달하면 용매의 대량 전달이 중단됩니다. 이 압력은 용액의 삼투압(Π)이라고 합니다. 희석 액액의 삼투압은 방정식에 따라 그 독단적 어과성, M 및 절대 온도, T와관련이 있습니다.

여기서 R은 범용 가스 상수입니다.

이러한 장치에 용액을 배치하면 용액의 삼투압보다 큰 압력을 가하면 삼투압이 역전되고 용액에서 용매 분자를 순수한 용매로 밀어 넣습니다. 역 삼투압의이 기술은 해수의 대규모 담수화와 작은 비늘에 사용되어 식용 고순도 수돗물을 생산합니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 11.4: 정렬 속성에서 적용됩니다.