Ciśnienie osmotyczne. Teoria roztworów van‘t Holfa cz. II
Pierwsze pomiary ciśnienia osmotycznego zawdzięczamy P f e f f e- rowi (1877). Oznaczył on ciśnienie osmotyczne wodnych roztworów cukru trzcinowego, posługując się naszkicowaną przed chwilą metodą. Naczynie o ściankach półprzepuszczalnych sporządził Pfeffer w ten sposób, że do naczynia z gliny porowatej wlał 3%-owy roztwór żelazocy- janku potasowego, K1[Fe(CN)|i3 i zanurzył je na kilka dni w 3°/o-owym roztworze siarczanu miedziowego, CuSO/,. Oba roztwory, przenikając do porów naczynia, spotykają się we wnętrzu ścianek i osadzają tam nierozpuszczalny żelazocyjanek miedziowy, Cuj[Fe(CN)6], w postaci brunatnej błony, przenikliwej dla wody, lecz nie przepuszczającej cukru.
Pfeffer znalazł, że ciśnienie osmotyczne roztworu P jest wprost proporcjonalne do stężenia c roztworu cukru oraz do jego temperatury w skali Kelvina T: P = UT . (IV,3)
Poddając dokładnej analizie dane liczbowe Pfeffera, v a n’t H o f 1 stwierdził (1886), że jeśli wyrazi się stężenie roztworu w molach na litr, a ciśnienie osmotyczne w atmosferach, wówczas współczynnik proporcjonalności k jest prawie dokładnie równy stałej gazowej R: P = cRT . (IV,4 )
Że zaś mamy stężenie c = n/v, gdzie n jest liczbą gromocząsteczek, v — objętością roztworu, więc: P = — RT lub Pv = nRT . (IV,5)
Ciśnienie osmotyczne jako funkcja stężenia i temperatury da się więc wyrazić za pomocą równania identycznego z równaniem Clapeyrona (11,9) dla gazów doskonałych. Na podstawie tego wyniku van’t Hoff wypowiedział następujące prawo: ciśnienie osmotyczne, powstające na granicy zetknięcia roztworu i czystego rozpuszczalnika poprzez błonę półprzepuszczalną, skierowane jest od roztworu do rozpuszczalnika. Ciśnienie to liczbowo jest równe ciśnieniu gazowemu, które powstałoby, gdyby substancja rozpuszczona mogła sama jedna zająć w postaci gazu objętość roztworu w tej samej temperaturze. Tak więc ciśnienie osmotyczne, wywierane przez jednomolowy roztwór cukru w 0°C, wynosiłoby według van’t Hoffa 22,4 Atm. Takie bowiem ciśnienie powstanie, gdy zamknąć 1 gramocząsteczkę dowolnego gazu w objętości 1 litra w tej temperaturze.