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冰點(diǎn)滲透壓儀工作原理

2018-06-04 10:50:56


冰點(diǎn)滲透壓儀工作原理

理論背景
 
當(dāng)兩種不同濃度的溶液被半透膜隔開(kāi)時(shí),濃度高的溶液通過(guò)半透膜向濃度低的溶液運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn)象叫滲透,低 濃度溶液阻止高濃度溶液的溶劑通過(guò)半透膜的壓力叫滲透壓(摩爾滲透壓,摩爾濃度滲透壓)。滲透壓(摩爾滲透壓,摩爾濃度滲透壓)的高低取決于溶液中溶質(zhì)顆粒(分子或離 子)數(shù)目的多少,而與溶質(zhì)的種類(lèi)和顆粒大小無(wú)關(guān)。滲透壓(摩爾滲透壓,摩爾濃度滲透壓)通常以重量滲透壓摩爾濃度或體積滲透壓摩爾濃度 來(lái)表示。重量滲透壓摩爾濃度是指每千克溶劑中溶質(zhì)的摩爾數(shù),反應(yīng)溶液中離子濃度,即溶液的滲透壓值。
 
當(dāng)一種溶質(zhì)加入到一種純?nèi)軇┲袝r(shí),溶液會(huì)發(fā)生四種變化:既冰點(diǎn)降低,沸點(diǎn)升高,滲透壓(摩爾滲透壓,摩爾濃度滲透壓)升高,蒸汽壓降低, 這些變化稱(chēng)為溶質(zhì)的依數(shù)特性,它們與溶液中溶質(zhì)的濃度密切相關(guān)。其中溶液的冰點(diǎn)隨溶質(zhì)的摩爾濃度增加而 下降,稱(chēng)為冰點(diǎn)的下降性。在物理化學(xué)中,任何溶液,如果其單位體積溶液所溶解的溶質(zhì)的顆??倲?shù)相同,則 引起溶液冰點(diǎn)下降的數(shù)值亦相同,既滲透壓摩爾濃度與冰點(diǎn)溫度下降值為線(xiàn)性關(guān)系,這一理論稱(chēng)為拉烏爾冰點(diǎn) 原理。根據(jù)這一理論只要測(cè)定出溶液的冰點(diǎn)溫度下降值,即可算出溶液的摩爾濃度(滲透壓值)。
 
工作原理
 
冰點(diǎn)滲透壓儀(摩爾濃度滲透壓儀,滲透壓摩爾濃度測(cè)定儀,滲透壓測(cè)定儀)采用冰點(diǎn)低壓技術(shù),通過(guò)半導(dǎo)體冷阱使樣品冷凍至冰點(diǎn),以進(jìn)行樣品摩爾濃度值檢測(cè)。半導(dǎo)體 冷阱即珀耳帖組件,可以完成少量液體的降溫和冷凍。冷阱工作的時(shí)候,珀耳帖組件的一側(cè)在升溫,而另一側(cè)的溫度是下降的。檢測(cè)時(shí),先把樣品加到樣品管里,將樣品管放到冷阱中。冷阱開(kāi)始工作使樣品降溫。當(dāng)樣品 溶液達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的過(guò)冷溫度時(shí)(屏幕顯示–6.2),二級(jí)冷卻針探入樣品中使之開(kāi)始冷凍并輔助誘發(fā)樣品結(jié)晶。樣品達(dá)到冰點(diǎn)后,溫度即開(kāi)始回升。在這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)樣品探針測(cè)量溶液的冰點(diǎn)下降值(Δt),然后按下述公式計(jì)算 樣品的摩爾濃度值:
 
Os=Δt/1.857
 
式中:Os=在 1kg 水中所溶解的溶質(zhì)顆粒數(shù)目,稱(chēng)為重量滲透濃度或重量摩爾濃度;Δt-冰點(diǎn)下降值;1.857-水 的摩爾冰點(diǎn)下降常數(shù)。
 
上述公式基于拉烏爾冰點(diǎn)下降原理。探針檢測(cè)的是溶液的冰點(diǎn)下降值,然后通過(guò)上述公式換算成摩爾濃度值顯 示于屏幕上,顯示單位為毫摩爾濃度。

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