Биофизические особенности аномальных свойств воды

Большой вклад в понимание осмоса, в развитие теории осмотических процессов внес выдающийся голландский ученый Ян Вант-Гофф (1852-1911). В своей работе «Химическое равновесие в системах газов и разведенных растворов» (1886) Вант-Гофф сделал попытку найти законы химического равновесия в растворах. Им было установлено, что свойства разбавленных растворов, их осмотические закономерности изменяются пропорционально молярной концентрации растворенного вещества. Однако с самого начала своего существования теория Вант-Гоффа встретилась с трудностями, которые она не могла ни преодолеть, ни объяснить. А трудности состояли в том, что при растворении в воде одних веществ, например, глицерина, сахара, глюкозы осмотическое давление и другие связанные с ним величины точно соответствовали теории; при растворении же других веществ, таких, например, как KCl, NaNO3 осмотическое давление было в два раза выше и т.д.

Для определения величины осмотического давления Вант-Гофф вывел уравнение:

? = i C R T,

где ??- осмотическое давление;
C — молярная концентрация;
R — газовая постоянная;
T — абсолютная температура.

Чтобы объяснить опытные данные, Вант-Гофф в свое уравнение ввел эмпирический коэффициент i, якобы «зависящий от природы вещества».

Раскрыть физическую сущность этого коэффициента автор теории осмоса не смог. Это сделал молодой шведский ученый Сванте Аррениус (1859-1927), который призрачные допущения своего старшего по возрасту коллеги превратил в логическую экспериментально подтвержденную теорию — теорию электролити-ческой диссоциации. При анализе явлений осмоса С. Аррениуса осенила гениальная догадка о самопроизвольном распаде веществ в растворах на положительно и отрицательно заряженные частицы, названные им ионами. Сразу все стало на свои места. Коэффициент i приобрел четкую физическую величину из соотношения:

i = 1 + ? (? — 1),

где ??- степень диссоциации вещества в растворителе;
??- число ионов, на которое распадается каждая молекула вещества.

Теория электролитической диссоциации позволила Вант-Гоффу и Аррениусу понять, в чем была причина «аномального» увеличения осмотического давления в растворах электролитов разных солей, а также кислот и оснований: при распаде молекулы на ионы действие каждого иона было равносильно действию самой молекулы.

За свою теорию электролитической диссоциации С. Аррениус в 1903 году был удостоен Нобелевской премии.

Далеко не все ученые правильно поняли и оценили выдающееся открытие Аррениуса, особенно в первые годы.

Великий Менделеев, уже известный всему миру своим Периодическим законом, к новой теории отнесся весьма скептически и с недоверием. Еще в 1865 году в своей докторской диссертации «О соединении спирта с водой» Д.И. Менделеев наметил и обосновал фундаментальные основы, на которых строилась в последующие десятилетия его химическая теория растворов. Верный представлениям о «всемогущественной» силе химического сродства, он был убежден, что взаимодействие растворителя и растворенного вещества имеет только химическую природу. Он допускал, что частицы раствора могут образовывать с молекулами воды гидраты, такие например, как H2SO4 • nH2O, HNO3 • mH2O и т.д.

Написать ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *