Насичений розчин фенолу у воді ↔ Насичений розчин води у фенолі.

Взаємне розчинення речовин відбувається з поглинанням те­плоти, тому в міру підвищення температури розчинність зро­стає. Це означає, що розчин в якому переважає вода, посту­пово збагачується фенолом, а розчин, в якому переважає фенол, збагачується водою. Склади цих фаз поступово зближу­ються і нарешті за температури 66 °С стають однаковими. Фази, які не різняться складом, змішуються з утворенням однієї фази. Отже, в системі за таких умов речовини необмежено розчиня­ються одна в одній. Температуру, починаючи з якої дві рідини необмежено розчиняються одна в одній, називають темпера­турою розчинення, або критичною температурою.

У разі охолодження системи фенол – вода до температури нижчої від 66 °С знову утворюються дві фази, і система повер­тається до стану обмеженої розчинності.

5. Осмос. Осмотичний тиск

З числом частинок розчиненої речовини пов'язані також де­які інші властивості розчинів.

Частинки розчиненої речовини і розчинника перебувають у безперервному хаотичному русі і рівномірно розподіляються по всьому об'єму розчину. Якщо до розчину деякої речовини доба­вити чистий розчинник і не перемішувати його, то завдяки хао­тичному руху частинок розпочнуться процеси дифузії, і розчи­нена речовина розподілятиметься по всьому об'єму системи. При цьому частинки розчиненої речовини дифундуватимуть з розчину в розчинник, а частинки розчинника можуть вільно пе­реміщуватись як з розчину в розчинник, так і з розчинника в розчин. Проте, концентрація розчинника в чистому розчиннику вища, ніж у рідині, тому більшою є і швидкість дифузії частинок роз­чинника в розчин. Отже, концентрації компонентів зрівнюються внаслідок дифузії як частинок розчиненої речовини, так і части­нок розчинника, що переміщуються в протилежних напрямках. Ситуація дещо змінюється, якщо розчин і розчинник розді­лити перетинкою, крізь яку частинки розчинника проходити можуть, а частинки розчиненої речовини – ні. Такі перетинки називавають напівпроникними (мембранами). Вони існують у природі, їх також можна виготовити штучно. Так, напівпро­никною перетинкою (мембраною) оточена кожна клітина в жи­вих організмах.

Оболонки клітини легкопроникні для води, але майже н епроникні для багатьох речовин, розчинених у внут­рішньоклітинній рідині.

Для штучного виготовлення напівпро­никних мембран використовують природні й синтетичні поліме­ри, пористі керамічні або скляні перетинки.

Якщо розчин (наприклад, цукру у воді) і розчинник (воду) розділити перетинкою, яка пропускає молекули води і не про­пускає молекули цукру, то концентрація розчину вирівнювати­меться тільки внаслідок переміщення молекул води. Молекули води можуть рухатись із розчину в розчинник і в зворотному напрямку – з води в розчин. З більшою швидкістю відбуваєть­ся дифузія в розчин, де концентрація води є меншою. Внаслідок цього об'єм розчину поступово зростає, а концентрація цукру в ньому зменшується.

Переважаючу дифузію молекул розчинника крізь напів­проникну перетинку в розчин називають осмосом.

Якщо розчин вмістити у посудину, яка вгорі переходить у вузьку вертикальну трубку, а зни­зу закрита напівпроникною перетинкою, то внаслідок осмосу об'єм розчину і в цьо­му разі збільшуватиметься, але з підняттям рівня рідини в трубці виникне надлишковий тиск (гідростатичний тиск). Якщо вертикальна трубка є достатньо вузькою, збільшенням об'єму розчину (а отже зменшенням концентрації роз­чиненої речовини) можна знехтувати. Зростання ж гідростатичного тиску є істотним. Надлишко­вий тиск розчину приводить до збільшення швидкості переміщення молекул води з розчину в розчинник, тобто протидіє осмосу. Коли гідро­статичний тиск досягне певного значення, осмос припиниться, встановиться рівновага. Надлиш­ковий тиск, який треба прикласти до розчину, щоб припинити осмос, називають осмотичним тиском.

Видатний голландський фізикохімік Я X. Вант-Гофф, який вивчав осмотичний тиск розчинів різних речовин за різних концентрацій і температур, дійшов висновку, що осмотичний тиск пропорційний концентрації розчину с(Х) та температурі і не залежить від природи розчиненої речовини та розчинника. Найцікавішим є те, що коефіцієнтом пропорційності між величиною осмотичного тиску та добутком cT є універсальна газова стала R:

P_осм = cRT,

де Р_осм – осмотичний тиск розчину; с – молярна концентрація розчину; Т – абсолютна температура (щоб дістати Р_осм у паскалях, молярну концентрацію слід виражати в молях на кубіч­ний метр).

Якщо в рівнянні молярну концентрацію виразити як відношення числа молів розчиненої речовини до об'єму розчину c = , то воно набуде вигляду:

P_осмV = nRT

Я. X. Вант-Гофф помітив, що за формою це рівняння збіга­ється з рівнянням стану ідеального газу Менделєєва-Клапейрона. Звідси він дійшов висновку, який згодом дістав назву за­кону Вант-Гоффа:

осмотичний тиск розчину дорівнює тому тиску, який ство­рила б розчинена речовина, якби вона перебувала в газо­подібному стані і за тієї самої температури займала об'єм, що дорівнює об'єму розчину.

Таким чином, осмотичний тиск, як і газовий тиск, визначається числом частинок і не залежить від їх природи. Закон Вант-Гоффа справедливий тільки для розбавлених розчинів неелектролітів.

Явища осмосу мають величезне значення в біології, бо жит­тєдіяльність клітин живих організмів залежить від дифузійних процесів крізь напівпроникні оболонки клітин. У технології використовують зворотний осмос, який відбува­ється, якщо до розчину прикласти тиск, вищий за осмотичний. У цьому разі крізь напівпроникну перетинку «видавлюється» чистий розчинник. Зворотний осмос застосовують для очищення стічних вод та опріснення морської води. На прак­тиці осмотичний метод найчастіше використовують для визна­чення молекулярних мас високомолекулярних речовин.