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時(shí)，濃度高的溶液通過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)的種類和顆粒大小無關(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)溫度下降值為線性關(guān)系，這一理論稱為拉烏爾冰點(diǎn) 原理。根據(jù)這一理論只要測定出溶液的冰點(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，滲透壓摩爾濃度測定儀，滲透壓測定儀）采用冰點(diǎn)低壓技術(shù)，通過半導(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。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。檢測時(shí)，先把樣品加到樣品管里，將樣品管放到冷阱中。冷阱開始工作使樣品降溫。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，溫度即開始回升。在這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)樣品探針測量溶液的冰點(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。探針檢測的是溶液的冰點(diǎn)下降值，然后通過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。