冰点渗透压仪工作原理

理论背景
 
当两种不同浓度的溶液被半透膜隔开时，浓度高的溶液通过半透膜向浓度低的溶液运动，这种现象叫渗透，低 浓度溶液阻止高浓度溶液的溶剂通过半透膜的压力叫渗透压（摩尔渗透压，摩尔浓度渗透压）。渗透压（摩尔渗透压，摩尔浓度渗透压）的高低取决于溶液中溶质颗粒(分子或离 子)数目的多少，而与溶质的种类和颗粒大小无关。渗透压（摩尔渗透压，摩尔浓度渗透压）通常以重量渗透压摩尔浓度或体积渗透压摩尔浓度 来表示。重量渗透压摩尔浓度是指每千克溶剂中溶质的摩尔数，反应溶液中离子浓度，即溶液的渗透压值。
 
当一种溶质加入到一种纯溶剂中时，溶液会发生四种变化：既冰点降低，沸点升高，渗透压（摩尔渗透压，摩尔浓度渗透压）升高，蒸汽压降低， 这些变化称为溶质的依数特性，它们与溶液中溶质的浓度密切相关。其中溶液的冰点随溶质的摩尔浓度增加而 下降，称为冰点的下降性。在物理化学中，任何溶液，如果其单位体积溶液所溶解的溶质的颗粒总数相同，则 引起溶液冰点下降的数值亦相同，既渗透压摩尔浓度与冰点温度下降值为线性关系，这一理论称为拉乌尔冰点 原理。根据这一理论只要测定出溶液的冰点温度下降值，即可算出溶液的摩尔浓度(渗透压值)。
 
工作原理
 
冰点渗透压仪（摩尔浓度渗透压仪，渗透压摩尔浓度测定仪，渗透压测定仪）采用冰点低压技术，通过半导体冷阱使样品冷冻至冰点，以进行样品摩尔浓度值检测。半导体 冷阱即珀耳帖组件，可以完成少量液体的降温和冷冻。冷阱工作的时候，珀耳帖组件的一侧在升温，而另一侧的温度是下降的。检测时，先把样品加到样品管里，将样品管放到冷阱中。冷阱开始工作使样品降温。当样品 溶液达到系统设定的过冷温度时(屏幕显示–6.2)，二级冷却针探入样品中使之开始冷冻并辅助诱发样品结晶。样品达到冰点后，温度即开始回升。在这一转折点样品探针测量溶液的冰点下降值(Δt)，然后按下述公式计算 样品的摩尔浓度值：
 
Os=Δt/1.857
 
式中：Os=在 1kg 水中所溶解的溶质颗粒数目，称为重量渗透浓度或重量摩尔浓度；Δt-冰点下降值；1.857-水 的摩尔冰点下降常数。
 
上述公式基于拉乌尔冰点下降原理。探针检测的是溶液的冰点下降值，然后通过上述公式换算成摩尔浓度值显 示于屏幕上，显示单位为毫摩尔浓度。