Распределение вещества между двумя несмешивающимися жидкостями.
Закон распределения
Растворимость – это наибольшее количество вещества, которое может раствориться в данном объеме растворителя при данных условиях.
Различная растворимость частиц одной фазы в другой обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия.
-если частицы в фазах связаны между собой одинаковыми силами, то они растворяются при смешивании неограниченно (например, бензол – спирт),
-в случае различного межмолекулярного характера связей между частицами (например, ковалентного в одной и ионного в другой) растворимость фаз или ограничена (бензол – вода), или практически вообще невозможна (вода – ртуть).
Две нерастворимые друг в друге жидкости образуют два слоя. Если в эту систему ввести третий компонент, растворимый в обеих жидкостях, то после достижения равновесия третий компонент будет присутствовать в каждом слое. Образовавшаяся система является трехкомпонентной, двухфазной.
Двумя фазами являются 2 раствора:
-раствор третьего компонента в первом растворителе,
-раствор третьего компонента во втором растворителе.
Распределение 3-го компонента между двумя несмешивающимися растворителями описывается законом распределения Нернста:
,
где С1 – концентрация вещества в первой фазе; С2 - концентрация вещества во второй фазе; К – коэффициент распределение вещества.
Закон распределения Нернста справедлив только для идеальных растворов при выполнении следующих условий:
|
|
|
1) небольшая концентрация вещества в обеих фазах,
2) растворенное вещество не влияет на взаимную растворимость жидкостей;
3) молекулы распределенного компонента не ассоциируют и не диссоциируют ни в одной фазе.
Если вещество не диссоциирует, а только ассоциирует в одной из фаз, то уравнение имеет вид:
, 
, где 
М1 – молекулярная масса растворенного вещества в первом растворителе, М2 – молекулярная масса растворенного вещества во втором растворителе.
Если n > 1, то молекулы ассоциированы в 1-й фазе.
Если n < 1, то молекулы в 1-й фазе диссоциированы.
Если n = 1, молекулы находятся в одинаковой молекулярной форме.
Например: если n = 2, это означает, что во 2-м растворителе вещество находится в виде одиночных молекул, а в 1-м растворителе образует димеры.
Графическое определение К и n
При логарифмировании уравнения 
получаем уравнение прямой
lgK = lgC1 – nlgC2, lgC1 = lgK + nlgC2
lgC1 = f (lgC2)
Экстракция
Распределение вещества между несмешивающимися растворителями лежит в основе экстракционного метода его извлечения. Экстракцией называют извлечение растворенного вещества из раствора с помощью другого растворителя.
|
|
|
Закон распределения позволяет рассчитать количество вещества, извлекаемого в серии экстракций.
Пусть раствор объемом V1, содержащий goэкстрагируемого вещества, обрабатывают порциями экстрагента V2, коэффициент распределения С1/С2 = К, число экстракций n.
Количество вещества, остающегося после каждой экстракции, обозначим gi (g1, g2, g3, …). Тогда после однократной экстракции:
После пповторных экстракций одинаковым объемом V2того же растворителя количество вещества gп , остающегося в исходном растворе, определяется уравнением:
Количество экстрагированного вещества gэсоставляет gэ = go – gп.
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 299; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!