Коэффициент распределения 419 407 413 413

К = С₁/С₂

Из этих данных видно, что, во-первых, иод растворим в сероуглероде гораздо лучше, чем в воде, и, во-вторых, отношение его концентрации в CS₂ и Н₂О не зависит от общего количества растворенного иода. Коэффициент распределения в этих условиях (413±6) постоянен в пределах 1,5%, что согласуется с погрешностью его определения.

Изучение процессов распределения показало, что закон определяет не просто соотношение концентраций вещества в различных фазах, но распределение между фазами одинаковых частиц и, прежде всего, – одинаковых молекул.

Например, при небольших давлениях, т.е. в идеальных системах, распределения азота, кислорода и других неполярных газов между газовой и жидкой фазами строго следует закону распределения. Но в случае растворов аммиака в воде ситуация сложнее, так как часть растворенного NH₃ в результате взаимодействия с водой превращается в ионы аммония

NH₃ + H₂O NH ⁺₄ + OH ^-,

поэтому при расчете концентрации аммиака в воде необходимо из общей массы растворенного аммиака вычесть ту его часть, которая находится в виде ионов

NH⁺₄. Если этого не сделать, то различия в значениях К оказываются вполне заметны. Так, для растворов NH₃ в воде при 100^оС получены следующие данные

[ С (NH₃) _р-р = С_общ – С (NH⁺₄) ]:

C общ. мол/л 7,2^.10^-2 8,7^. 10 ^–3 6.3 ^. 10 ^-4

С (NH₃)г / C общ. 12,9 12,1 11,5

С (NH₃)г / С (NH₃) р-р 13,1 12,8 13,2

Еще один пример. Хлороводород в воде практически полностью диссоциирован на ионы, тогда как в органических растворителях он находится в виде молекул. В этом случае отклонения от закона распределения становятся очень велики, что видно из приведенных ниже данных по концентрации хлороводорода в воде С₁ и в бензоле С₂:

С₁, моль/л 0,95 2,60 8,56 19,71

С₂, моль/л 4,94^. 10^-5 7,68 ^. 10^-4 2,50^. 10^-2 0,51

С₁ / С₂ 19^. 10³ 3,9 ^. 10³ 342 39

Все эти данные говорят о том, что при распределении между двумя фазами отношение концентраций строго одинаковых частиц (молекул, ионов, ассоциатов и т. д.) – постоянно.

Закон распределения не оговаривает ни природу фаз – важно лишь, чтобы фазы не смешивались, - ни время, нужное для распределения, но, разумеется, постоянство величины К будет достигнуто тогда и только тогда, когда между двумя растворами установится состояние равновесия.

Явление распределения вещества между двумя несмешивающимися фазами широко используется в химической практике при очистке веществ, разделении смесей, выделении вещества при анализе и т. д.

28.2 Процесс экстракции.

Рассмотрим подробнее наиболее известную область применения закона распределения – экстракцию, т.е. способ извлечения веществ из сложных систем (жидких, твердых или смешанных) обработкой их селективным (избирательным) растворителем, называемым экстрагентом.

Чаще всего экстрагент не растворяется в обрабатываемой системе, а является отдельной фазой. В результате экстракции образуются: экстракт – раствор извлеченных компонентов в экстрагенте, и рафинат – обработанная смесь, обедненная извлекаемыми компонентами. Весь процесс экстракции ведут в специальных аппаратах – экстракторах, различающихся как по конструкции, так и по принципу действия.

Принципиальная схема процесса экстракции имеет вид:

Дата добавления: 2014-01-04