ГЛАВА 11 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕТЬЕГО КОМПОНЕНТА МЕЖДУ ДВУМЯ НЕСМЕШИВАЮЩИМИСЯ ЖИДКОСТЯМИ. ЭКСТРАКЦИЯ

11.1. ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕРНСТА

Пусть имеется равновесная бинарная система, состоящая из двух слоев практически несмешивающихся жидкостей при данной посто- янной температуре, например, из воды и органического растворителя (хлороформ CHCl₃, тетрахлорид углерода СС1₄, бензол С6Н6 и др.). Введем в эту систему третий компонент в сравнительно небольших количествах - меньших, чем количества обеих жидкостей. Растворимость третьего компонента в обеих контактирующих жидкостях различна, поэтому после установления равновесия в системе равновесная концентрация третьего компонента в разных жидких слоях неодинакова.

Рассмотрим межфазное равновесие в том случае, когда одна жидкая фаза - органическая жидкость, а вторая - водная фаза. Третий компонент распределяется между обеими жидкими фазами, образуя водный раствор и раствор в органической фазе.

При равновесии в соответствии с общими термодинамическими условиями равновесия при постоянной температуре химический потенциал μ распределяемого вещества А в обеих жидких фазах оди- наков:

где μ? - стандартный химический потенциал данного вещества, а - его активность, R - универсальная газовая постоянная, Т - температура. Следовательно, для обеих равновесных фаз имеем:

при Т = const.

Соотношение (11.2) отражает закон распределения, а величина К называется константа распределения. К - истинная термодинамическая константа (выраженная через равновесные активности), зависящая только от природы данной системы и от температуры.

Учитывая, что активность а растворенного вещества равна произведению коэффициента активности γ этого вещества на его концентрацию с, то есть а = γ С, можно записать:

Если химическая природа вещества А одинакова в обеих равновесных жидких фазах (а именно для такого случая и справедлив закон распределения), то коэффициенты активности вещества А в обеих жидких фазах могут быть приблизительно одинаковыми: γ_орг. = γ_водн , хотя в общем случае это необязательно. При таком условии