Читайте также:
|
|
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЩЕСТВА В ДВУХ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ РАСТВОРИТЕЛЯХ. ЭКСТРАКЦИЯ
В смеси двух чистых жидкостей, нерастворимых или частично растворимых одна в другой, образуется два слоя, которые являются:
1) чистыми компонентами (несмешивающиеся)
2) растворами обоих компонентов различного состава (ограниченно смешивающиеся)
Если в такую систему добавить третье вещество, растворенное в обеих жидкостях (третий компонент), то после достижения равновесия этот третий компонент распределяется между обоими слоями, образуя растворы различной концентрации.
Условие равновесия - (1)
где и - химические потенциалы распределения третьего компонента в двух фазах (первой и второй)
Тогда (2)
где и - мольные доли распределяемого третьего вещества в 1-ой и 2-ой фазах
Получим после преобразования:
(3)
Следовательно, (4)
где Красп. – константа распределения, которая зависит от температуры
Для неидеальных растворов выразим ее через активность:
(5)
В предельно разбавленных растворах справедливо уравнение (4).
Если растворы достаточно разбавлены и подчиняются уравнениям предельно разбавленных растворов, то коэффициент распределения может быть также выражен через молярные концентрации:
(6)
При введении достаточного количества растворенного вещества в двухслойную систему получается два равновесных насыщенных раствора.
Тогда (7)
Закон распределения Нернста:
распределение каждого из растворенных веществ между двумя фазами определяется индивидуальным коэффициентом распределения, величина которого не зависит от присутствия других веществ.
На распределении вещества между двумя несмешивающимися растворителями основан метод экстракции. Экстракцией называется извлечение растворенного вещества из раствора при помощи другого растворителя (экстрагента), практически не смешивающегося с первым.
Экстракцию проводят несколько раз (для более полного извлечения растворенного вещества).
Вычислим массу mn, которая останется в растворе (1) после n экстракций одинаковыми объемами экстрагента. Пусть начальная масса компонента (2) в исходном растворе (1) составляет m0 и после первой экстракции осталось m1. Тогда при установлении равновесия между двумя растворителями для константы равновесия запишем:
(8)
(9)
где V1 – объем экстрагируемого раствора
V2 – объем экстрагента
После второй экстракции:
(10)
(11)
где m2 – масса вещества, которая осталась в растворе (1) после второй экстракции.
После n экстракций в первом растворе останется:
(12)
В каждой новой экстракции исследуемый раствор приводится в контакт со свежей порцией экстрагента. В химической технологии многократную экстракцию заменяют экстракцией в противотоке. Экстракция из водных растворов органическими растворителями широко применяется для концентрирования рассеянных элементов, разделения их и аналитического определения.
Пример: 1. В водных растворах солей Ga3+, In3+, Tl3+ в присутствии HBr образуются ацидокомплексы HMeBr4, которые хорошо экстрагируются диэтиловым эфиром.
2. распределение иода между водой и сероуглеродом и т. д.
Дата добавления: 2015-01-12; просмотров: 17 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |