Legea de repartitie a lui Nernst. Echilibrul solutie-solutie

Legea de repartitie a lui Nernst. Echilibrul solutie-solutie

O substanta solubila in doi solventi nemiscibili intre ei se repartizeaza intre acestia, la punerea in contact a acestora. La echilibru se va stabili o anumita activitate a_2A a substantei in solventul A, respectiv a_2B in solventul B. Se considera conditia termodinamica de echilibru data de egalitatea potentialelor chimice ale substantei in cei doi solventi:

_{2A 2B} (5.88)

Daca solutiile sunt neideale, relatia (5.88) se poate scrie:

(5.89)

unde:      a_2A = activitatea solvatului in faza (solventul) A;

a_2B = activitatea solvatului in faza (solventul) B.

Prin aranjarea termenilor in relatia (5.89) rezulta:

(5.90)

La temperatura constanta:

(5.91)

Raportul activitatilor substantei in cei doi solventi este constant si egal cu constanta de repartitie (distributie) K.

Relatia (5.91) se numeste legea de repartitie (distributie) a lui Nernst (1891).

Daca solutiile sunt ideale, constanta de repartitie este egala cu raportul fractiilor molare ale substantei in cele doua faze:

(5.92)

Pentru solutii ideale diluate, legea lui Nernst devine:

(5.93)

unde:      c_2A = concentratia molara a substantei in solventul A;

c_2B = concentratia molara a substantei in solventul B;

Legea lui Nernst data de relatiile (5.91), (5.92) si (5.93) este valabila daca substanta (solvatul) nu isi modifica starea moleculara prin disocieri sau asocieri.

Repartitia intre doi solventi (echilibrul de distributie) isi gaseste o larga aplicare in procedeele de separare cum sunt absorbtia si extractia cu solventi. Extractia cu un solvent se foloseste cu scopul de a separa componentul dorit de alti componenti si de a-l concentra.

Un exemplu de extractie este cel al iodului din solutii apoase cu tetraclorura de carbon.

Extractia cu solventi este utilizata pentru separarea multor compusi organici, aflati in faza apoasa alaturi de alte substante, folosind pentru aceasta hidrocarburi lichide in care compusii organici sunt mai solubili ca in apa. In industria alimentara se folosesc astfel de extracte vegetale ca arome, esente.

Prima instalatie industriala pentru extractia hidrocarburilor aromatice din petrol cu dioxid de sulf lichid a fost realizata de L. Edeleanu (1908).