Экстракционное равновесие. Закон распределения Нернста-Шилова

Экстракция - совокупностьметодов,основаных на использовании различий в растворимости извлекаемого компонента в двух контактирующих несмешивающихся фазах (двух жидких или жидкой и твердой). В большинстве случаев в аналитической химии используют комбинацию двух контактирующих несмешивающихся фаз «органический растворитель – водный раствор разделяемых (извлекаемых) веществ». В таком случае говорят о жидкостной экстракции. Для экстрагирования подбирают такой органический растворитель, в котором определяемое вещество растворяется хорошо, а другие компоненты смеси практически не растворяются. Достоинства экстракционных методов:

простота

доступность

избирательность

возможность работать как с большими, так и с малыми концентрациями

быстрота проведения

дешевизна оборудования и т.д.

Рассмотрим распределение вешества А между двумя контактирующими несмешивающимися жидкими органической и водной фазами при постоянной температуре: А(водн) ↔ А(орг). Это равновесие будет характеризоваться константой равновесия Р, равной

где а(орг) и а(водн) - равновесные активности вещества А в органической и водной фазе соответственно. Величина Р в данном случае называется константой распределения (истинная термодинамическая), она постоянна при постоянной температуре для данной системы.

Учитывая, что активность равна произведению коэффициента активности на концентрацию

Если химическая природа вещества А одинакова в обеих жидких фазах и

, то

Эти формулы отражают закон распределения Нернста. Константа Р зависит от природы распределяемого вещества и жидких фаз и температуры. Чем больше Р, тем полнее органическое вещество извлекается из водного раствора в органическую фазу.

Из этих уравнений следует, что методом экстракции нельзя в равновесных условиях абсолютно полностью выделить вещество из водной фазы в органическую, поскольку равновесная концентрация вещества в водной фазе отлична от 0.