Трехкомпонентные системы. Закон распределения Нернста-Шилова

Экстракция

Экстракцией называют извлечение из многокомпонентного раствора одного или нескольких компонентов с помощью растворителя, обладающего избирательной способностью растворять только подлежащие экстрагированию компоненты.

Применяется в следующих случаях:

· при близких температурах кипения компонентов смеси;

· если компоненты чувствительны к высоким температурам и их нельзя разделить с помощью перегонки;

· когда необходимо выделить компонент из сильно разбавленных растворов.

Трехкомпонентные системы. Закон распределения Нернста-Шилова

Если в систему, состоящую из 2-х взаимно нерастворимых жидкостей, ввести третье вещество, растворимое в обеих жидкостях, то оно распределится между ними.

Рассмотрим 2-х компонентную систему, состоящую из воды и бензола, в которую будем вводить третий компонент (йод) в разных количествах.

Сначала введем m₁ йода, при этом будет происходить распределение данного компонента между водной и органической фазами: в водной фазе его концентрация будет C₁^в, в органической фазе – C₁^б.

Увеличим количество m₂ вводимого йода в ту же самую 2-х компонентную систему, тогда концентрации йода будут C₂^в и C₂^б.

Еще раз увеличим количество m₃ вводимого йода, тогда его концентрация в водной и органической фазах составит C₃^в и C₃^б соответственно.

Проведя экспериментальные и теоретические изучения этого явления, Нернст установил следующую закономерность, названную законом распределения Нернста-Шилова:

(1)

Отношение концентраций третьего компонента в двух равновесных жидких фазах является величиной постоянной при данной температуре и не зависит от концентрации вводимого компонента.

В такой форме закон распределения соблюдается лишь для идеальных и бесконечно разбавленных растворов. Поскольку при растворении происходят значительные изменения в строении вещества (диссоциация, ассоциация, сольватация и др.), то наиболее точную форму закона распределения предложил Шилов:

где B – распределяемый компонент между водной и органической фазами;

K – коэффициент распределения;

n – константа, зависящая от природы органического растворителя.