Закон распределения

Если какое-либо вещество растворимо в двух несмешивающихся жидкостях, то при его растворении в смеси двух таких жидкостей оно само распределяется между ними. Отношение, в котором происходит это распределение, определяется законом распределения. Он утверждает, что растворимое вещество распределяется между двумя несмешивающимися жидкостями в постоянном отношении концентраций, не зависящем от количества добавляемого растворимого вещества.

Закон распределения основан на экспериментальных наблюдениях. Рассмотрим, например, распределение иода между двумя несмешивающимися растворителями -водой и тетрахлорометаном (рис. 6.25). Если встряхивать иод с этими двумя растворителями, часть его растворится в воде, а часть в тетрахлорометане CCl4. в конце концов в системе устанавливается динамическое равновесие. При этом скорость, с которой иод переходит из CCl4 в воду, уравнивается со скоростью, с которой иод переходит из воды в CCl4.

Независимо от того, какое количество иода используется в этом эксперименте, окончательное отношение концентраций оказывается постоянным. Полученная постоянная называется коэффициентом распределения К.

При 25°С значение постоянной К для рассматриваемого равновесия равно 85. Это означает, что концентрация иода в CCl4 в 85 раз больше, чем в воде. Столь большое различие объясняется тем, что иод является неполярным растворяемым веществом. Поэтому он гораздо лучше растворим в неполярных растворителях, подобных CCl4, чем в полярных, подобных воде. Коэффициент распределения иода в бензоле и воде достигает 400.

Закон распределения выполняется лишь при определенных условиях, а именно: 1) при постоянной температуре; 2) при достаточном разбавлении обоих растворов; 3) при условии, что растворенное вещество не реагирует, не ассоциирует и не диссоциирует в обоих растворителях.

Например, коэффициент распределения для бензойной кислоты в бензоле и воде возрастает при повышении концентраций в обоих слоях. Это обусловлено образованием димеров бензойной кислоты в слое бензола. Образование димеров происходит вследствие возникновения водородных связей между двумя молекулами бензойной кислоты (рис. 6.26, а также материал гл. 2 и 3).

(4)

 

 

Оглавление: