Bartosz Puchalski 1.XII.2004

Ćwiczenie 12

Wyznaczanie współczynnika podziału.

Prawo Nernsta.

Prawo Nernsta mówi o tym, że kiedy do układu dwóch praktycznie nie mieszających się cieczy dodamy trzeciego składnika rozpuszczającego się w obu cieczach, wtedy stosunek stężeń tego składnika w dwóch fazach ciekłych będzie określony wzorem:

;gdzie c₁ i c₂ - stężenia składnika w dwóch fazach ciekłych, k - współczynnik podziału. K jest niezależne od stężenia, natomiast zmienia się z temperaturą. Ta zależność jest słuszna dla roztworów o małym stężeniu. Dzięki temu prawu podziału możemy rozdzielać mieszaniny dzięki ekstrakcji. Ekstrakcja jest to szeroko stosowana w przemyśle oraz praktyce laboratoryjnej metoda wyodrębniania, pewnych określonych składników z mieszanin ciekłych lub stałych przy użyciu odpowiednio dobranych, selektywnych rozpuszczalników o różnej zdolności rozpuszczania poszczególnych składników lub określonych ich grup. Możemy wyliczyć ile substancji ekstrahowanej, po przeprowadzeniu n ekstrakcji przy użyciu za każdym razem l ml rozpuszczalnika z wzoru:

;gdzie a - ilość gramów rozpuszczonej substancji, a_n - ilość substancji pozostała w fazie 1 (tej z której ekstrahujemy), v - objętość roztworu zawierającego substancję ekstrahowaną (faza 1), k - współczynnik podziału. Jeżeli podziałowi pomiędzy dwa rozpuszczalniki ulega substancja AB, która w rozpuszczalniku 1 ulega dysocjacji, wtedy ustala się równowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi a jonami w fazie 1 jak i równowaga podziału cząsteczek, które nie uległy dysocjacji pomiędzy obie fazy. Prawo podziału można wtedy zapisać jako:

;gdzie α - stopień dysocjacji substancji AB w fazie1, c₁ i c₂ - analitycznie oznaczone stężenia substancji rozpuszczonej w obu fazach. Jeżeli ulegająca podziałowi substancja AB w rozpuszczalniku 1, występuje w postaci cząsteczek pojedynczych, a w drugim ulega asocjacji do postaci (AB)_n, ustala się równowaga pomiędzy AB i (AB)_n w fazie 2 i równowaga podziału niezasocjowanych cząsteczek pomiędzy fazy 1 i 2. Prawo podziału przybiera wówczas postać:

;gdzie β - stopień asocjacji substancji AB w fazie2, c₁ i c₂ - analityczne stężenie substancji rozpuszczonej w fazie 1 i 2.

Literatura:

L. Sobczyk, A. Kisza, K. Gatner, A. Koll „Eksperymentalna chemia fizyczna” PWN Warszawa 1982 str. 249-262

Praca zbiorowa „Chemia Fizyczna” PWN Warszawa 1963 str. 453 - 454

K. Pigoń, Z. Ruziewicz „Chemia fizyczna” PWN Warszawa 1980 str. 198-200

Ceynowa,M. Litowska, R. Nowakowski, J. Ostrowska - Czubenko „Podręcznik do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej” WUMK - 1999; str. 110 - 115

Substancje chemiczne stosowane w zadaniu:

alkohol n - amylowy 71-41-0

n - butanol 71-36-3

toluen 108-88-3

roztwór kwasu octowego

roztwór kwasu chlorooctowego

roztwór kwasu mrówkowego

roztwór kwasu propionowego

Oświadczam, że zapoznałem się z kartami charakterystyk w/w substancji i znane mi są właściwości tych substancji, sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach.

Celem tego ćwiczenia jest zastosowanie prawa podziału do ekstrakcji danych substancji z ich roztworów.

---