wymaganiaf bmp

Po przekształceniu wyrażenia (3.39) otrzymujemy wzór pozwalający obliczyć u | -liczbo gramów substancji, która pozostała w fazie wodnej:

(3.40)

Po drugiej ekstrakcji taką samą objętością rozpuszczalnika organicznego V_t, w fazie wodnej pozostanie a₂ gramów substancji:

(3.41)

Po n ekstrakcjach taką samą objętością rozpuszczalnika organicznego , w roztworze wodnym pozostanie a_n gramów substancji:

Z ostatniego wzoru wynika, że o efektywności ekstrakcji decyduje: wartość współczynnika k, objętość V] i wartość n, czyli liczba powtórzeń ekstrakcji. Poniżej udowodniono, że efektywniejsze jest podzielenie dużej objętości rozpuszczalnika na kilka mniejszych porcji i przeprowadzenie kilkakrotnej ekstrakcji niż użycie go w całości do jednej ekstrakcji.

Załóżmy, że przeprowadzamy jednokrotną ekstrakcję dużą porcją rozpuszczalnika Vj i równolegle dwukrotną - porcjami dwukrotnie mniejszymi Vi/2 (oczywiście Vj/2 + Vj/2 = V\). W przypadku ekstrakcji jednokrotnej objętością V_{ w fazie wodnej pozostaje aj gramów substancji, określone wzorem (3.40). Jeżeli prawą stronę równania (3.40) pomnożymy i podzielimy przez iloczyn 4V (gdzie V - objętość fazy wodnej) otrzymamy wzór (3.43):

(3.43)

a\ =a-r

4kV,V+4V²

Po dwukrotnej ekstrakcji dwukrotnie mniejszymi porcjami rozpuszczalnika V_XH w fazie wodnej pozostaje a₂ gramów substancji określone wzorem (3.44) (uzyskanym na podstawie wzoru 3.42):

(3.44)

02 = a

Po podniesieniu do kwadratu prawej strony równania (3.44) i po przekształceniu, otrzymujemy wzór (3.45):

(3.45)

4V²

“² <ł*:²V'₁²+4JtV₁V+4V²

Z porównania wzorów (3.43) i (3.45) wynika, że mianownik równania (3.45) jest większy o wyraz k²Vj² od mianownika równania (3.43). Stąd wniosek, że a₂ < < aj, a więc ekstrakcja dwukrotna (ogólnie - wielokrotna) mniejszymi porcjami rozpuszczalnika organicznego jest bardziej efektywna (mniej substancji pozostaje w fazie wodnej) niż jednokrotna większą objętością. Bardziej celowe jest więc przeprowadzenie większej liczby ekstrakcji mniejszymi porcjami rozpuszczalnika niż odwrotnie.

Opierając się na prawie podziału Nemsta można zbadać wiele złożonych równowag chemicznych w roztworach, często trudno dostępnych dla badań innymi metodami. Umożliwia ono także znalezienie najlepszych warunków ekstrakcji różnych substancji za pomocą odpowiednio dobranych rozpuszczalników. Jest wykorzystywane w ekstrakcji frakcjonowanej (gdy w roztworze mamy kilka substancji, które chcemy rozdzielić, to dobieramy kolejno rozpuszczalniki tak, aby w każdym z nich jedna z substancji rozpuszczała się znacznie lepiej niż pozostałe), chromatografii cienkowarstwowej i chromatografii gazowej.

Ćwiczenie 3-1

Wyznaczanie współczynnika podziału kwasu octowego w układzie dwóch nie mieszających się cieczy

Cel ćwiczenia

Poznanie metody wyznaczania współczynnika podziału substancji między dwie nie mieszające się ciecze.

Wymagania kolokwialne

Prawo podziału Nemsta. Modyfikacje prawa w przypadku substancji ulegających asocjacji lub dysocjacji w jednej z faz. Zastosowania prawa podziału Nemsta. Metody określania stężenia substancji w roztworach.

Aparatura i materiały

5 kolb stożkowych lub zlewek na I00 cm³, 10 kolb stożkowych z korkami szlifowymi na 100 cm³, 2 pipety na 20 cm³, 2 pipety na 2 cm³, biureta na 50 cm³, alkohol amylowy (1-penta-