289 [1024x768]

298

ROZTWORY I RÓWNOWAGI FAZOWF

nika w fazie a i 0, a a* i a_f są aktywnościami tego składnika w odpowiednich fazach. Po prostym przekształceniu otrzymujemy:

X.

(4.51)

W stałej temperaturze stosunek aktywności dodawanego do układu składnika w obu fazach jest wielkością stałą.

Dla roztworów doskonałych zamiast stosunku aktywności możemy wziąć stosunek stężeń:

K_c

(4.52)

Współczynnik podziału Nernsta

Wielkość ta (4.52) nosi nazwę współczynnika podziału Nernsta i jest używana dla celów praktycznych w przypadku roztworów rzeczywistych. Przez rozcieńczenie roztworów, wielkość K_e zbliża się do'termodynamicznej stałej K_m

lim — «= Kf =    (4.53)

^c-*o c_r

gdyż dla roztworów nieskończenie rozcieńczonych współczynniki aktywności dążą do jedności. Z porównania granicznej wartości Kf i K_c dla danego stężenia znajdujemy stosunek współczynników aktywności substancji w obu fazach.

Y*_

y$

Kf

K_c

(4.54)

Zjawisko podziału substancji między dwiema fazami ciekłymi ma duże znaczenie praktyczne w procesach wzbogacania i rozdzielania związków chemicznych. Metoda oparta na tym zjawisku nosi nazwę ekstrakcji. W metodzie tej wykorzystuje się możliwość doboru takiego rozpuszczalnika, dla którego współczynnik podziału danego związku względem esktrahowanego roztworu jest szczególnie korzystny. Idealnym rozpuszczalnikiem byłby taki, który ekstrahowałby w sposób selektywny tylko jeden składnik, tzn. kiedy współczynnik podziału dla tego składnika byłby niewspółmiernie duży w stosunku do pozostałych składników. Możliwości metody ekstrakcyjnej rozszerza się przez wielokrotne powtarzanie procesu podziału między dwie fazy. Wzrasta wtedy wydatnie wydajność procesu. Jako przykład niech posłuży proces ekstrahowania kofeiny z roztworu wodnego za pomocą eteru.

Przykład

Roztwór wodny zawiera 0,30 g kofeiny w 50 cm* roztworu. Poddano go wytrząsaniu z porcją 20 cm³ eteru etylowego do osiągnięcia równowagi w temp. 25^CC. lic kofeiny pozostanie