Распределение вещества в двух несмешивающихся растворителях. Закон распределения Нернста-Шилова

В смеси двух жидкостей, нерастворимых или ограниченно растворимых одна в другой, образуются два слоя (или чистые компоненты, или растворы жидкостей).

Если в такую систему добавить третье вещество, растворимое в обеих жидкостях, то после достижения равновесия этот третий компонент распределится между обоими слоями, образуя растворы различной концентрации и отношение концентраций в обоих слоях будет постоянным при данной температуре. Это положение называют за коном распределения Нернста-Шилова.

В соответствии с этим законом справедливыми будут соотношения:

, (19)

, (20)

, (21)

. (22)

Константа распределения K зависит от температуры и природы веществ.

Из закона распределения Нернста-Шилова вытекает, что вещество, растворенное в одном растворителе, можно извлечь из раствора, добавляя к нему второй растворитель, несмешивающейся с первым. Такое извлечение растворенного вещества из раствора называется экстракцией.

Пример 5.3 Для системы (калиево–натриевый шпат) – (кальциево–натриевый шпат) определить содержание натриевого шпата в этих слоях и константу распределения.

Решение. Определим содержание натриевого шпата в слоях через его мольные доли:

,

где Alb (альбит, или натриевый шпат) – ; Or (ортоклаз, или калиевый шпат) – ; An (анортит, или кальциевый шпат) – .Константа распределения альбита между двумя равновесными слоями равна: .

Исследуя предварительно зависимость ln K от 1/ T для таких минеральных ассоциаций, можно затем по определенному значению K выяснить температуру образования данной ассоциации. Такие ассоциации по Т. Барту могут служить своеобразным геологическим термометром.