Закон распределения. Экстракция.
Закон распределения имеет ряд важных применений. Наиболее важные из них-жидко-фазная хроматография и экстракция растворителем. Подробное обсуждение хроматографии проводится в разд. 6.3, поэтому здесь мы обсудим только экстракцию растворителем.
Экстракция растворителем
Две несмешивающиеся жидкости иногда используются как селективные растворители для компонентов какой-либо смеси. Такую смесь сначала встряхивают с двумя несмешивающимися жидкостями, а затем отделяют одну жидкость от другой. Каждый слой по нескольку раз подвергают экстракции с другим растворителем.
Такой способ используется для выделения солей урана из продуктов ядерного деления. Например, уранильную соль U02(N03)2 можно отделить от NaCl с помощью бутанола и воды. С этой целью может использоваться методика противоточной экстракции. Уранильная соль лучше растворима в бутаноле, a NaCl лучше растворим в воде. Один из растворителей пропускают над твердой смесью, находящейся в колонке или башне. Затем над смесью в противоположном направлении пропускают другой растворитель. Этот процесс повторяют несколько раз.
По-видимому, наиболее известным примером применения экстракции растворителем в лабораторной практике является экстракция эфиром. Она используется для извлечения продуктов органического синтеза из их водного раствора. Водный раствор встряхивают с диэтиловым эфиром в делительной воронке и после отстаивания слои разделяют (рис. 6.27). Это позволяет удалить из продукта неорганические примеси, растворимые в воде. Раствор может быть подвергнут многократному разделению. В конце концов эфир выпаривают, получая чистый органический продукт.
Эта методика удобна в тех случаях, когда продукт представляет собой летучее или термически неустойчивое вещество. В таких случаях выпаривание растворителя должно производиться при низкой температуре. Диэтиловый эфир имеет температуру кипения 34,5°С и поэтому является очень подходящим растворителем для такой цели, однако его можно применять только при условии, что в лаборатории нет открытого пламени! Повторные экстракции с использованием небольших порций растворителя более эффективны, чем однократное использование большого объема растворителя.
Осмос. Закон Вант-Гоффа.
Если система, разделенная мембраной, представляет собой растворы, в которых через мембрану способны проходить только молекулы растворителя, то свойства ее будут определяться разностью мольных долей (концентраций) растворителя по обе стороны мембраны.
Явление, связанное со способностью проходить через мембрану, в частности, только молекул растворителя, называется осмосом, а вызываемое им изменение давления по обе стороны мембраны – осмотическим давлением. Явление осмоса чрезвычайно разнообразно и во многом определяется природой мембраны и компонентов раствора.
По Вант-Гоффу осмотическое давление
раствора численно равно тому газовому
давлению, которое имело бы растворенное
вещество, будучи переведенным в
газообразное состояние в том же объеме
и при той же температуре. Поскольку
объем (разбавление) обратно пропорционален
концентрации, то закон Вант-Гоффа можно
записать в виде
