Coeficiente de partição
O coeficiente de partição , geralmente denominado K ou P , é a razão das atividades químicas de um soluto entre duas fases . O termo coeficiente de partição que os cientistas de língua francesa às vezes usam é um anglicismo ( coeficiente de partição ).
Compartilhando entre duas fases
Definição
O coeficiente de partição é a constante de equilíbrio da reação:
, onde X é o soluto, e A e B as duas fases em que está em equilíbrio.
Portanto :
, onde um A e um B são as respectivas atividades químicas do soluto X nas fases A e B.
Para um determinado soluto e solventes , o coeficiente de partição depende apenas da temperatura , possivelmente da pressão , mas não dos volumes das soluções ou do método de preparação.
Este coeficiente é decisivo para extrações líquido-líquido , que consistem em passar um soluto de um solvente A onde é pouco solúvel para um solvente B onde é mais solúvel e / ou do qual pode ser separado mais facilmente, A e B não sendo miscível.
Caso de soluções diluídas
Para soluções diluídas, a atividade química, a , pode ser assimilada à concentração molar , C e, portanto, temos
, onde A e B são as duas fases consideradas.
é :
A massa total do soluto m 0 sendo constante,
portanto ,
de onde:
,
de onde obtemos:
Determinação de K
O coeficiente de partição é determinado experimentalmente medindo as concentrações das espécies em questão em cada uma das duas fases em equilíbrio, usando vários métodos de ensaio: gravimetria, titulação, espectrofotometria, cromatografia, etc.
Também podemos calcular um coeficiente de partição teórico correspondente à razão de solubilidades do soluto entre as duas fases:
No entanto, tal resultado só pode ser considerado satisfatório se a miscibilidade recíproca dos dois solventes for insignificante. Além disso, deve-se levar em conta que o coeficiente de partição das espécies em questão pode ser modificado pela presença de outros solutos em uma ou outra fase. Um coeficiente de partição teórico é, portanto, de pouco interesse na prática e é preferível determinar experimentalmente o coeficiente de partição em condições de operação para estar o mais próximo possível da realidade.
Caso especial de ácidos e bases fracos
No caso particular de ácidos e bases fracos, parcialmente ionizados em solução aquosa, o coeficiente de partição varia em função do pH da solução. De fato, o equilíbrio entre a fase aquosa e a fase orgânica só se estabelece com a fração não ionizada, sendo a fração ionizada solúvel apenas na fase aquosa. Em seguida, definimos um coeficiente de distribuição D levando em consideração o declínio da ionização. Este coeficiente depende do coeficiente de partição K, do K a do par ácido-base e da concentração de íons H 3 O + .
Para um ácido fraco do tipo HA:
![{\ displaystyle D = {\ frac {K} {1 + {\ frac {K_ {a}} {[H_ {3} O ^ {+}]}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ad40471a56fea417f332b7a695b0be3ff8e344f0)
Para uma base fraca tipo B:
![{\ displaystyle D = {\ frac {K} {1 + {\ frac {[H_ {3} O ^ {+}]} {K_ {a}}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d5200a25d864e0a6ede08bb346e7794a7aff2186)
Compartilhando entre dois streams
Em um enriquecimento de isótopos ou processo de destilação , o coeficiente de partição de uma operação elementar é a razão de massa entre o fluxo de entrada e a fração enriquecida do fluxo de saída.
Para uma operação elementar que realiza a separação de uma massa de entrada, de conteúdo , em uma massa de produto de saída de conteúdo e um resíduo de massa de conteúdo , o coeficiente de partição θ é definido por:
Simetricamente, (1-θ) é, portanto, a porcentagem do fluxo de massa de entrada que sai na forma esgotada.
A conservação do elemento concentrado ao passar pelo processo elementar requer que:
que significa
Deduzimos uma relação entre o coeficiente de partição e as diferenças nas concentrações:
Veja também
- Atividade química
- Fator de separação
- Transitoriedade
- Koc , coeficiente de partição carbono-água orgânico
- logP , logaritmo decimal do coeficiente de partição octanol-água
- Volatilidade (química)