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Ley de Nernst...

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Ley de Distribución de Nernst. Cuando un soluto, a temperatura constante constante,, es añadido en dos solvente solventess inmiscibl encuentran en contacto entre sí, el soluto se distribuye entre los dos solve dife difere rent ntes es eq equi uili libr brio ioss de conc concen entr trac ació ión. n. Si

CA

y

CB

repr represe ese

concentraciones del primer y segundo solvente, entonces: CA CB

= k

La constante K es llamada el coeficiente de distribución o partición de entr en tr e los lo s do doss solvent solventes es a la te temper mperatur aturaa dada dada.. l valoorr de K depende depende d dee la n del soluto y el par de solventes. La ecuación anterior es la forma matem la Le y de #ist #istri ribu bu ción ción de $erns ernst, t, la cual establece ble ce que que a temperatur peraturaa constan constantt las diferentes cantidades de un soluto se pueden distribuir entre dos solventes inm in en contacto entre ellos, entonces la relación relación en equilibrio equilibrio entre la concentración concentración d en las dos capas es constante. sta ley funciona para soluciones ideales, no obstante obstante,, si la cantidad de soluto aña suficie suficientem ntemente ente pequeña, pequeña, entonces entonces el coefici coeficient ente e de distrib distribució uciónn es relat relat independiente de las concentraciones. Las precondiciones esenciales para la valid ley de distribución son: a. La ssolu oluci cióónn d deb ebee es estar tar diluida. uida. b. Los dos sol solvent ventes es debe debenn ser inmiscibl inmiscibles. es. La solubilidad ilidad mutua mutuall de los dos no debe afectar al soluto. Limitaciones de la Ley de Distribución de Nernst. La ley es v"lida sólo cuando el estado molecular del soluto es el mismo e solventes. Si el soluto pasa por un proceso de disociación o asociación e d l l l li  i l l i

Aplicaciones de la Ley de Distribución de Nernst %lgunas de las aplicaciones m"s importantes de esta ley son: 1. Complejidad Molecular del Soluto: #e los e&perimentos de distribución, e molecular del soluto en solventes puede ser determinado. Si la relación concentraciones del soluto en ambos solventes es constante, entonces el s C / C comporta normalmente en los dos solventes. Sin embargo, si el valor ' A B constante pero la ecuación CA CB ( 1−α)

) CA (1 −α) CB (1−α)

*esultan en un valor constante, entonces se puede concluir que el soluto pas proceso de disociación en el solvente + o en ambos solventes % y +. n el que la ecuación ´

k

=

CA 1

n

CB

uncione, el soluto es asociado en mol-culas dim-ricas en el solvente +. 2. Determinación de la Constante de Euilibrio: La ley de distribución p convenientemente utili!ada con -&ito en la determinación de la constante de equil

que la sal y los otros componentes son no solubles en el mismo, el e&perim distribución puede ser empleado en la evaluación de la constante de idrólisis. $. E%tracción de Sol&ente: /no de los usos m"s comunes del prin di st ribución es el de la e&tracción de un soluto de una solución mediante otro inmiscible. ste m-todo es generalmente empleado en el laboratorio y la indust laboratorio, el soluto es generalmente e&traído de una solución acuosa con la ayu solvente org"nico como el benceno, -ter, cloroformo, etc., los cu conocidos como solventes de e&tracción. /n solvente de e&tracción debe cumpli siguientes requerimientos: a. #ebe ser completamente inmiscible en el solvente original. b. l soluto debe ser m"s soluble en el solvente de e&tracción. c. l solvente de e&tracción debe ser lo suficientemente vol"til como para que pueda ser recuperado al calentar la solución en un baño maría. %l sacudir la solución que contenga el soluto con un solvente de e&t adecuado, dos capa! son formadas. Las capas son separadas y la capa n es destilada para obtener el soluto. La e&tracción con el solve e&tracción puede reali!arse de dos formas: a. /sando el volumen total del solvente en un lote. b. /sando fracciones del solvente y repitiendo el pro e&tracción un n0mero determinado de veces. n líneas generales se observa que la e&tracción por pasos presenta m"s venta1as que aquella eca en un solo paso.

etapa de e&tracción, entonces la concentración del soluto en el solv e&tracción es: W− W1 V1

6 la concentración del soluto en el solvente original W1 V0

ntonces, el coeficiente de distribución: K=

CSolventeOriginal CSolventede Extracción

W1 K=

V0 W−W 1

=

W1∙ V1

V0 ( W−W1 )

V1

) W1 =

K ∙V 0 ∙W V1 +K ∙V 0

n la segunda e&tracción, es usado el mismo volumen 25del solvent cantidad de soluto sobrante es 47entonces la cantidad e&traída es ( W − W ) 1

2

W2 =W

W2 =

(

(

K∙ V0 V1 +K ∙ V0

K ∙V0 V1 +K ∙ V0

)( ∙

K∙V0 V1 +K ∙V 0

)

)

2

Si el proceso de e&tracción se reali!a nveces, entonces al final de la e&tracción, la cantidad de soluto que permanece sin e&traer es dado po Wn =W ∙

(

K∙ V 0 V1 +K ∙V0

)

n

9or otro lado, si todo el volumen n25del solvente de e&tracción es usa  lote, la cantidad de soluto 4n que permanece sin e&traer es W 'n = W ∙

W 'n = W ∙

(

K ∙V0 nV1 +WD ∙ V0

)

( ) 1

+

1

nV1

K ∙ V0

atem"ticamente se puede demostrar que la e&tracción por pasos p mayores venta1as ante la que se reali!a en un solo paso, es decir 4n ecuación Wn =W ∙

(

K∙ V 0 V1 +K ∙V0

)

n

Si V1 K ∙ V0

=y

ntonces Wn =W ∙

(+) 1

1

n

y

&pandiendo Wn =W ∙

[

1 1

+ ny+

n (n− 1) 2

2

y

2

+…

]

#e forma similar, la ecuación Wn =W ∙

(

K∙ V 0 V1 +K ∙V0

)

n

9uede ser escrita como Wn =W ∙

(+ ) 1

1

n

ny

s obviamente claro que el denominador de la ecuación e&pandida es ma el de la ecuación anterior, por lo que se puede deducir que 4n es me 4n...