Рис. 76. Модель межфазного слоя в системе органическая кислота - вода
с константой равновесия
являе
тся
коэф
фициент распределения
После преобразования и логарифмирования уравнение (51) принимает вид:
Ура
внение
(53)
показывае
т, что коэффициент распределения катиона в значительной степени зависит от
концентрации
193
экстрагента и рН водной фазы, и, кроме того, отражает разность энергий
межмолекулярного взаимодействия веществ в фазах [55]:
где N
(0)
и N
(B)
- мольные доли компонента в органической и водной фазах, ∆G (о
- в ) - свободная энергия перехода веществ из одной фазы в другую.
Уравнение (52) обычно представляется [54] как суммарный процесс,
состоящий из двух стадий: диссоциации молекулы димера в органической фазе:
межфазного ионного обмена и образования соли в органической фазе:
Константа равновесия процесса экстракции - экстракционная способность -
выражается через константы равновесия этих стадий:
К = К
дисс
. • К
о б м .
,
(57)
где К
дисс
- константа диссоциации, характеризующая силу кислоты (рК
A
); К
обм.
-
константа обмена, описывающая энергетические
194
составляющие - разность энергий гидратации ионов водорода и катиона Ме
n+
, а
также энергию образования Me (HR
2
), в котором связи Me - HR
2
могут носить
ионный или ковалентный характер.
Уравнение (56) при известных К
дисс
и К
омб
. позволяет провести
сравнительную оценку экстракционных свойств органических кислот различных
типов, например, карбоновых и алкил- фосфорных.
Константу диссоциации органической кислоты можно увеличить введением
в структуру экстрагента индукционных заместителей (CI, Br, I, С
6
Н
5
и др.),
которые обладают значительной элекгронофильностью и вызывают смещение
типа С1 С(О) <— О <- Н. Увеличение плотности электронного облака вблизи ато-
мов кислорода группы -ОН и атома = О, участвующего в образовании
координационной связи, облегчает диссоциацию - ОН с отделением протона
(увеличивает К
дисс
.) с одновременным упрочнением связей аниона HR
-
2
с
катионом металла (К
0
б
м
. возрастает).
Использование смесей экстрагентов иногда приводит к резкому возрастанию
или снижению коэффициентов распределения целевого компонента между двумя
фазами. В этом случае принято говорить о синергетном эффекте, для расчета
которого используют формулу [272]:
ЭС = Кр / (Kpi + Кр
2
)
(58)
где Кр - общий коэффициент распределения; Кр
}
и Кр
2
- коэффициенты
распределения целевого компонента при использовании индивидуальных
экстрагентов.
Если ЭС > 1, то имеет место положительный синергетный эффект; если ЭС <
1 - отрицательный, а при ЭС = 1 синергетный эффект отсутствует.
195
Достарыңызбен бөлісу: |