zum Directory-modus

Verteilungsgleichgewichte

Verteilungsgleichgewichte

Gibt man zu einem zweiphasigen System aus zwei nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten I und II einen in beiden Flüssigkeiten löslichen Stoff A, so verteilt sich A bis zur Einstellung eines Gleichgewichtszustandes:

A I A II

In diesem Gleichwichtszustand wechseln ebensoviele A-Moleküle von der Phase I nach II über wie in umgekehrter Richtung. Liegt A in beiden Phasen in gleicher Form vor, das heißt treten keine Dissoziationen oder Assoziationen auf und wird die Konzentration an A nicht zu hoch, so gilt das Nernst'sche Verteilungsgesetz (1891), das einen Spezialfall des Massenwirkungsgesetzes darstellt:

K = α = A I A II

Das Verhältnis der Konzentrationen wird als Verteilungskoeffizient bezeichnet und ist konstant und unabhängig von der Gesamtmenge an A. Wie alle Gleichgewichtskonstanten ist K allerdings temperaturabhängig und wird im übrigen durch die Eigenschaften der beiden Flüssigkeiten und des gelösten Stoffes bestimmt. Trägt man für verschiedene Gesamtmengen A die Gleichgewichtskonzentrationen der beiden Phasen gegeneinander auf, so erhält man die Verteilungsisotherme als Gerade mit der Steigung K.

Abb.1

Berechnungen von Konzentrationen oder Verteilungskoeffizienten können ebenso wie für andere Gleichgewichte durchgeführt werden.

Das Nernstsche Verteilungsgesetz gilt jedoch nicht für alle Verteilungsgleichgewichte. So ist für die Verteilung von Benzoesäure zwischen Wasser und Benzol das Konzentrationsverhältnis stark von der Gesamtmenge an Benzoesäure abhängig:

Tab.1
B (Wasser) [ mmolL-1 ] B (Benzol) [ mmolL-1 ] B (Benzol) B (Wasser) B 2 (Benzol) B (Wasser) 2
4,8836,47,50,764
8,0085,610,70,671
16,0033821,10,660
23,775331,80,670

Benzoesäure liegt in Wasser zum allergrößten Teil undissoziiert vor, assoziiert im unpolaren Lösungsmittel Benzol jedoch zu Doppelmolekülen:

B (Wasser) B 2 (Benzol)

Die Gleichgewichtsbeziehung folgt dann nicht der linearen Form des Nernstschen Verteilungsgesetzes, sondern lautet entsprechend der Gleichung

K= B 2 (Benzol) B (Wasser) 2
<Seite 1 von 5