\x22分配係數

某一種物質在兩種（有機溶劑、水）互不混溶的溶劑中有不同的溶解度。在一定溫度和一定pH條件下，在有機溶劑和水溶液中溶解度的比值為一常數，該常數稱分配係數。 它不因濃度的改變而改變。分配係數愈大，則愈有利於萃取，反之則不易於萃取。當對某物質萃取時，可根據其分配係數，選擇有機溶劑萃取分離。

基本介紹

• 中文名：分配係數
• 外文名：Partition coefficient
• 套用學科：環境工程
• 適用領域範圍：環境生態
• 溶劑：水和有機溶劑
• 特徵：常數

簡介

當一純化合物溶於一溶劑而同另一互不相混的溶劑混合振搖時，此化合物即分配於兩層溶劑里。當達到平衡狀態時，上層溶劑中所溶入的化合物濃度同下層的濃度之比，稱為該化合物在這兩種溶劑中的分配係數。一般的分配係數是僅對稀溶液而言的，因為只有當溶質濃度低時，分配係數才不受濃度的影響；只有在稀溶液中，混合溶質的各成分才有一定的分配係數，而彼此互不影響。分配係數並不與溶質在兩溶劑中的比較溶解度成正比例，因為溶解度必須在飽和狀態下。

基本原理

當溶質A溶於兩種共存的互不相混的溶劑時，設一種溶劑為水，另一種為有機溶劑，當達到平衡時，A在這兩種溶劑中的濃度的比值（嚴格說應為活度比）在一定溫度下為一常數，稱為分配係數，用K_D表示。

K_D=A_有/A_水

式中 [A_有]——溶質A在有機相中的平衡濃度；

[A_水]——溶質A在水相中的平衡濃度。

上述規律稱為分配定律，它是萃取分離的基本定律。分配係數K值越大，越容易用萃取法分離。

分配係數的測定

注意事項

① 從容器壁中溶出離子。在測定分配係數的實驗中，常常在酸性溶液中使用稀薄離子溶液（各離子濃度是10^-4mol/L或10^-3mol/L以下）。因此在使用玻璃容器進行實驗時，需要注意從玻璃中溶出的Na。使用的玻璃容器需要預先用2 mol/L的硝酸溶液浸泡，使容器壁轉化為氫離子型後使用。移液管等玻璃器具也需要用酸清洗浸泡後使用。為避免Na的污染，用同樣方法處理聚乙烯塑膠試驗容器也是有效的。

② 確認平衡。在低濃度溶液中進行離子交換實驗時，常常需要很長時間讓反應達到平衡（甚至有反應1個月的例子）。因此，先進行預備實驗求出達到平衡所需的時間，然後再進行分配係數的測定實驗。

測定方法

① 分配係數的測定。以H鹼金屬離子交換反應為例說明分配係數的測定法。首先，將離子交換材料裝入柱子中，流經酸溶液使交換材料轉化為氫離子型。取0.1 g氫離子型的離子交換材料裝入帶蓋子的聚乙烯管，加入用硝酸調節酸濃度後的（10^-4mol/L LiNO₃+10^-4 mol/L NaNO₃ + 10^-4mol/L KNO₃ + 10^-4mol/L RbNO₃ + 10^-4mol/L CsNO₃）混合溶液10 cm³。在一定時間內慢慢晃動直至反應達到平衡。用原子吸光法測定原液和平衡後上部澄清液中的金屬離子濃度。通過離子交換實驗前後金屬離子濃度的變化計算交換材料中的金屬離子含量，再通過以下公式計算分配係數：

K_d（cm³/g）=交換材料中的離子含量（mol/g）/溶液中的離子濃度（mol/cm³）

當50%的離子被交換材料吸附時，分配係數為100 cm³/g。用中和滴定法確定溶液的酸濃度，對低濃度的酸溶液測定其pH值。

② 弱酸性離子交換材料的分配係數。對於弱酸性離子交換材料，因為在酸性範圍內幾乎不進行離子交換，所以必須在中性至弱鹼性範圍內測定分配係數。在這種情況下，把鹼金屬硝酸鹽的一部分用鹼金屬氫氧化物代替可以提高溶液的pH值，由此求出分配係數。