پرسش

سلام وخسته نباشید
سئوالی داشتم در مورد ضریب توزیع یا ثابت توزیع که چیست و چگونه تعیین می شود ؟
یا انحلال جسم بین دو جسم غیر قابل حل

پاسخ

نسبت غلظت ماده حل شده در فاز استخراج کننده یا فاز ثانویه به غلظت ماده حل شده در فاز اولیه را ضریب توزیع(KD)گویند.
ضریب تقسیم یا ضریب توزیع، اصطلاحی است که در یکی از روشهای جداسازی به نام استخراج وجود دارد.
استخراج یعنی انتقال یک ماده حل شده از یک فاز به فاز دیگر؛ فاز ترکیب یا محلولی است که همه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در سرتاسر آن یکسان بوده و به طور آشکارا از ترکیب ویا محلول دیگر قابل تمیز باشد. مثلا آب نمک و نفت شامل دو فاز مایع است ( یکی فاز نفت و دیگری فازمحلول نمک) و یا مخلوط فوق اشباع آب قند شامل دو فاز است( یکی فاز مایع آب قند و دیگری فاز جامد قند ته نشین شده)ویا آب یخ شامل دو فازاست( یکی آب مایع و دیگری فاز جامد یخ).
در عمل استخراج ماده حل شده در یک فاز با اضافه شدن حلال مناسب و غیر قابل اختلاط با فاز اول وارد فاز دوم می شود ( حلال جدید) و از مخلوط اولیه جدا می شود؛ به شرط اینکه قابلیت انحلال ماده حل شده در فاز دوم بیشتر از فاز اول باشد.
اگر ماده ای از فاز جامد به داخل فاز مایع استخراج شود ، استخراج را جامد – مایع می گوییم؛مانند تهیه چای.در این مثال ماده حل شده (ماده رنگین چای) در داخل برگ چای محلول است(فاز جامد) پس از ریختن آب جوش چون قابلیت انحلال این ماده در آب بیشتر است وارد آب جوش شده و محلول رنگی می سازد.( فاز مایع)

انتقال یک جسم از فاز مایع به مایع دیگر را استخراج مایع – مایع گویند. حذف ید از آب به وسیله تتراکلرید کربن نمونه ای از استخراج مایع – مایع است. ید به مقدار کم در آب حل می شود ولی قابلیت انحلال آن در تتراکلرید کربن بسیار بیشتر است در حالی که آب و تتراکلرید کربن قابل اختلاط نیستند. وقتی تتراکلرید کربن به مخلوط آب و ید اضافه می کنیم پس از به هم زدن درصد زیادی از ید حل شده وارد فاز تتراکلرید کربن می شود.
نسبت غلظت ماده حل شده در فاز استخراج کننده به غلظت ماده حل شده در فاز اولیه را ضریب توزیع(KD)گویند.

غلظت همان ماده در فاز اولیه/ غلظت ماده حل شده در فاز= ضریب تقسیم KD

هرچه ضریب توزیع یک ماده در حلال فاز استخراج کننده بیشتر باشد بازده عمل بیشتر است.
البته این K خود یک معادله ی پیچیده دارد که چون همه ی پارامترهای آن ثابت است به کل آن K گفته می شود و توضیح در مورد آن از حوصله ی این بحث خارج است. (البته چنانچه به این موضوع علاقه مند باشید، با ما مشاوره نمایید).
عوامل تعیین کننده ی ضریب توزیع:
نحوه ی توزیع ذرات بین دو فاز به عوامل زیادی بستگی دارد. این امر متبط با برهمکنشهای بین ماده ی تقسیم شده و اجزای هر فاز بوده و شامل فرآیندهای پیچیده ای شامل پیوندهای هیدروژنی، برهمکنشهای بارها، نیروهای واندروالس، برهمکنشهای آبگریزی و اثرات فضایی است. بنابراین نوع فازها و مواد تشکیل دهنده ی فازها، اندازه و خواص شیمیایی مولکولها یا ذرات تقسیم شده همه و همه دارای اهمیت می باشند. برای ذرات، درواقع سطح انها است که با اجزاء فازها در تماس هستند. بنابراین نحوه ی تقسیم یک فرآیند وابسته به سطح است. از آنجا که یونهای یک نمک کشش و تمایلات متفاوتی برای دو فاز دارند، یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین فازها به وجود می آید و همین امر یک اثر قوی روی جدایش مولکولها با ذرات باردار بین فازها دارد.
اندذازه ی مولکولها، وزن مولکولی پلیمرهای فازی (در صورتیک یکی از اجزای تشکیل دهنده ی سیستم دو فازی پلیمر باشد)، ترکیب فازها، خصوصیات سطحی ذرات توزیع شده، ترکیب یونی سیستم، pH محلول ، خواص قطبی اجزا، دما و ... از جمله عوامل موثر بر روی ضریب توزیع می باشد.

پیروز و سربلند باشید.