Равновесия в системе жидкость - жидкость

Рассмотрим два случая равновесия в системе жидкость - жидкость.

Первый из них относится к смеси двух чистых жидкостей А и В, ограниченно растворимых друг в друге. При их смешении образуются два слоя, один из которых представляет собой раствор вещества В в жидкости А, а другой - раствор вещества А в жидкости В. Если с повышением температуры растворимость жидкостей друг в друге повышается, то наступает такая температура, при которой образуется гомогенная смесь. Она называется верхней критической температурой. Растворимость жидкостей друг в друге может также возрастать при понижении температуры, что приводит к появлению гомогенной смеси при нижней критической температуре. Возможно одновременное существование для системы верхней и нижней критических температур (система никотин - вода).

Особый интерес представляют системы жидкость - жидкость с растворенным в каждой из них веществом i. Ранее неоднократно отмечалось, что условием равновесного распределения вещества между двумя фазами является равенство химических потенциалов, т.е.

,

из чего следует

,

где К(Т) - константа распределениявещества между фазами.

Для разбавленных растворов активности можно заменить концентрациями. В этом случае их отношение описывается выражением:

.

Если вещество i в жидкостях состоит из разного числа первичных частиц (молекул), то переход его из одной жидкости в другую можно представить как своеобразную реакцию

, (8 - 26)

для которой условие равновесия принимает вид

. (8 - 27)

В уравнениях (8 - 26) и (8 - 27) k и l означают числа ассоциации, которые показывают, какое число первичных частиц содержит частица, присутствующая в данной жидкости. Например, в воде уксусная кислота состоит из одинарных молекулярных частиц, а в бензоле - из сдвоенных (СН₃СООН)₂, и число ассоциаций для воды равно 1, а для бензола равно 2.

Приняв , с приведенными выше приближениями получим общее уравнение распределения вещества между двумя фазами

. (8 - 28)

Уравнение (8 - 28) называется также уравнением Нернста - Шилова . Оно лежит в основе процесса экстракции - концентрирования веществ при переходе их из одной жидкости в другую.