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Relación de distribución en LLE

1890
  • Walther Nernst
Configuración de extracción líquido-líquido que demuestra la relación de distribución en química analítica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

The distribution ratio (D) is a key equilibrium parameter in Extracción líquido-líquido (LLE), defined as the total analytical concentration of a solute in the organic phase divided by its total concentration in the aqueous phase. [latex]D = \frac{[S]_{org,total}}{[S]_{aq,total}}[/latex]. Unlike the partition coefficient (K_D), D accounts for all species of the solute, including dissociated or complexed forms, making it pH-dependent.

The distribution ratio, D, is a pragmatic and essential measure for quantifying the effectiveness of a liquid-liquid extraction process under specific conditions. It is distinct from the more fundamental partition coefficient, [latex]K_D[/latex], which describes the distribution of a single, specific chemical species between the two phases ([latex]K_D = \frac{[S]_{org}}{[S]_{aq}}[/latex]). The distribution ratio, D, considers the total concentration of the solute in all its possible forms (e.g., ionized, neutral, complexed) in each phase. This is particularly important for solutes that can undergo chemical reactions like acid-base dissociation or complexation.

Por ejemplo, para un HA ácido débil, la fase acuosa contiene tanto HA como su base conjugada A-, mientras que la fase orgánica contiene típicamente sólo la forma neutra HA. La relación de distribución sería [latex]D = \frac{[HA]_{org}}{[HA]_{aq} + [A^-]_{aq}}[/latex]. Dado que la concentración de A- depende del pH de la solución acuosa, la relación de distribución D se convierte en una función del pH. Esta dependencia se aprovecha en las extracciones por oscilación del pH, en las que un soluto se extrae a un pH (en el que D es alto) y se separa del disolvente a otro pH (en el que D es bajo). El valor de D influye directamente en la eficacia de extracción (E), que es la fracción de soluto transferida a la fase orgánica, dada por [latex]E = \frac{D}{D + (V_{aq}/V_{org})}[/latex], donde V representa los volúmenes de fase. Por tanto, el control preciso y la modelización de D son fundamentales para diseñar procesos de extracción eficientes y multietapa.

UNESCO Nomenclature: 2202
– Química analítica

Tipo

Propiedad física

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Los trabajos de Josiah Willard Gibbs sobre la termodinámica química y la regla de las fases
  • Ley de Henry que describe la solubilidad de los gases
  • Teoría de la disociación electrolítica de Arrhenius
  • ley de acción de masas de guldberg y waage

Aplicaciones

  • Diseño y optimización de columnas de extracción industrial
  • Predicción de la eficiencia de los procesos de purificación farmacéutica
  • Ciencia ambiental para modelar el destino de los contaminantes en sistemas agua-sedimento
  • Diseño de procesos hidrometalúrgicos para la recuperación de metales
  • desarrollo de métodos de separación de química analítica

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Modelos de IA que predicen relaciones de distribución para nuevas moléculas y sistemas de solventes.
  • Sensores en línea para la medición en tiempo real de d en procesos industriales
  • Sistemas de disolventes ajustables donde d puede controlarse mediante luz o campos eléctricos
  • Software para simular extracciones multicomponentes basadas en modelos d complejos
  • Plataformas de cribado de alto rendimiento para determinar rápidamente la d de miles de compuestos
  • Sistemas LLE para separar enantiómeros utilizando agentes complejantes quirales que modifican d
  • using d values to design selective extraction of tierras raras elementos
  • Desarrollo de software educativo para visualizar el efecto del pH en d
  • Equipo de laboratorio automatizado para medir valores d con mínima intervención humana
  • compilar extensas bases de datos públicas de valores d determinados experimentalmente
Relacionado con: coeficiente de distribución, coeficiente de partición, Nernst ley de distribución, LLE, extracción con disolventes, equilibrio químico, dependiente del pH, eficacia de la extracción, química analítica, hidrometalurgia.

Contexto histórico

Relación de distribución en LLE

1888
1889
1890
1890
1895
1895
1899
1887
1889
1890
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1895
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1896
1900

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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