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液液抽出液における分配比

1890
  • Walther Nernst
分析化学における分配比を示す液体-液体抽出のセットアップ。.

(画像はイメージです)

The distribution ratio (D) is a key equilibrium parameter in 液液抽出 (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.

例えば、弱酸HAの場合、水相にはHAとその共役塩基A⁻の両方が含まれますが、有機相には通常、中性のHAのみが含まれます。分配比は[latex]D = frac{[HA]_{org}}{[HA]_{aq} + [A^-]_{aq}}[/latex]となります。A⁻の濃度は水溶液のpHに依存するため、分配比DはpHの関数となります。この依存性はpHスイング抽出で利用され、溶質は1つのpH(Dが高い)で抽出され、別のpH(Dが低い)で溶媒から除去されます。Dの値は抽出効率(E)に直接影響します。抽出効率(E)は、有機相に移行する溶質の割合であり、[latex]E = frac{D}{D + (V_{aq}/V_{org})}[/latex]で与えられます。ここで、Vは相の体積を表します。したがって、Dの精密な制御とモデリングは、効率的な多段階抽出プロセスを設計する上で不可欠である。

UNESCO Nomenclature: 2202
分析化学

タイプ

物理的資産

混乱

増分

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ジョサイア・ウィラード・ギブスの化学熱力学と相律に関する研究
  • ヘンリーの法則(気体の溶解度を表す)
  • アレニウスの電解解離理論
  • グルドバーグとワーゲの質量作用の法則

アプリケーション

  • 工業用抽出カラムの設計と最適化
  • 医薬品精製プロセスの効率を予測する
  • 水・堆積物系における汚染物質の運命をモデル化するための環境科学
  • 金属回収のための湿式冶金プロセス設計
  • 分析化学分離法の開発

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • ai models that predict distribution ratios for novel molecules and solvent systems
  • on-line sensors for real-time measurement of d in industrial processes
  • tunable solvent systems where d can be controlled by light or electric fields
  • software for simulating multi-component extractions based on complex d models
  • high-throughput screening platforms to rapidly determine d for thousands of compounds
  • LLE systems for separating enantiomers using chiral complexing agents that modify d
  • using d values to design selective extraction of 希土類 要素
  • development of educational software to visualize the effect of ph on d
  • automated lab equipment for measuring d values with minimal human intervention
  • compiling extensive public databases of experimentally determined d values
関連: 分配比、分配係数、 ネルンスト 分配法則、液液平衡、溶媒抽出、化学平衡、pH依存性、抽出効率、分析化学、湿式冶金。

歴史的背景

液液抽出液における分配比

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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