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Razão de distribuição em LLE

1890
  • Walther Nernst
Configuração de extração líquido-líquido demonstrando a taxa de distribuição em química analítica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

The distribution ratio (D) is a key equilibrium parameter in Extração 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 exemplo, para um ácido fraco HA, a fase aquosa contém tanto HA quanto sua base conjugada A⁻, enquanto a fase orgânica tipicamente contém apenas a forma neutra de HA. A razão de distribuição seria [latex]D = frac{[HA]_{org}}{[HA]_{aq} + [A^-]_{aq}}[/latex]. Como a concentração de A⁻ depende do pH da solução aquosa, a razão de distribuição D torna-se uma função do pH. Essa dependência é explorada em extrações por variação de pH, onde um soluto é extraído em um pH (onde D é alto) e removido do solvente em outro pH (onde D é baixo). O valor de D influencia diretamente a eficiência de extração (E), que é a fração do soluto transferida para a fase orgânica, dada por [latex]E = frac{D}{D + (V_{aq}/V_{org})}[/latex], onde V representa os volumes das fases. Portanto, o controle e a modelagem precisos de D são fundamentais para o projeto de processos de extração eficientes e em múltiplos estágios.

UNESCO Nomenclature: 2202
Química analítica

Tipo

Propriedade física

Interrupção

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • O trabalho de Josiah Willard Gibbs sobre termodinâmica química e a regra das fases.
  • Lei de Henry que descreve a solubilidade dos gases
  • Teoria de Arrhenius da dissociação eletrolítica
  • Lei de ação de massa de Guldberg e Waage

Aplicações

  • Projeto e otimização de colunas de extração industrial
  • Prever a eficiência dos processos de purificação farmacêutica
  • Ciências ambientais para modelagem do destino de poluentes em sistemas água-sedimento
  • projeto de processo hidrometalúrgico para recuperação de metais
  • desenvolvimento de métodos de separação em química analítica

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • 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 terras raras elementos
  • 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
Relacionado a: razão de distribuição, coeficiente de partição, Nernst lei de distribuição, extração líquido-líquido, extração por solvente, equilíbrio químico, dependência do pH, eficiência de extração, química analítica, hidrometalurgia.

Contexto histórico

Razão de distribuição em LLE

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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