Nernstsches Verteilungsgesetz

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Das Nernstsche Verteilungsgesetz besagt Folgendes:

Wenn ein Stoff A die Möglichkeit hat, sich zwischen zwei nicht miteinander mischbaren, stark verdünnten Phasen (z. B. einer gasförmigen und einer flüssigen Phase oder zwei flüssigen Phasen) physikalisch zu verteilen:

A_\mathrm{Phase\ 1}\leftrightharpoons A_\mathrm{Phase\ 2} ,

so führt diese Verteilung wie bei einer chemischen Reaktion zu einem Gleichgewicht, welches durch die Beziehung

K=\frac{c_A(\mathrm{Phase\ 2})}{c_A(\mathrm{Phase\ 1})}

gegeben ist, wobei K der nernstsche Verteilungskoeffizient (Gleichgewichtskonstante) und cA die Konzentration des Stoffes in den jeweiligen Phasen ist. Für konzentrierte Lösungen wäre jedoch statt der Konzentration die Aktivität einzusetzen.

Der Physiker und Chemiker Walther Nernst stellte das Verteilungsgesetz im Jahre 1891 auf. Beim Extrahieren eines Stoffes entsteht aufgrund der Löslichkeit der miteinander nicht mischbaren Phasen eine Verteilung. Das Nernst'sche Verteilungsgesetz gilt also, wenn ein Stoff A in einem zweiphasigen System in beiden Phasen in gleicher Form vorliegt, und die zwei Phasen nicht miteinander mischbar sind. Die Grundlage für die Trennung von Stoffgemischen durch die Extraktion ist, dass sich verschiedene Stoffe zwischen zwei Phasen in unterschiedlichen Konzentrationen verteilen.

Der Verteilungskoeffizient wird üblicherweise in Tabellen für das System Oktanol/Wasser angegeben. Aufgestellt wurde das Nernstsche Verteilungsgesetz 1891 von Walther Nernst, nach dem es auch benannt ist. Es findet Anwendung beim Ausschütteln bzw. bei Extraktionen gelöster Stoffe aus Wasser mit Diethylether, Dichlormethan oder anderen organischen Lösungsmitteln, aber auch in der Pharmazie und Kosmetik bei der Ermittlung des optimalen Zusatzes von Konservierungsmitteln, die sich in Emulsionen besonders in der lipophilen Phase anreichern, aber nur in der hydrophilen Phase wirksam sind.

Literatur[Bearbeiten]

H. Elias, S. Lorenz, G. Winnen: Das Experiment: 100 Jahre Nernstscher Verteilungssatz, Chemie in unserer Zeit, 26. Jahrg. 1992, Nr. 2, S. 70, ISSN 0009-2851