Verteilungskoeffizient

Ein Verteilungskoeffizient gibt an, wie sich ein Stoff zwischen zwei nicht-mischbaren Phasen verteilt.

Klassifizierung

Flüssigkeit-Flüssigkeit

In einer Flüssigkeit können bei nicht mischbaren Stoffen zwei, selten mehrere, flüssige Phasen auftreten, die eine Mischungslücke (Flüssig-Flüssig-Gleichgewicht) ausbilden. Ein dritter Stoff, der in geringer Menge dazugegeben wird, löst sich in beiden Phasen zumeist in unterschiedlichem Maß.

$K_{L_1L_2} = \frac{c_{L_1}}{c_{L_2}}$

mit

K: Verteilungskoeffizient (oft auch als P bezeichnet, P steht für Partition Coefficient (engl.))
c_L1: Konzentration des dritten Stoffes in erster flüssiger Phase (alternativ: in der Oberphase)
c_L2: Konzentration des dritten Stoffes in zweiter flüssiger Phase (alternativ: in der Unterphase)

Der bekannteste Flüssig-Flüssig-Verteilungskoeffizient ist der Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient (K_OW), der die Verteilung einer Komponente zwischen einer wasserreichen und Octanol-armen sowie einer Octanol-reichen und wasserarmen Phase beschreibt. Ausgenutzt wird diese Verteilung bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion

Dampf/Gas-Flüssigkeit

Zwischen einem Dampf bzw. Gas und einer Flüssigkeit verteilt sich ein Stoff im Wesentlichen anhand seiner Löslichkeit in der Flüssigkeit.

Der wichtigste Vertreter dieser Gruppe ist der Luft-Wasser-Verteilungskoeffizient (K_AW, AW steht für Air-Water). Dieser Koeffizient beschreibt die Verteilung von Fremdgasen zwischen Luft und Wasser.

Feststoff-Flüssigkeit

Diese Klasse umfasst Boden-Wasser- oder Sediment-Wasser-Verteilungskoeffizienten (K_SW, SW steht für Soil-Water). Bei diesem Koeffizienten wird bestimmt, welche Mengen eines Stoffes sich an Boden- oder Sedimentteilchen adsorbieren oder von ihnen absorbiert werden.

Bestimmung

Die Verteilungskoeffizienten können durch das Messen der Konzentrationen in den einzelnen Phasen bestimmt werden oder durch quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (QSAR) näherungsweise berechnet werden.

Bedeutung

Wichtig sind Verteilungskoeffizenten überall dort, wo Phasengleichgewichte in heterogenen Systemen eine Rolle spielen, also z.B. technische Extraktionsverfahren oder bei der Bestimmung der Verbreitung chemischer Stoffe in biologischen Systemen im Rahmen der Pharmakokinetik.

Literatur

Edward J. Baum, „Chemical Property Estimation. Theory and Application.“, Lewis Publishers, 1998 (ISBN 0-87371-938-7)

Software

• Molecular Property Explorer