分配系数的计算公式
分配系数的计算公式:K=c=kVmVsm,分配系数是指在一定温度下,达到分配平衡时某一物质在两种互不相溶的溶剂中的活度(常近似为浓度)之比,为一常数,分配系数可用于表示该物质对两种溶剂的亲和性的差异。
对分配系数的测定可提供该物质在环境行为方面许多重要的信息。常用的溶剂体系是由水和一种与水不互溶的有机溶剂组成,如正辛醇-水体系,所得的分配系数称为辛醇-水分配系数。用辛醇是因为该体系近似于体内脂细胞膜胞质溶胶体系对有机物的分配。土壤化学研究中,固-液相分配系数指体系达到平衡状态时溶质在固液两相中的浓度比值,它可反映养分元素或其他化学物质在两相中的迁移能力及分离效能·可用于研究土壤中元素或化合物的生物有效性。
分配系数的计算公式是什么?
分配系数的计算公式:K=kVm。某一种物质在两种(有机溶剂、水)互不混溶的溶剂中有不同的溶解度。在一定温度和一定pH条件下,在有机溶剂和水溶液中溶解度的比值为一常数,该常数称分配系数。分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关,也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中,K有不同的概念:吸附色谱法为吸附系数,离子交换色谱法为选择性系数 (或称交换系数),凝胶色谱法为渗透参数。但一般情况可用分配系数来表示。 在条件(流动相、固定相、温度和压力等)一定,样品浓度很低时(Cs、Cm很小)时,K只取决于组分的性质,而与浓度无关。这只是理想状态下的色谱条件,在这种条件下,得到的色谱峰为正常峰。在许多情况下,随着浓度的增大,K减小,这时色谱峰为拖尾峰;而有时随着溶质浓度增大,K也增大,这时色谱峰为前延峰。因此,只有尽可能减少进样量,使组分在柱内浓度降低,K恒定时,才能获得正常峰。 在同一色谱条件下,样品中K值大的组分在固定相中滞留时间长,后流出色谱柱;K值小的组分则滞留时间短,先流出色谱柱。混合物中各组分的分配系数相差越大,越容易分离,因此混合物中各组分的分配系数不同是色谱分离的前提。 在HPLC中,固定相确定后,K主要受流动相的性质影响。实践中主要靠调整流动相的组成配比及pH值,以获得组分间的分配系数差异及适宜的保留时间,达到分离的目的。 非离子性有机物可通过溶解作用分配到土壤有机质中,并经过一定时间达到分配平衡,此时有机物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数。
分配系数的影响因素
微量元素分配系数受体系成分、温度、压力、氧逸度等因素影响。1.体系化学成分的影响分析微量元素分配系数的资料可以发现:不同成分体系中,某一微量元素对同一种矿物的分配系数有较大的差别。实际上,体系成分对微量元素分配系数的影响包括两个方面:既有矿物自身成分的影响,也有与其平衡的熔体成分的影响。研究证明,Sr在斜长石与熔体间的分配系数随斜长石Na的含量增高和熔体酸性增强而增大(Sun等,1974)。哈特等证明,Ni在橄榄石与熔体间的分配系数随熔体的Fe/Mg比值增高而增大。因此,在使用分配系数时,必须注意所研究的体系成分是否与测定该分配系数的体系成分相近。2.温度对分配系数的影响由热力学可知,分配系数与温度的关系如下:地球化学原理(第三版)若温度变化不大,ΔH可视为常数时,上式积分后得到:地球化学原理(第三版)因此,若温度变化不大,ΔH可视为常数时,则分配系数与温度的倒数呈线形关系,这种函数关系是设计微量元素地质温度计的理论基础。温度对分配系数的影响在很大程度上取决于元素和矿物的不同。例如,温度对于Sr在单斜辉石与熔体之间的分配系数的影响在1100~1200℃范围内就相对小些(Shimizn,1974;Sun and Williams et al.,1974),而Sr在斜长石和熔体间的分配系数在1200~1300℃温度范围内相对变化可达约70%(Weill等,1973;Sun and Williams et al.,1974)。因此,使用分配系数时,应尽量保证所研究体系与分配系数测定体系的条件相近。3.压力对分配系数的影响一般情况下,压力对微量元素的分配系数影响较小,因为微量元素在熔体和矿物相分配引起相的体积变化是极小的。例如,已有实验提供有关K、Rb、Sr和Ba在单斜辉石与熔体之间的分配系数随压力变化的证据,但该效应似乎显得过小。实验研究还初步表明,Th和U在透辉石和熔体间的分配系数(Seitz,1973)及REE(稀土元素)在石榴子石和单斜辉石间的分配系数在误差范围内似乎不受压力的影响。然而,微量元素在气相和矿物相间的分配受压力影响是十分明显的。例如,在相当于上地幔压力条件下,稀土元素在富水的蒸汽和石榴子石、单斜辉石、斜方辉石、橄榄石之间的分配系数为1~200,分配系数随压力(pH)增加而迅速增大(图2-2)。压力和温度对分配系数的影响趋于相互抵消,即温度和压力对分配系数的影响是相反的。图2-2 石榴子石、橄榄石分配系数与压力的关系图2-3 斜长石DEu(对数坐标)对lg fO图4.氧逸度对分配系数的影响对于某些变价的微量元素,如Eu和Ce等,氧逸度不仅能影响体系中Eu2+/Eu3+和Ce3+/Ce4+的比值,而且也影响它们的分配系数。例如,对于斜长石,氧逸度对Eu的分配系数的影响是很明显的(图2-3),氧逸度愈低,斜长石Eu的分配系数愈大。综上所述,体系成分、温度、压力和氧逸度等对分配系数都有不同程度的影响,但在用分配系数讨论具体地球化学问题时,通常可以将其近似地视为常数。由于体系成分、温度对分配系数有较大影响,因此使用分配系数时,应尽量保证所研究体系与分配系数测定体系的成分、温度条件相近。
分配系数的测定及其影响因素
5.1.3.1 分配系数的测定根据能斯特定律,分配系数需测定平衡体系中固相(结晶相)和液相(基质)两部分的微量元素浓度。目前常用两种方法测定微量元素浓度:直接测定法和实验测定法。直接测定法:直接测定地质体中两平衡共存相的微量元素浓度,再按能斯特分配定律计算出分配系数。例如,测定火山岩中斑晶矿物和基质,或测定现代火山熔岩流中的矿物与淬火熔体(玻璃)或测定岩石中的共存矿物的分配系数。目前应用最广泛的是斑晶-基质法,火山岩中斑晶矿物代表熔体结晶过程中的固相,基质或淬火熔体代表熔体相———岩浆,两相中微量元素比值即为该元素的分配系数。1981年 Books用珍珠黑曜岩中褐帘石和玻璃间的稀土元素的浓度,分别计算出了它们各自的分配系数,见表5.1。值得注意的是:由于斑晶中含有杂质,要获得纯的矿物难度很大;斑晶边缘与核心部分微量元素的浓度不同,各部分的分配系数是不一致的;实际难以知道体系是在什么温度、压力条件下达到平衡的。鉴于以上原因,自20世纪60年代末开始,不少学者利用实验方法测定分配参数。表5.1 珍珠黑曜岩中褐帘石的分配系数实验测定法:用化学试剂合成与天然岩浆成分相似的玻璃物质;或者直接采用天然物质(如拉斑玄武岩)作为初始物质,实验使一种矿物和熔体,或者两种矿物间达到平衡,并使微量元素在两相中达到溶解平衡,然后测定元素在两相中的浓度,得出分配系数。实验测定分配系数的方法虽不断改善,但仍难以证明实验是否达到平衡以及难以选纯矿物,加上为了精确测定微量元素,实验过程中元素的浓度远远高于自然体系,这些都是应用实验结果研究问题的难题。迄今以实验方法获得的分配系数数据也较少见。5.1.3.2 影响分配系数的因素微量元素的分配受体系总成分、温度和压力等因素的影响。(1)体系化学成分的影响。岩浆化学成分的变化在很大程度上取决于硅酸盐熔体的结构。不少研究表明,酸性岩浆熔体结构与基性岩浆熔体结构的 Si∶O分子比率是不同的,它决定了熔体中桥氧(Si-O-Si),非桥氧(Si-O-Me),自由氧(Me-O-Me)的比例及Si-O四面体结构团的聚合作用的程度,因此在两种硅酸盐熔体共存时微量元素的分配情况明显不同。Watson(1976)、Ryerson(1978)等实验表明:Cs、Ba、Sr、La、Sm、Gd、Lu、Cr、Nb、Ta 等微量元素在不混熔的基性和酸性熔体中的分配存在较大的差异,分配在酸性熔体中的Cs是基性熔体的3倍,Ba、Sr为 1.5 倍,其他元素为 2.3~4.3 倍。体系化学成分对微量元素分配系数影响的另一个较好的实例,是火山岩中斜长石矿物系列对稀土元素分配系数的控制(表5.2),其中元素 Eu随各火山岩中斜长石中钙长石(anorthite)含量的增多,其分配系数趋于减小。表5.2 不同成分斜长石的稀土元素分配系数(2)温度对分配系数的影响。由能斯特定律可导出:地球化学式中:ΔH 表示微量元素在两相中的热焓变化;B 是积分常数;R 是气体常数,分配系数的自然对数与体系温度的倒数呈线性关系,这就是设计微量元素地质温度计的基础原理。图5.1 石榴子石橄榄岩中分配系数与压力的关系(3)压力对分配系数的影响。由于各种条件的限制,目前在这方面报道的资料很少,但是有一点已通过实验证实:在相当于上地幔压力条件下,稀土元素在富水的蒸汽和石榴子石、单斜辉石、斜方辉石、橄榄石之间的分配系数为1~200,分配系数随压力的增大而迅速增加(图5.1)。综上所述,分配系数在不同程度上受到体系的化学成分、温度、压力等诸多因素的影响,为此我们在选用分配系数时,要尽量选择与所研究的体系条件相近(化学成分、温度、压力)的分配系数值,这样分析、解决问题的效果会更客观些。
什么是分配系数、萃取分离因数与萃取因数?
分配系数的含义: 用有机溶剂从水相中萃取溶质A时,如果溶质A在两相中存在的型体相同,平衡时溶质在有机相的活度与水相的活度之比称为分配系数,用KD表示。
分配比的含义:将溶质在有机相中的各种存在形式的总浓度CO和在水相中的各种存在形式的总浓度CW之比,称为分配比.用D表示。
当溶质在两相中以相同的单一形式存在,且溶液较稀,KD=D。
在复杂体系中KD 和D不相等。
分配系数与萃取体系和温度有关,而分配比除与萃取体系和温度有关外,还与酸度、溶质的浓度等因素有关。
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比较萃取原理中的分配系数和分配因子(6
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比较萃取原理中的分配系数和分配因子(6【提问】
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拓展资料:萃取是利用物质在两种互不相溶或微溶的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。溶剂萃取工艺过程一般由萃取、洗涤和反萃取组成。[Salute][比心][大红花][握手][并不简单][太开心]【回答】