La legge di ripartizione di Nernst: tutto quello che c’è da sapere
Quando si parla di ripartizione tra fasi, ci si riferisce al modo in cui un componente di un sistema composto da due o più fasi si distribuisce in base a un rapporto costante di concentrazioni. Questo fenomeno può essere sfruttato per separare i componenti di un sistema chimico, approfittando delle differenze di temperatura, di pressione o di solubilità.
I solventi più comunemente utilizzati per estrarre una sostanza organica da una soluzione acquosa includono etere dietilico, etere diisopropilico, etere di petrolio, cloroformio, diclorometano e tetracloruro di carbonio. Tali solventi presentano densità differenti rispetto all’acqua.
La legge di ripartizione di Nernst afferma che in un sistema bifasico in equilibrio, a temperatura e pressione costante, il rapporto delle concentrazioni di un terzo componente nelle due fasi rimane costante. Questa legge, conosciuta anche come legge di distribuzione di Nernst, prende il nome dal chimico tedesco Walther Hermann Nernst.
Questa legge può essere applicata a diversi tipi di sistemi bifasici, escludendo semplicemente i sistemi gas-gas e solido-solido. L’equilibrio di ripartizione può verificarsi in sistemi liquido-liquido, gas-liquido, gas-solido e liquido-solido.
Nel caso di equilibri gas-liquido, l’isoterma di ripartizione può comportarsi in due modi: in presenza di interazioni minori tra soluto e fase liquida si verifica una deviazione positiva, mentre in presenza di interazioni forti si verifica una deviazione negativa. Risulta fondamentale sottolineare che nei sistemi con fase solida, il terzo componente, a meno che non reagisca chimicamente con la fase solida, non può entrare in essa, limitando l’interazione esclusivamente alle molecole presenti sulla superficie.
Nel complesso, comprenderne la teoria è importante in particolar modo nella cinetica degli equilibri gas-solido e liquido-solido, distinguendoli sostanzialmente dai sistemi liquido-liquido e gas-liquido. Da un punto di vista termodinamico, la trattazione è analoga, ma la presenza di una fase solida adsorbente comporta notevoli differenze rispetto a ciò che accade nelle fasi liquida e gassosa.
Il processo di ripartizione è essenziale per comprendere fenomeni come l’adsorbimento, che presenta notevoli differenze rispetto a quanto si verifica nelle fasi liquida e gassosa, anche se, dal punto di vista termodinamico, la trattazione è simile e le molecole adsorbite da una superficie solida risultano essere allo stato solido.