Coeficiente de partición: definición y cálculo
¿Qué es el particionamiento?
Supongamos que tiene dolor de cabeza y decide tomar una tableta de acetaminofén. ¿Alguna vez se ha preguntado qué sucede después de ingerir un medicamento como el acetaminofén? Probablemente sepa que el acetaminofén se trasladará a su estómago, donde será digerido y absorbido por completo a través de la membrana del tracto gastrointestinal hacia el torrente sanguíneo. Técnicamente, la membrana está hecha de un material lipídico que es de naturaleza hidrófoba o lipófila.
Para que el acetaminofén atraviese la barrera de la membrana, debe poder disolverse en el material lipídico de la membrana para atravesar la membrana. También tiene que ser soluble en la fase acuosa para poder salir de la membrana a la sangre. El acetaminofeno se ha movido así de un entorno lipídico a un entorno acuoso. En términos generales, la partición se produce cuando hay movimiento de un soluto (acetaminofeno en este caso) entre dos capas inmiscibles (el lípido o aceite y el agua, por ejemplo).
Soluto, solvente y solución
¿Cómo se elabora el jarabe? Para hacer el almíbar, agrega una cantidad de azúcar al agua y revuelve la mezcla hasta que se disuelva todo el azúcar. El azúcar utilizado se conoce como soluto , que es una sustancia que se disuelve para formar una solución. El agua utilizada es un solvente , que es una sustancia en la que se disuelve un soluto. El jarabe resultante es una solución , que es una mezcla de uno o más solutos disueltos en un solvente.
El agua es una sustancia que puede existir fácilmente en forma sólida, líquida o gaseosa. Estos diferentes estados se denominan fases . Una fase es una forma de materia físicamente distintiva, como un sólido, líquido, gas o plasma.
Ley de distribución de Nernst
Consideremos dos líquidos inmiscibles X e Y en un embudo de separación.
A continuación, se añade el soluto Z al embudo de separación que contiene X e Y. El embudo de separación se agita para que el soluto Z se disuelva tanto en X como en Y. Las dos soluciones inmiscibles resultantes se dejan sedimentar hasta que se alcanza el equilibrio dinámico. La siguiente pregunta que me viene a la mente es la siguiente: ¿cuánto de Z se ha disuelto en el líquido X y cuánto de Z se ha disuelto en el líquido Y?
En 1891, Walther Hermann Nernst desarrolló una ecuación conocida como ley de partición o ley de distribución de Nernst , que establece lo siguiente:
‘Cuando un soluto que es soluble en cada uno de dos líquidos inmiscibles se distribuye entre los dos líquidos inmiscibles, el soluto se distribuye entre los dos líquidos de tal manera que la relación de su concentración o solubilidad en las dos fases líquidas es igual a una constante conocido como coeficiente de partición , Kpc, o coeficiente de distribución , Kd.
Esta ley de partición se mantiene siempre que se cumplan las siguientes condiciones:
- La temperatura debe ser constante
- Las dos soluciones están diluidas
- El soluto no reacciona con los solventes o líquidos.
- El soluto existe en el mismo estado molecular en ambos disolventes; es decir, el soluto no se disocia ni asocia
Veamos nuevamente el sistema que involucra al soluto Z en los líquidos X e Y, donde se ha establecido un equilibrio dinámico.
La ecuación general de la ley de partición es:
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El coeficiente de partición es una relación simple entre dos concentraciones, y no importa qué unidades de concentración esté usando siempre que sean las mismas para ambas soluciones.
La ley de partición también se puede aplicar a la cromatografía. La cromatografía implica la disolución de una muestra en una fase móvil (que puede ser un gas o un líquido). La fase móvil pasa luego a través de una fase estacionaria inmóvil e inmiscible. A continuación, el soluto establece un equilibrio entre la fase móvil y la estacionaria.
Ejemplos de coeficientes de partición
Ejemplo 1
Cuando se agitó una solución de 1,00 g de acetaminofeno en 100 ml de agua con 10 ml de octan-1-ol, se transfirieron 0,80 g de acetaminofeno a la capa de octan-1-ol. Calcule el coeficiente de partición del acetaminofén en octan-1-ol y agua.
Dado que se le pide que encuentre el coeficiente de partición entre el octan-1-ol y el agua, el octan-1-ol va por encima de la ecuación de Kpc.
Kpc = (Concentración de acetaminofén en octan-1-ol) / (Concentración de acetaminofén en agua)
Entender que 1,00-0,80 = 0,20 g de acetaminofén permanecieron en el agua
Concentración de acetaminofén en agua = 0,2 / 100 = 0,002 g / ml
Concentración de acetaminofén en octan-1-ol = 0,8 / 10 = 0,08 g / ml
Kpc = (Concentración de acetaminofén en octan-1-ol) / (Concentración de acetaminofén en agua)
Kpc = 0.08 / 0.002 = 40
Ejemplo 2
Considere una solución acuosa de agua y cloroformo, en la que el coeficiente de reparto se da como 5.40 y la concentración de soluto en la fase móvil, cloroformo, es 0.255M. Calcula la concentración de soluto en agua, la fase estacionaria.
Kpc (agua a cloroformo) = 5,40
Concentración de soluto en cloroformo = 0.255M
Kpc = (Concentración de soluto en agua) / (Concentración de soluto en cloroformo)
5.40 = Concentración de soluto en agua / 0.255
Concentración de soluto en agua = 1,38 M
Resumen de la lección
Repasemos lo que hemos aprendido …
El particionamiento ocurre siempre que hay movimiento de un soluto entre dos capas inmiscibles. Asegúrese de recordar que un soluto es una sustancia que se disuelve para formar una solución; un solvente es una sustancia en la que se disuelve un soluto; y una solución es una mezcla de uno o más solutos disueltos en un disolvente. Recuerde nuestro ejemplo de jarabe de antes en la lección para un resumen rápido.
El movimiento del soluto entre las dos capas inmiscibles alcanza un estado de equilibrio dinámico si el sistema no se perturba. Este estado dinámico de equilibrio se describe mediante la ley de partición o la ley de distribución de Nernst . Esta ley establece que el coeficiente de reparto, o Kpc, es igual a la concentración de soluto en un solvente dividida por la concentración de soluto en el otro solvente.
Recuerde que hay cuatro condiciones que deben cumplirse para que se mantenga la ley de partición:
- La temperatura debe ser constante
- Las dos soluciones están diluidas
- El soluto no reacciona con los solventes o líquidos.
- El soluto existe en el mismo estado molecular en ambos disolventes; es decir, el soluto no se disocia ni asocia