Nernstsches Verteilungsgesetz

Veranschaulichung des Nernstschen Verteilungsgesetzes anhand einer zweiphasigen Lösung (Dispersion). Das Konzentrationsverhältnis $k$ in Phase $A_{2}$ und $A_{1}$ ist stets konstant und stoffspezifisch.

Das Nernstsche Verteilungsgesetz (benannt nach dem Physikochemiker und Nobelpreisträger Walther Hermann Nernst) beschreibt die Löslichkeit eines Stoffes in zwei angrenzenden Phasen. 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) durch Diffusion zu verteilen:

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

,

entsteht ein Verteilungsgleichgewicht, welches durch die Beziehung

K(A)={\frac {c(A\ {\text{in Phase 1}})}{c(A\ {\text{in Phase 2}})}}={\frac {c_{i}^{\beta }}{c_{i}^{\alpha }}}

beschrieben werden kann, wobei $K$ der nernstsche Verteilungskoeffizient (Gleichgewichtskonstante) und $c(A)$ die Konzentration des Stoffes in den jeweiligen Phasen ist. Für konzentrierte Lösungen wäre jedoch statt der Konzentration die Aktivität einzusetzen.

Der Verteilungskoeffizient wird üblicherweise in Tabellen für das System Octanol/Wasser angegeben. Nernst stellte das Verteilungsgesetz 1891 auf. 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.