Solvatation et partage entre deux solvants

La solvatation décrit les interactions d'une espèce avec les molécules du solvant. Polarité, liaisons hydrogène et caractère ionique influencent les solubilités, sans se résumer à un classement unique des solvants. Deux solvants non miscibles peuvent distribuer un soluté entre leurs phases à l'équilibre.

Pour un soluté de même forme chimique dans les deux phases, un coefficient de partage $K=[S]_{org}/[S]_{aq}$ relie les concentrations. Le bilan de matière fixe les quantités. Si le soluté se protonne ou se complexe dans une phase, le rapport de distribution global dépend aussi de ces équilibres, notamment du pH ; il n'est plus nécessairement le coefficient de partage de l'espèce neutre.

Prenez $K=3$, un volume aqueux de $20\ \mathrm{mL}$ et un volume organique de $10\ \mathrm{mL}$, en négligeant les variations de volume. La fraction extraite vaut $KV_{org}/(V_{aq}+KV_{org})=30/50=0{,}60$. Deux extractions successives par $5\ \mathrm{mL}$ de solvant frais laissent une fraction $(20/(20+15))^2=16/49$, soit environ $32{,}7\%$. La fraction totale extraite est donc environ $67{,}3\%$, supérieure à l'extraction unique avec le même volume total.

Le tableau compare une extraction et deux extractions. Le second passage agit sur la quantité restant dans l'eau, pas sur la quantité initiale complète. C'est pourquoi les fractions restantes se multiplient au lieu d'ajouter directement les pourcentages extraits.