Si considerino due solventi immiscibili tra loro messi a contatto tra loro e si supponga che sia presente un soluto all’interno delle due fasi.
Si definisce coefficiente di ripartizione o rapporto di ripartizione P il rapporto tra la concentrazione del soluto nella fase 1 e la concentrazione del soluto nella fase 2.
Affinché due solventi siano immiscibili tra loro è necessario che uno sia polare e l’altro sia apolare.
I solventi polari presentano un momento dipolare e contengono atomi legati tra loro con una diversa elettronegatività . Invece i solventi non polari contengono atomi che presentano valori di elettronegatività simili.
Esempi di solventi polari sono acqua, metanolo, etanolo e acido metanoico, fenolo mentre esempi di solventi non polari sono , cicloalcani, benzene e tetracloruro di carbonio.
La solubilità di un soluto in un dato solvente è influenzata dalle forze intermolecolari che si instaurano tra le molecole di soluto, tra quelle di solvente e tra quelle tra soluto e solvente.
Le molecole polari sono pertanto solubili in acqua e vengono dette idrofile mentre quelle apolari sono solubili in solventi apolari e vengono dette idrofobe o lipofile.
Coefficiente di ripartizione
Il coefficiente di ripartizione è definito dalla legge di distribuzione di Nernst come:
K = [soluto] fase organica/[soluto]acquosa
ed è pertanto un numero adimensionale.
In genere viene preferito usare piuttosto che K il logaritmo decimale di K:
log K = log [soluto] fase organica/[soluto]acquosa
Lipofilia
Il coefficiente di ripartizione costituisce quindi una misura della lipofilia di una sostanza. In genere è usato per comprendere come un farmaco si distribuisce nell’organismo. Le molecole lipofile infatti si distribuiscono nello strato lipidico mentre quelle idrofile nel plasma.
Analogamente si può studiare il diverso coefficiente di ripartizione di una sostanza inquinante. Ad esempio, il residuo di pesticidi, abitualmente liposolubili, possano essere assorbiti da organismi quali i pesci piuttosto che dalle acque marine. Si ha il fenomeno della biomagnificazione, processo in cui si verifica l’accumulo di sostanza dannose negli esseri viventi.
Il coefficiente di ripartizione risulta inoltre di particolare importanza nella cromatografia che è basata sulla distribuzione differenziale di vari componenti fra due fasi, una chiamata fase fissa o fase stazionaria e l’altra chiamata fase mobile o eluente, che fluisce in continuo attraverso la fase fissa.
La separazione dei componenti avviene in quanto ogni sostanza ha una distribuzione caratteristica tra le due fasi avendo un diverso coefficiente di ripartizione la cui conoscenza consente inoltre di prevedere in una miscela di composti chimici quali hanno tempi di ritenzione maggiori.