第11章分析化学中常用的分离富集方法.ppt
《第11章分析化学中常用的分离富集方法.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第11章分析化学中常用的分离富集方法.ppt(53页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第11章分析化学中常用的分离富集方法,11.1 概述 11.2 气态分离法 11.3 沉淀与过滤分离 11.4 萃取分离法 11.5 离子交换分离法 11.6 色谱分离 11.7 电分离法 11.8 气浮分离法 11.9 膜分离,11.1 概述,分离 富集,11.2 气态分离法,1 挥发与升华,挥发:固体或液体全部或部分转化为气体的过程,氢气还原砷酸盐转为AsH3 飞硅(SiF4) 飞铬(CrO2Cl2),升华: 固体物质不经过液态就变成气态的过程,2 蒸馏,a 常压蒸馏,b 水蒸气蒸馏 如果一溶液的组成在它的沸点分解,必须减压蒸馏它或水蒸汽蒸馏它,水蒸气蒸馏的那些化合物须不与水混溶,c 减压
2、和真空蒸馏 在大气压以下的蒸馏称为减压和真空蒸馏,例如无水乙醇的制备,水和乙醇形成共沸物(95乙醇),b.p.=78.15 加入苯形成另一共沸物(苯74,乙醇18.5,水7.5%) b.p.=65 在65蒸馏, 除去水, 在68苯和乙醇形成共沸物(苯67.6,乙醇32.4) 在68蒸馏直到温度升高,在78.5能获得纯乙醇。,d 共沸蒸馏,e 萃取蒸馏(extractive distillation) 例由氢化苯(80.1)生成环己烷(80.8)时,一般的蒸馏不能分离,加入苯胺(184)与苯形成络合物,在比苯高的温度沸腾,从而分离环己烷,11.3 沉淀分离,1 常量组分的沉淀分离,氢氧化物沉淀,
3、NaOH法 可使两性氢氧化物(Al,Ga,Zn,Be,CrO2,Mo,W,GeO32-, V, Nb,Ta ,Sn,Pb等)溶解而与其它氢氧化物(Cu, Hg, Fe, Co, Ni, Ti. Zr, Hf, Th, RE等)沉淀分离,氨水-铵盐缓冲法 控制pH值810,使高价离子沉淀(Al, Sn等), 与一、二价离子(碱土金属,一、二副族)分离,ZnO悬浊液法 控制pH6, 定量沉淀pH6以下能沉淀完全的金属离子,有机碱法 六次甲基四胺,吡啶,苯胺等有机碱与其共轭酸组成溶液控制溶液的pH值,硫酸盐沉淀,硫酸作沉淀剂,浓度不能太高,因易形成MHSO4盐 加大溶解度, 沉淀碱土金属和Pb2+,
4、 CaSO4溶解度大,加入乙醇降低溶解度。,卤化物沉淀 氟化稀土和与Mg(II), Ca(II), Sr(II), Th(IV)氟化物沉淀, 冰晶石法沉淀铝 在pH4.5 Al(III)与NaF生成(NaAlF6) 沉淀分离Al(III),与Fe(III),Cr(III),Ni(II),V(V)Mo(VI)等分离,硫化物沉淀 控制酸度,溶液中S2-不同,根据溶度积,在不同酸度析出硫化物沉淀, As2S3, 12M HCl; HgS,7.5M HCl; CuS, 7.0M HCl; CdS, 0.7M HCl; PbS, 0.35M HCl; ZnS, 0.02M HCl; FeS, 0.000
5、1M HCl; MnS,0.00008 M HCl,磷酸盐沉淀 稀酸中,锆、铪、钍、铋;弱酸中, 铁、铝、铀(IV)、铬(III)等,有机沉淀剂 草酸: 沉淀Ca, Sr, Ba, RE, Th 铜铁试剂(N-亚硝基苯基羟铵): 强酸中沉淀Cu,Fe,Zr,Ti,Ce.Th,V,Nb,Ta等,微酸中沉淀Al,Zn,Co,Mn,Be,Th,Ga,In,Tl等。主要用于1:9的硫酸介质中沉淀Fe(III),Ti(IV),V(V)等与Al,Cr,Co,Ni分离 铜试剂 (二乙胺基二硫代甲酸钠,DDTC) 沉淀Cu,Cd,Ag,Co,Ni,Hg.Pb.Bi,Zn等重金属离子,与稀土、碱土金属离子及铝等
6、分开,2 痕量组分的富集和共沉淀分离,无机共沉淀剂进行共沉淀,有机共沉淀剂进行共沉淀,利用表面吸附进行痕量组分的共沉淀富集, 选择性不高。共沉淀剂为Fe(OH)3, Al(OH)3等胶状沉淀, 微溶性的硫化物,如Al(OH)3作载体共沉淀Fe3 +,TiO2+; HgS共沉淀Pb2+ 利用生成混晶进行共沉淀,选择性较好,如硫酸铅-硫酸鋇,磷酸铵镁-砷酸铵镁等,利用胶体的凝聚作用进行共沉淀, 如动物胶、丹宁 离子缔合共沉淀,如甲基紫与InI4-。 利用“固体萃取剂”进行共沉淀,例 1-萘酚的乙醇溶液中,1-萘酚沉淀,并将U(VI)与1-亚硝基-2-萘酚的螯合物共沉淀下来。,1.萃取分离机理,11
7、.4萃取分离法,相似溶解相似 带电荷的物质亲水,不易被有机溶剂萃取 可溶的呈电中性的物质疏水易为有机溶剂萃取,萃取剂,镍(II) 丁二酮肟 丁二酮肟-镍(II) CHCl3,带电荷,亲水,电中性,疏水,萃取溶剂,分配系数: 有机溶剂从水相中萃取溶质A,若A在两相中的存在形态相同,平衡时,在有机相的浓度为Ao, 水相的浓度为Aw 之比,用KD表示。,分配定律,分配比: 物质A在两相中可能存在多种形态,在两相中的各形态浓度总和(c)之比,用D表示。,2 分配定律、分配系数和分配比,如果用Vo (mL) 溶剂萃取含有mo (g) 溶质A的Vw (mL)试液,一次萃取后,水相中剩余m1(g)的溶质A,
8、进入有机相的溶质A为(mo-m1) (g), 此时分配比为:,m1=moVw/(DVo + Vw) 萃取两次后,水相中剩余物质A为m2(g) m2=moVw/(DVo + Vw)2 萃取n次后,水相中剩余物质A为mn(g) mn=moVw/(DVo + Vw)n,3 萃取率,式中,Vw/Vo称相 当Vw/Vo1时, E=D/(D+1)100 在D10时,E90%, D100, E99%,萃取率用于衡量萃取得总效果,用E表示, 100,4 萃取体系和萃取平衡,萃取平衡 萃取剂多为有机弱酸碱, 中性形式易疏水而溶于有机溶剂,一元弱酸(HL)在两相中平衡有:,HL(o) HL(w),pHpKa时,D
9、=1/2KD; pH pKa-1时,水相中萃取剂几乎全部以HL形式存在,DKD ;在pHpKa时,D变得很小。,萃取体系,螯合物萃取体系 离子缔合物萃取体系 溶剂化合物萃取体系 共价化合物(简单分子)萃取体系,a 螯合萃取体系 螯合物萃取是金属离子萃取的主要方式,萃取剂是螯合剂,形成的螯合物为中性,溶于有机溶剂被萃取。 如双硫腙与Hg2+的络合物,8-羟基喹啉与La3+的络合物等属螯合物萃取体系。,总的萃取平衡方程式为:M(w)+nHL(o) =MLn(o)+nH+(w) 萃取平衡常数Kex,Kex决定于螯合物的分配系数KD(MLn)和累积稳定常数n以及螯合剂的分配系数KD(HL)和它的离解常
10、数(Ka),螯合物萃取体系存在的几个平衡关系如下图:,如果水溶液中仅是游离的金属离子,有机相中仅是螯合物一种MLn形态,则:,萃取时有机相中萃取剂的量远远大于水溶液中金属离子的量,进入水相和络合物消耗的萃取剂可以忽略不计。即是HLoc(HL)o, 上式变为,该式边取对数: lgD=lgKex+nlgc(HL)o+npH,实际萃取过程涉及副反应,采用条件萃取常数Kex 描述萃取平衡:,lgD=lgKex-lgaM-nlgaHL+nlgc(HL)o+npHw,水溶液的pH值是影响螯合物萃取的一个很重要因素 分配比决定于萃取平衡常数、萃取剂浓度和水溶液的酸度,b 离子缔合物萃取体系,阳离子和阴离子通
11、过静电引力相结合而形成电中性的化合物称为离子缔合物。该物具有疏水性,能被有机溶剂萃取。,碱性阳离子染料与络阴离子形成的缔合物,如次甲基蓝与BF4-、罗丹明B与AuCl4 -,四苯胂(C6H5)4As+与WO42-; 金属大络阳离子(Cu+-新亚铜灵络阳离子与Cl-)及季铵盐与阴离子或金属络阴离子形成的缔合物。,中性有机溶剂分子通过配位原子与金属离子键合,而溶于该有机溶剂中,从而实现萃取。 如,磷酸三丁酯(TPB) 在盐酸介质中萃取Fe3+, FeCl33TPB 杂多酸萃取体系,c 溶剂化合物萃取体系,在HCl溶液中乙醚萃取FeCl4-,乙醚与H形成(CH3CH2)2OH+,它与FeCl4-形成
12、缔合物(CH3CH2)2OH+FeCl4-。在这里乙醚既是萃取剂又是萃取溶剂。如此的还有甲基异丁基酮,乙酸乙酯等。含氧有机溶剂化合物成盐的能力大小为: R2OROHRCOOHRCOORRCORRCHO 也有把该体系列入离子缔合萃取体系。,d 共价化合物萃取体系 也叫简单分子萃取体系,如I2,Br2,GeCl4,OsO4等不带电荷,在水溶液中以分子形式存在,可为CCl4,C6H6等萃取,a 萃取剂的选择 螯合物稳定,疏水性强,萃取率高,b 溶液的酸度 酸度影响萃取剂的离解,络合物的稳定性,金属离子的水解,5 萃取条件的选择,c 萃取溶剂的选择,金属络合物在溶剂中有较大的溶解度,尽量采用结构与络合
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 11 分析化学 常用 分离 富集 方法
链接地址:https://www.31doc.com/p-2547063.html