第12章分离与富集.ppt
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1、1,第十二章 分离与富集,沉淀分离法 溶剂萃取分离法 离子交换分离法 色谱法,2,12.1 概述,1.试样组成简单,可直接测定 2.组成复杂有干扰 控制分析条件或用掩蔽剂 将待测组分与干扰组分分离 3.组分含量极小,可富集后测定 如饮用水中汞含量1ug.L-1,海水中微量成分测定等.,3,常用分离和富集方法: 沉淀分离法; 溶剂萃取分离法; 离子交换分离法; 色谱分离法; 蒸馏和挥发分离法,4,12.2 沉淀分离法,定义:利用沉淀反应进行分离的方法 一、常量组分的沉淀分离 1. 沉淀为氢氧化物 NaOH:可使两性元素离子(如Al3+,Zn2+,Pb2+等)与非两性元素离子分离。两性元素离子形成
2、含氧酸根阴离子留在溶液中,非两性元素离子则生成氢氧化物沉淀。,5,氨和氨缓冲液: 利用它可将溶液的pH控制在9左右,使高价金属离子与大部分一、二价金属离子进行分离。此时Fe3+,Al3+等形成氢氧化物沉淀,Ag+,Cu2+,Zn2+,Cd2+,Co2+,Ni2+等形成稳定的氨配离子,Ca2+,Ba2+,Sr2+,Mg2+ 等因氢氧化物溶解度较大而留在溶液中。,6,醋酸-醋酸钠缓冲液 利用它可将溶液的pH控制在4-6,此时Fe3+形成氢氧化物沉淀。 六亚甲基四胺及其共轭酸 利用它可将溶液的pH控制在5-6,此时高价离子如Fe3+ ,Al3+,Ti4+,Th4+形成氢氧化物沉淀与一、二价离子分离。
3、 某些难溶化合物的悬浮液(如ZnO,MgO等) 一些难溶的金属氧化物或碳酸盐可用来调节和控制溶液的pH,以达到沉淀分离的目的。,7,氢氧化物沉淀特点: 1.选择性差; 2.所得沉淀往往为胶状沉淀; 3.共沉淀现象较为严重,沉淀不够纯净。 改善方法: 高浓度下加大量无干扰作用的盐。 在定量分析中,沉淀分离法只适合于常量组分而不适合于微量组分的分离。,8,2.硫化物沉淀分离法 沉淀剂:H2S 约40余种金属离子可生成难溶硫化物沉淀; 各种金属硫化物沉淀的溶解度相差较大; 溶液中S2-的浓度与pH有关,控制溶液pH 可控制分步沉淀。 特点: H2S 有毒,气味难闻; 选择性差;胶状沉淀,共沉淀现象;
4、后沉淀现象 。,9,3. 其它无机沉淀剂 以硫酸盐为沉淀剂,可使Ca2+,Sr2+,Ba2+,Pb2+与其它金属离子分离。 以NH4F为沉淀剂,使Ca2+,Sr2+,Mg2+,Th4+和稀土元素沉淀,与其它金属离子分离。 以Cl-为沉淀剂,使Ag+,Hg22+,Pb2+等离子沉淀。 以PO43-为沉淀剂,使Bi3+,Zr4+沉淀。,10,4. 有机沉淀剂,高选择性、高灵敏度;应用普遍; 草酸 可与Ca2+,Sr2+,Ba2+,Th4+及稀土金属离子等生成草酸盐沉淀,与Fe3+,Al3+,Zr4+,Nb5+,Ta5+等离子生成可溶性配合物,可互相分离。 铜铁试剂(N-亚硝基苯胲铵盐) 铜试剂(二
5、乙基胺二硫代甲酸钠),11,二 、微量组分的共沉淀分离和富集(自学) 在试样中加入某种离子,与沉淀剂形成沉淀,利用该沉淀作为载体(carrier),将痕量组分定量地共沉淀下来,然后将沉淀溶解在少量溶剂中,以达到分离和富集的目的,这种方法称为共沉淀(coprecipitation)分离法。 常用的共沉淀剂有无机共沉淀剂和有机共沉淀剂两类。,12,12.3 溶剂萃取分离法,在待分离物质的水溶液中加入与水互不相溶的有机溶剂,一起振荡,放置分层,一些组分进入有机相,另一些组分仍留在水相中,从而将待测组分分离的方法。 特点: 1.分离效果好(适用于常量组分的分离,也适用于痕量组分的分离与富集); 2.操
6、作简便; 3.灵敏度和选择性高。,13,一 、萃取分离的基本原理 1. 物质的亲水性和疏水性 离子具有亲水性; 一般有机化合物具有亲油性或疏水性。 萃取分离:利用物质对水亲疏的不同,使组分在 两相中分离。 萃取: 物质从水相进入有机相的过程; 反萃取: 物质从有机相进入水相的过程。,14,萃取过程: 无机离子,加入萃取剂(脱去水合离子中的水分子,并中和所带的电荷,使之变成极性很弱的可溶于有机溶剂的化合物),然后用有机溶剂萃取。 有机溶剂的选择: 比水轻的溶剂:石油醚、乙醚、苯(易燃); 比水重的溶剂:二氯甲烷(沸点低,41)、氯仿以及四氯化碳等。 要求: 对被提物的溶解度大; 与被提液的互溶度
7、小; 有适宜的比重和沸点、对杂质的溶解度小。,15,实例: Ni2+在水溶液中以水合离子形式存在。 在pH=9的氨性溶液中,加入丁二酮肟,使其形成螯合物。 此螯合物不带电荷,且Ni2+被疏水性的丁二酮肟分子包围,具有疏水性, 能被有机溶剂如氯仿萃取。 将水相更换为0.51molL-1的HCl溶液,有何现象?(反萃取) 萃取和反萃取配合使用,能提高萃取分离的选择性。,16,2. 分配系数和分配比 溶质A在两相中存在的型体如果相同, 两相中A的浓度达到平衡时,其比值在一定温度下为常数,称为分配系数KD。,式中: c(A)o 溶质A在有机溶剂中的平衡浓度; c(A)w 溶质A在水溶液中的平衡浓度。,
8、17,如果溶质A在两相中存在多种型体,如离解、缔合、络合、聚合等,则把溶质A在两相中各种型体的浓度之和相比,称为分配比D。,分配比D,溶质在两相中以单一形式存在时,DKD。 两相体积相等时,若D1,溶质进入有机相的量多。在实际工作中,一般要求D至少大于10。,18,3.萃取率E,萃取率和分配比的关系是:,式中Vw/Vo称为相比。 萃取率由分配比和相比决定,19,.在实际分离工作中,萃取率E最有意义。 在分析化学中最常采用的是等体积溶剂进行萃取,即相比为1,此时萃取率可写成:,由上式可知,一次萃取欲使萃取效率达到90%以上,D必须大于10;欲使萃取效率达到99%,D应该达100。如果D值较小而要
9、得到较高的萃取效率,可以采取连续多次萃取。,20,一次萃取和多次连续萃取效率比较: m0萃取前水相中溶质的克数; m1、m2 mn一次萃取、二次萃取n次萃取后,水相中溶质的克数;,进行一次萃取:,21,n次萃取后,取新鲜有机溶剂,进行第二次萃取,22,例:用8-羟基喹啉氯仿溶液,于pH=7.0时从水溶液中萃取La3+,已知它在两相中的分配比D=43。现取含La3+为l.00 mgmL-1的水溶液20.00mL,用20.00mL萃取液,计算一次萃取和分两次萃取(每次10.00mL)的萃取效率。,解:一次萃取,23,两次萃取,上例结果说明,用同样数量的萃取液,分多次萃取比一次萃取的效率高。,24,
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