分析化学要点精编(武汉大学 第四版) 第5章重量分析法和沉淀滴定.pdf
第第 8 8 章章分析化学中常用的分离和富集方法分析化学中常用的分离和富集方法8 81 1概述概述分离和富集方法总要求：分离完全；被测组成的损失减少到可以忽略不计；方法简单用回收率来衡量被测组分在分离和富集的效果,回收率=分离后所得待测组分质 量100%原来所含待测组分质量常用加入法来测回收率质量分数质量分数1%0.01-0.1%0.01%回收率回收率 99.9%99%90-95%一、沉淀分离法原理：利用沉淀反应使待测组分与干扰组分分离1、常量组分的分离氢氧化物沉淀分离A.用 NaOH 法：使两性物质与非两性物质分离B.氨水法：可分离的离子；加入 NH4Cl 的作用:P273C.有机碱：可分离的离子,D.悬浊液法硫化物沉淀分离根据各种硫化物的溶度积相差比较大的特点,通过控制溶液的酸度来控制 S2-浓度,而使金属离子相互分离。其它方法：草酸,铜铁试剂,铜试剂2、微量组分分离无机共沉淀剂的沉淀方式:表面吸附共沉淀；生成混晶共沉淀有机共沉淀剂的沉淀方式:例:有机共沉淀剂的机理是:1.吸留包夹 2.表面吸附 3.混晶 4.均不是二、挥发和蒸馏法原理：利用物质的挥发性差异而达到分离的目的。无机物：氢化物,AsAsH3氟化物Si SiF4氯化物,Ge,As,Sb,Sn的氯化物易挥发有机物：如 C、H、S、N、P 等元素的测定 8.2 8.2 液液-液萃取分离法液萃取分离法一、萃取分离法的基本原理一、萃取分离法的基本原理1、萃取本质1/7亲水性：易溶于水而难溶于有机溶剂的性质亲水性基因：水和离子,OH,SO3H,NH2,NH疏水性：难溶于水而易溶于有机溶剂的性质称为疏水性疏水性基 CH3,C2H5,卤代烷,苯基,含疏水基因越多,越易溶于有机溶剂萃取本质：将物质由亲水性转变为疏水性的过程丁二酮肟3 Ni2+-丁二酮肟螯合物CHCL 螯合物进入 CHCl3Ni2+亲水性水合离子不带电荷,具疏水性,萃取进入疏水性溶液反萃取：将有机相中的物质转入水相的过程Ni2 丁二酮肟0.51mol/L)水HCl(Ni2 水相2、分配系数和分配比用分配系数和分配比来衡量萃取能力分配系数KD A 0 -分配定律,A WA0平衡时,A 物质在有机相中的浓度AW平衡时,A 物质在水相中的浓度KD-分配系数热力学常数适用范围：浓度较低的稀溶液,且溶质在两相中的均以单一的相同形式存在。例：用 CCl4 萃取 I2.分配比 D 表示CD0CWC0表示溶质在有机相中各种存在形式的总浓度。CW表示溶质在水相中各种存在形式的总浓度。分配比不是常数,与物质的本质、酸度,浓度有关适用范围广,用 CCl4 萃取 I2时,KD=D3、萃取百分率 E表示萃取的完全程度被萃取物质在有机相中 的总量100%被萃取物质的总量c0V0DE 与 D 关系：E 100%Vc0V0 cWVWD WV0E VWV0：相比,相比一定时,D 越大,E 越大,即萃取效率越高当V=1 时,等体积萃取,E D100%WV0D 12/7提高萃取率的方法：提高分配比,减小相比,增加萃取次数多次萃取：设VWmL溶液中含有被萃取物质m0(g)用V0mL有机溶剂萃取一次,水相中剩余的被萃取物质为m1(g),进入有机相的为m0-m1gD c0(m0 m1)/V0cWm1/VW故m1 m0VwDV0 VW若再萃取一次,则剩余在水相中的物质为 m2gm2 m1VWVW m0()2DV0VWDV0VWVW)nDV0 VW萃取 n 次,则剩余在水相中的物质为 mngmn m0(m0 m0(萃取百分率E VW)nDV0VW100%m01(VW)n100%DV0VW用同样量的萃取剂分多次萃取比一次萃取的效率高.萃取原则：少量多次.例.用有机溶剂 10mL 萃取 100mL 水溶液中的某溶质,如果经过 3 次萃取后萃取率达到 99.8%,试计算萃取体系的分配比 D.二、萃取体系1、螯合物体系：如 Ni丁二酮肟2、离子缔合物萃取体系：3、溶剂化合物萃取体系：如磷酸三丁酯4、简单分子萃取体系：掌握萃取体系名称及典型实例三、萃取条件的选择螯合剂,酸度,萃取溶剂,干扰消除M M +n n HL HL=MLn MLn+n nH+H+MLnoHwKexnMwHLonHLD KexonH wn3/7影响分配比的因素:反应的平衡常数、螯合剂浓度、溶液酸度.例：对于某萃取体系,萃取平衡可用下式表示M2+2 HL=ML2+2H+下标分别表示组分存在有机相和水相中.已知萃取平衡常数 K=0.10.先用有机溶剂20.0ml 将含有 0.100mol/LHL 和金属离子全部萃入有机相中.然后将 20.0ml 水与有机相混合进行反萃取.试问,如果水相中氢离子浓度为 0.40mol/L,金属离子反萃取率能否达到99.9%?ML2oHwHLo0.123 0.1 6.2510解：解：K,D K2220.4MwHLoH w用水反萃取后,进入水相的质量:m m0(Vw)99.4%DVoVwm100%99.4%m022即反萃取率：E 四、萃取分离技术1、萃取方式单级；多级；连续2、分层3、洗涤4、反萃取8.3 离子交换分离法离子交换分离法：利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换作用而使离子分离的方法一、离子交换剂的种类和性质1、分类无机离子交换剂有机离子交换剂A、阳离子交换树脂树脂的活性交换基因为酸性,它的阳离子可被溶液中的阳离子所交换。强酸性：SO3H,在酸性、中性和碱性溶液中均可使用弱酸性：-COOH,pH4 使用酚羟基:-OHpH9 使用RSO3HNaRSO3NaHB、阴离子交换树脂树脂的活性交换基团为碱性的,它的阴离子可被溶液中的其它阴离子交换。强碱型：季胺基 N(CH3)3Cl,在酸性、中性和碱性溶液中均可使用4/7弱碱型：伯胺基NH2,仲胺基 NH,不宜在碱性溶液中使用阴离子交换树脂在水溶液中先发生水化作用,其中的可交换基团 OH-再与其它的阴离子发生交换作用 R-NH2+H2O =R-NH3+OH-R-NH3+OH-+Cl-=R-NH3+Cl-+OH-C、螯合树脂含有与金属离子生成螯合物的特殊基因,能选择性的交换某些金属离子。D、大孔树脂进行功能基反应则成为大孔阴阳离子交换树脂不进行功能基反应则作为吸附树脂使用E、氧化还原树脂F、萃淋树脂G、纤维交换剂2、离子交换树脂的结构是具有网状结构的高聚物,在骨架上有可供离子交换的活性基因。常用的聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂,是以苯乙烯和二乙烯苯聚合后经磺化制得的聚合物3、交联度和交换容量交联度：树脂中所含交联剂的质量百分数与交换性能关系：交联度低网眼大,溶胀大,选择性不高,以 4-14%为宜。交换容量1g 干树脂所能交换离子的量mmol,一般 3-6mmoL/g影响因素：它决定于树脂网状结构内所含活性基团的数目二、离子交换树脂的亲和力树脂对离子的亲和力,反映了离子在交换树脂上的交换能力。离子半径越小,电荷越高,极化程度越大,亲和力越大。1、强酸型阳离子交换树脂 a、不同价态的离子,电荷越高,亲和力越大Na+Ca2+Al3+b、当离子价态相同时,水合离子半径越小,亲和力越大 Li+H+Na+NH4+K+Rb+Cs+Ag+C、二价离子的亲和力顺序 Mg2+Zn2+Co2+Cu2+Cd2+Ni2+Ca2+Pb2+Ba2+2、强碱型阴离子交换树脂亲和力顺序：F-OH-Cl-NO2-Br-C2O42-NO3-HSO4-I-SO42-弱酸型树脂对 H+的亲和力最大,弱碱型树脂对 OH-的亲和力最大离子交换分离的基础：由于树脂对离子亲和力强弱的不同,进行离子交换时,就有一定的选择性。若各离子浓度相同,则亲和力大的离子先被交换上去,若选用适当的洗脱剂洗脱,则亲和力小的先被洗脱下来,从而分离。5/7三、离子交换分离操作技术1、交换过程始漏点始漏量总交换量始漏量,控制流速2、洗脱过程用洗脱液将交换到树脂上的离子置换下来的过程洗脱曲线,洗脱顺序与亲和力的关系阳离子交换树脂用 HCl 洗脱阴离子阴离子:NaOH:NaOH、NaClNaCl、HClHCl3、树脂的再生阳离子型用3mol L1HCl处理阴离子型用1mol L1NaOH处理四、应用1、水的净化；2、富集；3、离子的分离了解水的净化过程8.48.4液相色谱分离法液相色谱分离法一、纸上色谱分离法1、分离原理：滤纸作载体,利用纸上吸着的水分作固定相,另取一有机溶剂作流动相展开剂,根据不同物质在两相间的分配比不同而进行分离2、比移值 Rf用比移值来衡量各组分的分离情况Rf斑点中心到原点的距离a溶剂前沿到原点的距离bRf=1,D 值很大,被测组分不溶于固定相Rf=0,D 值很小,被测组分不溶于流动相Rf值越大的组分,分配比越大;不同组的分Rf相差越大,分离效果越好.3、应用二、薄层色谱分离法 1、方法原理吸附剂：硅胶,Al2O3吸附解吸再吸附再解吸的过程吸附剂和展开剂的一般选择原则是：非极性组分的分离,选用活性强的吸附剂,用非极性展开剂,极性组分的分离,选用活性弱的吸附剂,用极性展开剂。2、操作薄层板制作或购买；点样；展开；显色；定性Rf不同,或定量比色测定。6/73、应用8.58.5气浮分离法气浮分离法一、方法原理二、气浮分离法的类型1、离子气浮分离法；2、沉淀气浮分离法；3、溶剂气浮分离法三、影响气浮分离效率的主要因素7/7
