定量分析中的分离方法优秀PPT.ppt
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1、定量分析中的分离方法你现在浏览的是第一页,共86页1定量分析过程定量分析过程取样取样溶样溶样消除干扰消除干扰 测定测定 计算计算 掩蔽掩蔽 原理原理 数据处理数据处理 分离分离 方法方法 结果报告结果报告9.1 概述概述你现在浏览的是第二页,共86页2气液分离气液分离:挥发和蒸馏挥发和蒸馏 克氏定氮法,克氏定氮法,Cl2预氧化预氧化I-法法液液分离液液分离螯合物萃取螯合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取三元络合物萃取三元络合物萃取支撑型液膜支撑型液膜乳状液型液膜乳状液型液膜生物膜生物膜萃取分离萃取分离 液膜分离液膜分离其他分离方法其他分离方法:萃淋树脂、螯合树脂、浮选、色谱分离法萃淋树脂、螯合
2、树脂、浮选、色谱分离法分离分析法分离分析法:气相色谱法、液相色谱法、电泳分析法:气相色谱法、液相色谱法、电泳分析法分分 离离 方方 法法固液分离固液分离沉淀分离沉淀分离离子交换分离离子交换分离氢氧化物:氢氧化物:NaOH,NH3硫化物:硫化物:H2S有机沉淀剂:有机沉淀剂:H2C2O4,丁二酮肟,丁二酮肟阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂固相萃取固相萃取气固分离气固分离-超临界流体萃取超临界流体萃取你现在浏览的是第三页,共86页3分离的意义:分离的意义:消除干扰、富集微量待测组分消除干扰、富集微量待测组分.对分离的要求:对分离的要求:1 1)干扰组分应减小至不再干扰被测组
3、分的测定;)干扰组分应减小至不再干扰被测组分的测定;2 2)被测组分在分离过程中的损失要小到可以不计)被测组分在分离过程中的损失要小到可以不计.被测组分被测组分A A的回收率(的回收率(RA A):):A为主要组分:为主要组分:RA 99.9%A在在1%:RA 99%A为微量组分:为微量组分:RA 95%或更低或更低A,B两组分分离效果的好坏用分离因数两组分分离效果的好坏用分离因数S 表示表示你现在浏览的是第四页,共86页4 9.2.1 无机沉淀剂无机沉淀剂 1.氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀:OH-:分离两性分离两性(Zn(),Pb(),Sn(),Al()与非两性物与非两性物.NH3H2O:分离高
4、价金属离子分离高价金属离子(Th,Al,Fe3+)与易生成与易生成 氨络合物的金属离子氨络合物的金属离子(Cu,Co,Ni,Zn,Cd,Hg,Ag).2.硫化物:硫化物:H2S(控制酸度以控制控制酸度以控制S2-浓度浓度)3.其他沉淀剂:其他沉淀剂:Cl-,SO42-,CrO42-,PO43-,F-等等.Ag+Ba2+,Pb2+Mg2+Ca2+容易发生共沉淀容易发生共沉淀,选择性不高选择性不高;应首先沉淀微量组分应首先沉淀微量组分.9.2 沉淀分离法沉淀分离法你现在浏览的是第五页,共86页59.2.2 有机沉淀剂有机沉淀剂种类多、选择性好、种类多、选择性好、晶形好、可灼烧除去晶形好、可灼烧除去
5、.H2C2O4 用于用于 Ca2+、Ba2+、Sr2+、Th4+与与Fe3+、Al3+、Zr4+分离分离铜铁试剂铜铁试剂(N-亚硝基亚硝基-苯胲胺)苯胲胺)在在1:9的的H2SO4 中,中,Fe3+、Ti4+、V(V)与与Al3+、Co2+、Cr3+、Ni2+分离分离.N-ONH4N=O你现在浏览的是第六页,共86页6铜试剂铜试剂(二乙基胺二硫代甲酸钠)(二乙基胺二硫代甲酸钠)使重金属离子与使重金属离子与Al3+、稀土、碱土离子分离稀土、碱土离子分离.在弱酸性溶液中只与在弱酸性溶液中只与Ni2+、Pd2+生成沉淀;生成沉淀;在氨性溶液中在氨性溶液中,酒石酸存在下酒石酸存在下,与与Ni2+的反应
6、几乎是特效的的反应几乎是特效的.丁二酮肟丁二酮肟NCSSNaC2H5C2H5CH3CCNOHNOHH3C你现在浏览的是第七页,共86页7 通过控制通过控制pH和加入掩蔽和加入掩蔽剂,使一些金属离子得到剂,使一些金属离子得到分离分离.8羟基喹啉羟基喹啉 不与不与Al3+生成沉淀,生成沉淀,可与可与Zn2+、Mg2+生成生成沉淀沉淀.1甲基甲基8羟基喹啉羟基喹啉NOHNOHCH3你现在浏览的是第八页,共86页89.2.3 共沉淀分离富集共沉淀分离富集CaCO3(Pb),Al(OH)3,Fe(OH)3选择性差选择性差,干扰下一步测定干扰下一步测定.有机共沉淀剂有机共沉淀剂:丹宁、动物胶等丹宁、动物胶
7、等,可灼烧除去可灼烧除去.例例:丁二酮肟丁二酮肟-Ni(内络盐内络盐)+惰性共沉淀剂惰性共沉淀剂 +SCN-甲基紫甲基紫(络合共沉淀剂络合共沉淀剂)Zn2+Zn(SCN)42-难溶三元络合物难溶三元络合物SCN-甲基紫甲基紫+(10 g/L)例例:+丁二酮肟二烷酯丁二酮肟二烷酯 (乙醇溶液乙醇溶液)你现在浏览的是第九页,共86页9 在在KCN的氨性溶液中通入的氨性溶液中通入H2S,Cd2+被沉淀,被沉淀,Cu2+不沉淀不沉淀,Cu2+Cu(CN)32-1.控制酸度控制酸度:例:例:Cu2+、Cd2+分离分离 2.利用络合掩蔽作用利用络合掩蔽作用 例:例:Ca2+、Mg2+分离分离 (NH4)2
8、C2O4过量过量,Ca2+沉淀沉淀,Mg2+生成生成Mg(C2O4)22-.例:例:Pb2+、Ca2+分离分离在在EDTA存在下,控制存在下,控制pH2.84.9,CaC2O4,与与Pb2+分离分离.9.2.4 提高沉淀分离的选择性提高沉淀分离的选择性你现在浏览的是第十页,共86页10用草酸盐用草酸盐沉淀沉淀分离分离Pb2、Ca2pCapPbpPbX 1.0pCa无无EDTAX6.110 8 6 4 2 0 pM(pM)024682.84.9pH6.88.7pCa 5pPb 2pCapPb pKsp(PbC2O4)=9.7,lgK(PbY)=18.0 pKsp(CaC2O4)=7.8,lgK(
9、CaY)=10.7C2O4=0.1 molL-1 Y =0.01 molL-1有有EDTA你现在浏览的是第十一页,共86页113.利用氧化还原反应利用氧化还原反应,改变离子存在状态改变离子存在状态Mn2+Ca2+、Mg2+MnO(OH)2Ca2+、Mg2+氧化氧化NaOHH2O2Fe(OH)3CrO42-Fe3+Cr3+你现在浏览的是第十二页,共86页129.3 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法9.3.1 萃取原理与基本概念萃取原理与基本概念依据依据:“相似相溶相似相溶”物质在极性不同的溶剂中溶解度不同物质在极性不同的溶剂中溶解度不同.水水:极性极性,离子型化合物离子型化合物(亲水性亲水性)易溶易
10、溶.有机溶剂有机溶剂(丙酮、丙酮、CHCl3、CCl4、苯、苯):有机化合物有机化合物(疏水性疏水性)易溶易溶.萃取萃取:将亲水性物质转化成疏水性化合物将亲水性物质转化成疏水性化合物 而进入有机相而进入有机相.反萃取反萃取:恢复亲水性恢复亲水性,再回到水相再回到水相.你现在浏览的是第十三页,共86页13分配平衡分配平衡示意图示意图1.分配系数分配系数在一定温度下在一定温度下,浓度不太大时浓度不太大时,KD为常数为常数,称称分配定律分配定律.严格说:严格说:中性分子中性分子 1woA 有机相有机相A 水相水相 你现在浏览的是第十四页,共86页14碘在碘在CCl4-H2O中的分配(中的分配(25)
11、I2O(gL-1)25.61 0.2913 87.9 16.54 0.1934 85.5 10.88 0.1276 85.3 6.97 0.0818 85.2I2W(gL-1)KD你现在浏览的是第十五页,共86页152.分配比分配比lgKDlgDlgI-例:例:有有I-存在时存在时,I2在在CCl4H2O中的分配中的分配你现在浏览的是第十六页,共86页163.萃取率萃取率相比相比 R你现在浏览的是第十七页,共86页17不同不同KI浓度下的浓度下的I2在在CCl4-H2O体系中的体系中的D和和E(R=1)lgI-0-1-2-3-4-5-6lgD-1.10.0130.981.681.901.931
12、.94D0.0791.039.547.979.485.187.1E7.750.890.598.098.898.8598.85你现在浏览的是第十八页,共86页18分配比与萃取率的关系曲线分配比与萃取率的关系曲线(VO=VW,R=1)DE/%1501091100991000 99.9100010010.01.00.100.01D0 20 40 60 80 100萃取率萃取率 (E/%)你现在浏览的是第十九页,共86页19若若D=5,R=1时,时,一次萃取率一次萃取率 E=83%若若D=5,R=1/3时,一次萃取率时,一次萃取率 E=94%若若D=5,R=1时,时,三次总萃取率三次总萃取率 E=99
13、.5%用同量溶剂多次萃取效果好用同量溶剂多次萃取效果好.萃取次数与萃取率的关系萃取次数与萃取率的关系你现在浏览的是第二十页,共86页20m0为被萃取物总量,为被萃取物总量,m1为一次萃取后,水中剩余量为一次萃取后,水中剩余量.多次萃取时多次萃取时萃取率萃取率 E 的计算的计算你现在浏览的是第二十一页,共86页21例例1:在在pH=7.0时时,以以8-羟基喹啉羟基喹啉(Oxine)氯仿溶液从氯仿溶液从 水溶液中萃取水溶液中萃取La3+.已知已知:D=43,c(La3+)w=1.00 mgmL-1,Vw=20.0 mL.2.VOxine=5.0 mL n=2=43/(43+2)=96%1.VOxi
14、ne=10.0 mL你现在浏览的是第二十二页,共86页22 乙醚作用:生成乙醚作用:生成 盐盐,溶剂溶剂,萃取剂萃取剂.1.离子缔合物萃取离子缔合物萃取 萃取容量较大萃取容量较大,常用于分离基体元素常用于分离基体元素,如钢铁中的如钢铁中的FeFe3+3+.9.3.2 萃取类型与萃取平衡萃取类型与萃取平衡盐盐 萃入乙醚中萃入乙醚中FeCl4OH+C2H5C2H5OHC2H5C2H5FeCl4你现在浏览的是第二十三页,共86页23例:例:Sb(V)在浓在浓HCl中生成中生成SbCl6-,可与碱性染料孔雀,可与碱性染料孔雀 绿的阳离子生成缔合物,而被苯萃取,该体系用于绿的阳离子生成缔合物,而被苯萃取
15、,该体系用于萃取光度法测微量萃取光度法测微量Sb.离子缔合物萃取离子缔合物萃取(H3C)2NN(CH3)2 SbCl6C你现在浏览的是第二十四页,共86页24次甲基蓝次甲基蓝 用苯萃取用苯萃取 测定测定BNS(H3C)2NN(CH3)2BF4你现在浏览的是第二十五页,共86页25罗丹明罗丹明B用苯用苯+乙醚(乙醚(3:1)萃取)萃取测定测定Ga+COCOOHN(C2H5)2(C2H5)2NGaCl4你现在浏览的是第二十六页,共86页26丁二酮肟镍丁二酮肟镍(电中性电中性),从水中萃入,从水中萃入CHCl3.2.螯合物萃取螯合物萃取2Ni2CH3CCNOHNOHH3COHON iNCONCCH3
16、CH3HOCH3CCNNH3C你现在浏览的是第二十七页,共86页27有机物有机物(萃取剂萃取剂HL)的萃取平衡的萃取平衡pHD6.05.97.05.88.92.9510.00.4312.04.710-3例例 乙酰丙酮乙酰丙酮(苯苯-水)水)KD=5.9,pKa=8.92.958.9你现在浏览的是第二十八页,共86页28HL各形式分布系数:各形式分布系数:x(L-)(w),x(HL)(w),x(HL)(o)你现在浏览的是第二十九页,共86页29HL(o)L-(w)HL(w)你现在浏览的是第三十页,共86页30萃取剂的副反应萃取剂的副反应(分配及离解、质子化分配及离解、质子化)系数系数忽略忽略当当
17、pH lgKH(HL)时时,迅速增大迅速增大你现在浏览的是第三十一页,共86页31乙酰丙酮的副反应系数乙酰丙酮的副反应系数-pH图图乙酰丙酮的乙酰丙酮的KD=5.9,lgKH(HL)=8.9,R=1lg HL(w)你现在浏览的是第三十二页,共86页32金属螯合物的萃取金属螯合物的萃取萃取常数萃取常数Kex nL-+Mn+MLn两相界面两相界面HLMLn(1)(2)(3)(4)Organic phaseWater phaseHLH+L-KD(HL)KD(MLn)KH(HL)你现在浏览的是第三十三页,共86页33设有机相中金属离子全部以设有机相中金属离子全部以MLn形式存在,形式存在,水相中金属离
18、子全部以水相中金属离子全部以Mn+形式存在形式存在.因此因此你现在浏览的是第三十四页,共86页34萃取反应的条件萃取常数萃取反应的条件萃取常数AWHL,L-你现在浏览的是第三十五页,共86页35若知若知D 和相比和相比R,即可求,即可求E,可绘制,可绘制E-pH曲线曲线以双硫腙的四氯化碳溶液萃取金属离子的以双硫腙的四氯化碳溶液萃取金属离子的萃取曲线萃取曲线E=50%的的pH称称 pH你现在浏览的是第三十六页,共86页36 结论:结论:1.Mn+的的E随随pH升高而增大升高而增大;2.不同价态,斜率不同,价态越高斜率越大不同价态,斜率不同,价态越高斜率越大;3.不同金属离子的不同金属离子的K e
19、x不同(不同(n ,KD不同),不同),定量萃取的定量萃取的pH不同不同.你现在浏览的是第三十七页,共86页37为了萃取分离金属离子为了萃取分离金属离子M和和N:1.选择合适的萃取剂和溶剂,使与选择合适的萃取剂和溶剂,使与M的的n大,大,KD(MLn)大,减小大,减小M的的pH;pH 3,M与与N可定量分离可定量分离.2.加适当的掩蔽剂,使加适当的掩蔽剂,使N的的 大,大,增大增大N的的pH.你现在浏览的是第三十八页,共86页389.3.3 几种重要的萃取剂几种重要的萃取剂 乙酰丙酮乙酰丙酮lgKH(HL)=8.9,lgKD=0.77(C6H6H2O)萃取离子:萃取离子:Fe3BeCuAlTh
20、PbNiCo2+ZnMnHg噻吩甲酰三氟丙酮噻吩甲酰三氟丙酮lgKH(HL)=6.23,lgKD=1.6可在酸性溶液中萃取金属离子可在酸性溶液中萃取金属离子,主要用于锕系元素分离主要用于锕系元素分离.CH3COCH2CCH3OSCOCH2COCF3你现在浏览的是第三十九页,共86页398-羟基喹啉羟基喹啉 铜铁试剂铜铁试剂lgKD=2.6,lgKH(HL)=9.9,lgKH(H2L)=5.0(CH2Cl2H2O)VO2+Fe3+Ga3+Cu2+TiO2+Bi3+Ni2+Al3+Th4+Hg2+Co2+Zn2+Cd2+Pb2+Mn2+Ca2+lgKH(HL)=4.16,lgKD=2.18(CHC
21、l3H2O)Fe3,Ti,Zr,V,Nb,Bi,Cu,Th(酸性)(酸性)NOHN-ONH4N=O你现在浏览的是第四十页,共86页409.3.4 溶剂萃取的应用溶剂萃取的应用 1.萃取分离萃取分离 双硫腙能与双硫腙能与20余种余种M生成螯合物生成螯合物 稀无机酸溶液(稀无机酸溶液(0.10.5molL-1),可萃取),可萃取Hg、Ag、Au、Cu;萃取后;萃取后,用含用含EDTA的碱性溶液洗萃取液的碱性溶液洗萃取液,HgY被反萃被反萃到水相到水相,几乎无干扰几乎无干扰.弱酸性介质,可萃取弱酸性介质,可萃取Bi.中性或弱碱性,可萃取中性或弱碱性,可萃取Zn、Cd、Pb、Ni.2.萃取富集萃取富集
22、 天然水中致癌物天然水中致癌物3,4-苯并芘的检测苯并芘的检测 用环已酮从大量水中萃取,浓缩到小体积,层析分离后用环已酮从大量水中萃取,浓缩到小体积,层析分离后 荧光法荧光法测定测定.你现在浏览的是第四十一页,共86页41溶剂比水轻溶剂比水轻溶剂比水重溶剂比水重溶剂溶剂溶溶剂剂水溶液水溶液水水溶溶液液 冷凝器冷凝器 连续萃取装置连续萃取装置你现在浏览的是第四十二页,共86页423.萃取比色:萃取比色:合金钢中钒的测定合金钢中钒的测定三元络合物三元络合物紫红色紫红色萃取光度法萃取光度法=530 nmV(IV)氧化剂氧化剂V(V)钽试剂钽试剂CHCl3V-钽试剂钽试剂-ClHCl(3.5molL-
23、1)1 :2 :1你现在浏览的是第四十三页,共86页43+o+o+o+o+o+oo o oo+oo o oo o oo o o+o+o+oo+oo o oo o oo o oo o oo o oo o oo o o o+o+o+o o+o+K+H+淋洗淋洗交换上柱交换上柱溶液中的离子溶液中的离子与离子交换树与离子交换树脂发生离子交脂发生离子交换而分离换而分离.9.4 离子交换分离法离子交换分离法你现在浏览的是第四十四页,共86页44A+BABAB柱层析柱层析离子交换层析法离子交换层析法将交换上去的离子,将交换上去的离子,用适当的洗脱剂依用适当的洗脱剂依次洗脱而分离次洗脱而分离.你现在浏览的是第
24、四十五页,共86页45CO O HCH2CHOHC H C H2CH C H2C H C H2CH C H2C H CH2CH C H2CH C H2CH C H2C H CH2CH C H3C H CH3CH C H2C H C H2C H CH2C H C H2C H CH2C H C H2C H C H2C H C H2C H CH2C H C H2C H CH3C H C H2C H C H2H2S O4S O3HS O3HS O3HS O3HS O3HS O3H+HC=CHHC=CHHC=CH(催催化化剂剂)n(分分散散剂剂)交联度交联度:w(交联剂交联剂)812%交换容量:交换容量
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