分析化学课件常用的分离和富集方法.ppt
第十二章 常用的分离和富集方法,定量分析工作一般包括下列步骤：,（2）试样的预处理（分解或提取）；,（5）分析结果的计算和评价。,（4）测定；,（1）试样的采取与制备；,（3）干扰组分的消除；,第十二章 常用的分离和富集方法,第一节 概述,试样的分离比测定更困难!,EDTA Ca2+、Cu2+,一、为什么分离？,1 样品组成的复杂性，在测定其中某一组分时，共存组分产生干扰-分离(Separation)。,第十二章 常用的分离和富集方法,第一节 概述,常用的消除干扰的方法：（1）控制分析条件；（2）掩蔽；（3）分离,2 欲测组分的含量极微，测定方法的灵敏度不够-富集(Enrichment)。,例如：测定海水中的痕量铀（ng/mL）。,常规方法无法测定！,活性吸附，单宁甲基紫共沉淀,可将1000L,0.01L(浓度富集105倍),0.1 0.2mg/mL。,怎么办？,需富集！,1 将被测组分从复杂体系中分离出来后测定,二、分离在定量分析中的作用,2 把对测定有干扰的组分分离除去,3 将性质相近的组分相互分开,4 把微量或痕量的待测组分通过分离达到富集的目的,分离前的体系：均相；分离体系总是两相：液-液；液-固；气-液。,三、常用分离方法,1 沉淀分离法 传统分离方法，采用沉淀剂；液-固分离。,2 溶剂萃取分离法 被分离物质由一液相转入互不相溶的另一液相的过程；液-液两相；互不相溶。,3 离子交换分离法 通过带电荷溶质与固体（或液体）离子交换剂中可交换的离子进行反复多次交换而达到分离。,色谱分离方法 柱色层；纸色层；薄层色层；,四、对分离或富集的要求,理想的分离是把个组分的物质分成个彼此分开的部分理想境界。,任何两组分都不易达到100%的分离。,定量分析对分离的要求：,待测组分A在分离过程中的损失要小，即回收完全；,干扰组分B的残留量小。,衡量分离效果的量化参数：回收率RA；,回收率：,实际工作中，被测组分的含量不同，对的要求也不同。常量组分（含量）：99%微量组分（含量0.01%-）：R：90%-95%,第二节 沉淀分离法,一、无机沉淀剂分离法：基本原理为溶度积原理。Qi KSP 无机沉淀剂有很多，形成的沉淀类型也很多，如硫酸盐、碳酸盐、草酸盐、磷酸盐、氢氧化物、硫化物等。,沉淀分离法是利用沉淀反应使被测离子与干扰离子分离的一种方法。,利用沉淀分离法使被测离子与干扰离子分离有两种情况：1）利用沉淀反应使待测组分沉淀出来；2）利用沉淀反应将干扰组分沉淀除去。,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。,有机沉淀剂按其作用原理分为：螯合物沉淀剂、离子缔合物沉淀剂、三元络合物沉淀剂。,二、有机沉淀剂分离法,与无机沉淀剂相比，有机沉淀剂的选择性和灵敏度都较高，生成的沉淀纯净，溶解度小，易于过滤、洗涤。所以，有机沉淀剂在沉淀分离法中的应用日益广泛，有机沉淀剂的研究和应用是沉淀分离法的发展方向。,第三节 溶剂萃取分离法,溶剂萃取分离法(液-液萃取分离法)：利用物质对水的亲疏性不同而进行分离的一种方法。,物质易溶于水而难溶于非极性有机溶剂的性质称为亲水性；,物质难溶于水而易溶于非极性有机溶剂的性质称为疏水性。,萃取分离法,定义 利用二相间的振荡，使一些组 份进入有机相，另一些组份留 在水相中的分离方法。,优点：设备简单、操作快速、分离效果好。,缺点：劳动强度大、有机溶 剂易挥发、易燃、有 毒。,一 萃取分离的基本原理,物质对水的亲疏性规律：,（一）萃取过程的本质：将物质由亲水性转变为疏 水性的过程。,（2）极性化合物具有亲水性，非极性化合物具有疏水性；,（1）金属离子都有亲水性；,（3）物质含亲水基团越多，其亲水性越强；物质含疏水基团越多、疏水基团越大、其疏水性越强。,常见的疏水基团：芳香基(-Ar)、烷基(-R)、卤代烷基(-RX)等为疏水基团。,常见的亲水基团：羟基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2、=NH)和磺酸基(-SO3H)等为亲水基团。,（二）分配系数和分配比,分配系数大的物质，绝大部分进入有机相，分配系数小的物质，仍留在水相中，据此可将物质彼此分离。上式称为分配定律，它是溶剂萃取的基本原理。,1891年，Nernst发现了分配定律：“在一定温度下，当某一物质在两种互不混溶的溶剂中分配达到平衡时，则该物质在两相中的平衡浓度之比为一常数。”即：,前提：A在两相中仅以一种型体存在,1 分配系数,KD称为分配系数,2 分配比,若萃取物A在两相中并不仅以某一型体存在，如发生了解离、缔合等副反应，导致A在两相中以多种型体存在，则用分配比D来表示两相中的分配情况。,分配平衡时，A在有机相中的各种型体的总浓度CA(有)与在水相中的各种型体的总浓度CA(水)的比值称为分配比，用D表示。,D越大，被萃物进入有机相的浓度越大，一般要求D在10以上，而且越大越好。,若两相体积相等，D1,则A进入有机相的多；若两相体积相等，D1,则A进入水相的多。,若A在两相中的总浓度分别为C有、C水，两相的体积分别为V有、V水，则：,（三）萃取率E,例：在HCl介质中，用乙醚萃取Ga时，D=18，若萃取Ga时V水=V有，则Ga的E=?,当V有=V水，即等体积萃取时，,当 V有=V水 时,E 完全取决于D,结论:（1）分配比大，萃取率高；（2）当 D 较小时，一次萃取不能满足分析的要求。为提高萃取效率，可采取连续萃取的方法。,D=,E=100%,一次能萃取完全,D=100,E=99%,一次萃取不完全,需萃取二次(痕量分析一次可以),D=18,E=94.7%,D=10,E=91%,需连续萃取多次,D=1,E=50%,萃取完全比较困难,D 1,反萃取,设体积为V水的水溶液中含有质量为m0的A物质，若用体积为V有的有机溶剂萃取一次，平衡时，水相中剩余A的质量为m1，则萃取到有机相的A质量为m0-m1。,V水 mL mo,V有,连续萃取原理,则：,若再用体积为V有的有机溶剂再萃取一次，水相中剩余的A的质量由m1减少到m2，即水相中剩余的被萃取物质量为m2，萃取到有机相中A的质量为m1-m2。,V水 mL m1,V有,则：,若用体积为V有的有机溶剂萃取n 次,则水相中剩余的量为mn g,此时:,例12-1 有100mL含I210mg的水溶液,用90mLCCl4分别按下列情况萃取(D=85):(1)全量一次萃取;(2)每次用30mL分3次萃取。求萃取率各为多少?,解：(1)全量一次萃取：m0=10mg，V水=100mL，V有=90mL,（2）每次用30 mL分3次萃取时：m0=10mg，V水=100mL，V有=30mL,例12-1 有100mL含I210mg的水溶液,用90mLCCl4分别按下列情况萃取(D=85):(1)全量一次萃取;(2)每次用30mL分3次萃取。求萃取率各为多少?,可见:同量的萃取溶剂,分几次萃取的萃取率比一次萃取的萃取率要高，分离效果要好。,(1)全量一次萃取：,（2）每次用30 mL分3次萃取时：,在实际工作中，为提高萃取效率，通常可采取连续萃取（即增加萃取次数）的方法。,计算结果表明：,（四）分离系数 定量描述两种物质之间的分离效果。,若A、B的分配比分别为DA和DB，则两种物质的分配比的比值DA/DB称为分离系数，用A/B表示。,A/B越大，DA与DB相差越大，A与B分离就越完全，即萃取的选择性越高；若DA与DB很接近，即A/B接近于1，则两种物质难于分离；若DA=DB，即A/B=1，则说明A与B根本不能分离。,分离系数用来表示A、B两组分在萃取中被分离的情况。,一般来说，要使共存于同一体系的A和B分离，A的萃取率E应在99%以上（即DA100），而B的萃取率E应小于1%（即DB0.01），此时：,即A/B 104，可使A和B彼此分离。故常将A/B 104作为两物质相互分离的判据。,8 溶液含Fe3+10mg，采用某种萃取剂将它萃入某种有机溶剂中，若分配比D=99，用等体积有机溶剂分别萃取1次和2次，问在水溶液中各剩余Fe3+多少毫克？萃取百分率各为多少？,解：,为等体积萃取,等体积萃取1次时,等体积萃取2次时,9 某水溶液含溶质A 10.0 mg，经适当处理后等体积的有机溶剂进行萃取，D=99。若:（1）用全量的有机溶剂一次萃取，（2）每次用一半量的有机溶剂分两次萃取，问萃取率E分别为多少？,解：（1）等体积萃取，V水=V有,9 某水溶液含溶质A 10.0 mg，经适当处理后等体积的有机溶剂进行萃取，D=99。若（1）用全量的有机溶剂一次萃取，（2）每次用一半量的有机溶剂分两次萃取，问萃取率E分别为多少？,解：,（2）V有=1/2V水,10 用某有机溶剂从100mL含溶质A的水溶液中萃取A。若每次用20mL有机溶剂，共萃取两次，萃取百分率可达90.0，计算机该取体系的分配比。,解：,D=10.8,用等体积萃取要求进行两次萃取后，其萃取率大于95%，则其分配比必须大于()A 10 B 7 C 3.5 D 2,萃取过程的本质可表述为（）A 金属离子形成螯合物的过程；B 金属离子形成离子缔合物的过程；C 络合物进入有机相的过程；D 将物质由亲水性转变为疏水性的过程,含0.010g Fe3+的强酸溶液，用乙醚萃取时，已知其分配比为99，则等体积萃取一次后，水相中残存Fe3+量为（）。,C,D,0.00010g,
