化學(xué)中的分離方法(材料)

第15章化學(xué)中的分離方法15.1沉淀分離法15.2萃取分離法15.3離子交換法15.4色譜分離法1學(xué)習(xí)要求

1.了解分析化學(xué)中常用的分離方法：沉淀分離法、萃取分離法、色譜分離、離子交換法分離的基本原理。

2.了解萃取條件的選擇及主要的萃取體系

3.了解離子交換的種類和性質(zhì)，以及離子交換的操作。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)了解各種常用分離方法的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用。2定量分析過程取樣→溶樣→消除干擾→測定→計(jì)算

掩蔽

原理數(shù)據(jù)處理

分離

方法結(jié)果概述3氣液分離：揮發(fā)和蒸餾克氏定氮法，Cl2預(yù)氧化I-法液液分離螯合物萃取離子締合物萃取三元絡(luò)合物萃取支撐型液膜乳狀液型液膜生物膜萃取分離液膜分離其他分離方法：萃淋樹脂、螯合樹脂、浮選、色譜分離法分離分析法：氣相色譜法，液相色譜法、電泳分析法分離方法固液分離沉淀分離離子交換分離氫氧化物：NaOH、NH3硫化物：H2S有機(jī)沉淀劑：H2C2O4，丁二酮肟陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂固相萃取氣固分離-超臨界流體萃取4分離的意義：消除干擾、富集微量待測組分.對分離的要求：1）干擾組分應(yīng)減小至不再干擾被測組分的測定；2）被測組分在分離過程中的損失要小到可以不計(jì)。被測組分A的回收率（RA）：A為主要組分：RA>99.9%A在1%：RA>99%A為微量組分：RA>95%或更低A、B兩組分分離效果的好壞用分離因數(shù)S表示5一.無機(jī)沉淀劑

1.氫氧化物沉淀：OH-:分離兩性(Zn(II),Pb(II),Sn(II),Al(III))與非兩性物.蛋白質(zhì)的分離-調(diào)pH至等電點(diǎn).NH3·H2O:分離高價(jià)金屬離子(Th4+,Al3+,Fe3+)與易生成氨絡(luò)合物的金屬(Cu,Co,Ni,Zn,Cd,Hg,Ag).2.硫化物：H2S(控制酸度以控制S2-濃度)

3.其他沉淀劑：Cl-,SO42-,CrO42-,PO43-,F-等.

Ag+Ba2+,Pb2+Mg2+Ca2+容易共沉淀,選擇性不高;應(yīng)首先沉淀微量組分.15.1沉淀分離法6二.有機(jī)沉淀劑種類多,選擇性好,晶形好,可灼燒除去.

H2C2O4

用于Ca2+,Ba2+,Sr2+,Th4+與Fe3+,Al3+,Zr4+……分離銅鐵試劑（N-亞硝基-β-苯胲胺）在1:9的H2SO4中，F(xiàn)e3+、Ti4+、V(V)與Al3+、Co2+、Cr3+、Ni2+分離.N-ONH4N=O7銅試劑（二乙基胺二硫代甲酸鈉）使重金屬離子與Al3+、稀土、堿土離子分離.在弱酸性溶液中只與Ni2+、Pd2+生成沉淀在氨性溶液中,酒石酸存在下,與Ni2+的反應(yīng)幾乎是特效的.丁二酮肟NCSSNaC2H5C2H5CH3CCNOHNOHH3C8通過控制pH和加入掩蔽劑，使一些金屬離子得到分離.8－羥基喹啉不與Al3+生成沉淀，可與Zn2+、

Mg2+生成沉淀.1－甲基－8－羥基喹啉NOHNOHCH39三.共沉淀分離富集CaCO3↓(Pb),Al(OH)3↓,Fe(OH)3↓選擇性差,干擾下一步測定.有機(jī)共沉淀劑:丹寧,動物膠等,可灼燒除去.例:丁二酮肟-Ni(內(nèi)絡(luò)鹽)+惰性共沉淀劑+丁二酮肟二烷酯(乙醇溶液)

+SCN-甲基紫+(絡(luò)合共沉淀劑)Zn2+Zn(SCN)42-

難溶三元絡(luò)合物SCN-甲基紫+(10

g/L)例:OHONiNCONCCH3CH3HOCH3CCNNH3C居里夫婦與釙和鐳102.利用絡(luò)合掩蔽作用

例Ca2+、Mg2+分離(NH4)2C2O4過量,Ca2+沉淀,Mg2+生成Mg(C2O4)22-.例Pb2+、Ca2+分離在EDTA存在下，控制pH2.8~4.9,CaC2O4↓,與Pb2+分離.四.提高沉淀分離的選擇性在KCN的氨性溶液中通入H2S，Cd2+被沉淀，Cu2+不沉淀,Cu2+Cu(CN)32-1.控制酸度:例

Cu2+、Cd2+分離11用草酸鹽沉淀分離Pb2＋、Ca2＋pCa

pPb

pPb

X1.0pCa

無EDTAX6.11086420

pM(pM′)024682.84.9pH6.88.7pCa

5pPb

2pCa

pPb′pKsp(PbC2O4)=9.7,lgK(PbY)=18.0pKsp(CaC2O4)=7.8,lgK(CaY)=10.7有EDTA[C2O4′]=0.1mol·L-1

[Y

]=0.01mol·L-1123.利用氧化還原反應(yīng),改變離子存在狀態(tài)Fe3+Cr3+Mn2+

Ca2+,Mg2+NaOHH2O2Fe(OH)3↓CrO42-MnO(OH)2↓Ca2+,Mg2+O21315.2萃取分離法一.萃取原理與基本概念依據(jù):“相似相溶”,物質(zhì)在極性不同的溶劑中溶解度不同.

水:極性,離子型化合物(親水性)易溶.

有機(jī)溶劑(丙酮,CHCl3,CCl4,苯):有機(jī)化合物(疏水性)易溶.萃取:將親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成疏水性化合物而進(jìn)入有機(jī)相(萃取的實(shí)質(zhì)）.反萃取:恢復(fù)親水性,再回到水相.14分配平衡示意圖1.分配系數(shù)在一定溫度下,濃度不太大時(shí),KD為常數(shù),稱分配定律。woA有機(jī)相A水相中性分子

≈1嚴(yán)格說：15[I2]O(g/L)25.610.291387.916.540.193485.510.880.127685.36.970.081885.2[I2]W(g·L-1)碘在CCl4—H2O中的分配（25℃）

KD162.分配比例：有I-存在時(shí),I2在CCl4－H2O中的分配lgKDlgDlg[I-]173.萃取率相比

R18在不同KI濃度下的I2在CCl4-H2O體系中的D和E

(R=1)lg[I-]0-1-2-3-4-5-6lgD-1.10.0130.981.681.901.931.94D0.0791.039.547.979.485.187.1E7.750.890.598.098.898.8598.85相比確定時(shí),分配比D

越大,萃取率E

越高。19分配比與萃取率的關(guān)系曲線DE/%150109110099100099.9100010010.01.00.100.01D020406080100萃取率(E/%)（VO=VW,

R=1)20若D=5，R=1時(shí)，一次萃取率E=83%若D=5，R=1/3時(shí)，一次萃取率E=94%若D=5，R=1時(shí)，三次總萃取率E=99.5%

用同量溶劑多次萃取效果好.萃取次數(shù)與萃取率的關(guān)系21m0為被萃取物總量，m1為一次萃取后，水中剩余量.多次萃取時(shí)萃取率E

的計(jì)算22例1在pH=7.0時(shí),以8－羥基喹啉(Oxine)氯仿溶液從

水溶液中萃取La3+。

已知:D=43,c(La3+)W=1.00mg/mL,VW=20.0mL.2.VOxine=5.0mLn=2=43/(43+2)=96%1.

VOxine=10.0mL23

乙醚作用：生成鹽,溶劑,萃取劑.1.離子締合物萃取

＋＝萃取容量較大,常用于分離基體元素,如鋼鐵中的Fe3+.二.萃取類型與萃取平衡鹽萃入乙醚中FeCl4ˉOH+C2H5C2H5＋OHC2H5C2H5[FeCl4ˉ]24

Sb(V)在濃HCl中生成SbCl6-，可與堿性染料孔雀綠的陽離子生成締合物，而被苯萃取，該體系用于萃取光度法測微量Sb。離子締合物萃取示例＋(H3C)2NN(CH3)2·[SbCl6]ˉC25丁二酮肟鎳(電中性)，從水中萃入CHCl3.2.螯合物萃取2＋Ni2＋CH3CCNOHNOHH3COHONiNCONCCH3CH3HOCH3CCNNH3C26三.幾種重要的萃取劑

乙酰丙酮lgKH(HL)=8.9，lgKD=0.77（C6H6－H2O）萃取離子：Fe3＋>Be>Cu>Al>Th>Pb>Ni>Co2+>Zn>Mn>Hg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屬離子,主要用于錒系元素分離.CH3COCH2CCH3OSCOCH2COCF3278-羥基喹啉

銅鐵試劑lgKD=2.6，lgKH(HL)=9.9，lgKH(H2L)

=5.0（CH2Cl2－H2O）VO2+>Fe3+>Ga3+>Cu>TiO2+>Bi>Ni>Al>Th>Hg>Co>Zn>Cd>Pb>Mn>CalgKH(HL)=4.16，lgKD=2.18（CHCl3－H2O）Fe3＋,Ti,Zr,V,Nb,Bi,Cu,Th（酸性）NOHN-ONH4N=O28四.溶劑萃取的應(yīng)用

1.萃取分離

雙硫腙能與20余種M生成螯合物

稀無機(jī)酸溶液（0.1~0.5mol·L-1），可萃取Hg、Ag、Au、Cu；萃取后,用含EDTA的堿性溶液洗萃取液,HgY被反萃到水相,幾乎無干擾.弱酸性介質(zhì)，可萃取Bi.中性或弱堿性，可萃取Zn、Cd、Pb、Ni.2.萃取富集

天然水中致癌物3、4-苯并芘的檢測

用環(huán)已酮從大量水中萃取，濃縮到小體積，層析分離后熒光法測定.29溶劑比水輕溶劑比水重溶劑溶劑水溶液水溶液

冷凝器

連續(xù)萃取裝置303.萃取比色.合金鋼中釩的測定三元絡(luò)合物紫紅色萃取光度法λ=530nmV(IV)氧化劑V(V)鉭試劑－CHCl3V-鉭試劑-ClHCl(3.5mol·L-1)1:2:131++++++++++o+o+o+o+o+ooooo+oooooooooo++++++++++++++++++++++o+o+oo+ooooooooooooooooooooooo+o+o+oo+++o+++++++++K+H+淋洗交換上柱溶液中的離子與離子交換樹脂發(fā)生離子交換而分離.15.3離子交換分離法32A+BABAB柱層析離子交換層析法將交換上去的離子，用適當(dāng)?shù)南疵搫┮来蜗疵摱蛛x.33C