化学中的分离方法解读
根据被萃取组分与萃取剂所形成的可被萃取分子性质 的不同,可把萃取体系分类如下:
1.形成内络盐的萃取体系 所用萃取剂一般是有机弱酸,也是螯合剂。
例如8-羟基喹啉,可与Pd2+、T13+、Fe3+、Ga3+、 In3+、A13+、Co2+、Zn2+,等离子螯合:
所生成的螯合物难溶于水,可用有机溶剂氯仿萃取。
萃取两次后,水溶液中A的浓度为c2,按照同样方法可得: 第三次萃取后水溶液中A的浓度为
若不用连续萃取的办法,而是使用增加有机溶剂量 的办法,如使V有=10V水,则萃取一次后水溶液中A的 浓度c1:
为了达到分离目的,不但萃取效率要高,而且还要考 虑共存组分间的分离效果要好,一般用分离因数β来表示 分离效果。β是两种不同组分分配比的比值,即
二硫腙
它微溶于水,形成互变异构体,并可与Ag+、Bi3+、 Cd2+、Ga3+、Hg2+、Cu2+、Co2+等离子螯合。所生成的 螯合物难溶于水,可用CCl4萃取。
乙酰基丙酮、铜试剂(二乙基胺二硫代甲酸钠)、丁二 肟都是常用的萃取剂。
如果DA和DB相差很大,分离因数很大,两种物质可 以定量分离;如果DA和DB相差不多,两种物质就难以完 全分离。
二、萃取体系的分类和萃取条件的选择
大多数无机金属物质在水溶液中会离解成离子,因此, 它很难溶于非极性或极性弱的有机试剂,而不能被萃取。 若使无机物进入有机相,必须在水中加入某种试剂,将其 生成不带电荷的、难溶于水而易溶于有机溶剂的物质,这 种试剂叫萃取剂。
第十章 化学中的分离方法
理学院 高旭昇
在定量分析中,常遇到比较复杂的试样,在测定其 中某一组分时,共存的组分便会产生干扰,可通过控制 分析条件或采用掩蔽法来消除干扰。若仍无法解决问题, 就需要将待测定组分与干扰组分分离。在有些试样中, 待测组分的含量较低,而现有测定方法的灵敏度又不够 高,这时必须先对待测组分进行富集,然后进行测定。 富集过程也就是分离过程。
在实际工作中,对于分配比较小的溶质,常常采取分 几次加入溶剂,连续几次萃取的办法,以提高萃取效率。
设D=10,在原来水溶液中A的浓度为c0,体积为V水, 以有机溶剂(体积为V有)萃取之,达到平衡后水溶液中及有 机溶剂相中A的浓度各等于c1和c’1,在分析工作中,一般常 用等体积的溶剂来进行萃取,当V水=V有时,在萃取一次后 水溶液中A的浓度c1可计算如下:
由于有机共沉淀剂一般是大分子物质,它的离子半径 大,在其表面电荷密度较小,吸附杂质离子的能力较弱, 因而选择性较好。又由于它是大分子物质,分子体积大, 形成沉淀的体积亦较大,这对于痕量组分的富集很有利。 另一方面,存在于沉淀中的有机共沉淀剂,在沉淀后可藉 灼烧而除去,不会影响以后的分析。
15.2 溶剂萃取分离法
氢氧化物沉淀分离时常用下列试剂来控制溶液的pH值:
NaOH溶液:可控制pH值≥12,常用于两性金属离子和 非两性金属离子的分离。 许多非两性金属离子都生成氢氧化物沉淀,只有溶解度 较大的钙、锶等离子的氢氧化物才部分沉淀。 两性金属离子则生成含氧酸阴离子留在溶液中。
氨和氯化铵缓冲溶液:将pH值控制在9左右,常用来沉 淀不与NH3形成络离子的许多种金属离子,亦可使许多 两性金属离子沉淀成氢氧化物沉淀。
沉淀分离法的主要依化物沉淀分离 使离子形成氢氧化物沉淀 [如Fe(OH)3、A1(OH)3、Mg(OH)2等] 或含水氧化物 (如SiO2·xH2O、WO3·xH2O、Nb2O5·xH2O、SnO2·H2O等)
利用氢氧化物沉淀分离,关键在于根据实际情况, 适当选择和严格控制溶液的pH值。
c代表溶质以各种形式存在的总浓度。只有在最简单 的萃取体系中,溶质在两相中的存在形式又完全相同时, D=KD;在实际情况中D≠KD。
当溶质A的水溶液用有机溶剂萃取时,如已知水溶液 的体积为V水,有机溶剂的体积为V有,则萃取效率E(以 百分率表示)应该等于:
萃取效率由分配比D和体积比V水/V有决定。D愈大, 萃取效率愈高。如果D固定,减小V水/V有,即增加有机溶 剂的用量,也可提高萃取效率,但后者的效果不太显著。 另一方面,增加有机溶剂的用量,将使萃取以后溶质在有 机相中的浓度降低,不利于进一步的分离和测定。
②硫化物沉淀分离法 硫化物沉淀分离所用的主要沉淀剂是H2S:
控制适当的酸度,亦即控制[S2-],即可进行硫化 物沉淀分离。
硫代乙酰胺在酸性或碱性溶液中的水解反应:
2.有机沉淀剂沉淀分离法
选择性和灵敏度较高,生成的沉淀性能好,显示了有 机沉淀剂的优越性,因而得到迅速的发展。
有机沉淀剂与金属离子形成的沉淀主要有:螯合物沉 淀,缔合物沉淀和三元络合物沉淀。
其他如醋酸和醋酸盐、六次甲基四胺和其共轭酸所 组成的缓冲溶液等,可分别控制一定的pH值,以进行 沉淀分离。
利用难溶化合物的悬浮液来控制pH值: 例如[Zn2+]=0.1mol·L-1时,
利用ZnO悬浮液,可把溶液的pH值控制在5.5~6.5。
氢氧化物沉淀分离法的优点是操作简便,适用面较宽。 缺点是大多数氢氧化物或含水氧化物的沉淀均是非晶形的, 因此表面积特别大,共沉淀现象严重,会使分析结果偏低, 或使收率偏低。
一、分配系数,分配比和萃取效率,分离因数
这种分离方法是基于各种不同物质,在不同溶 剂中分配系数大小不等这一客观规律。
当溶质A同时接触两种互不混溶的溶剂时,如果一种 是水,一种是有机溶剂,A就分配在这两种溶剂中:
A水 A有 当这个分配过程达到平衡时:
这个分配平衡中的平衡常数称分配系数
分配比D是存在于两相中的溶质的总浓度之比,即:
对分离的要求是分离得完全.即干扰组分减少至不干 扰被测组分的测定;被测组分在分离过程中的损失要小至 可忽赂不计;同时选用的分离富集方法应简便。
被测组分的损失,用回收率来衡量。
沉淀分离法 挥发和蒸馏分离法 液-液萃取分离法 离子交换分离法 色谱分离法等
15.1 沉淀分离法
沉淀分离法是利用沉淀反应有选择地沉淀某些离子, 而其它离子则留于溶液中,从而达到分离的目的。