第十一章分离和富集
(2)分子结构中有亲水性、增水性基团。
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亲水性基团: 无机离子、-OH、-COOH、-SO3H、
-NH2等。 增水性基团:
烷基、氯代烷基、苯、萘等芳香基。 优点:应用广泛、简单、快速、分离效果好。 缺点:工作量大、有机物有毒、挥发性强、易燃。
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13.1.2 有机沉淀剂沉淀分离法
有机沉淀剂的选择性和灵敏度较高,生成的沉淀性 能好。有机沉淀剂与金属离子形成的沉淀主要有:
1.螯合物沉淀
8-羟基喹啉与Mg2+生成六元环结构的螯合物沉淀,在 氨缓冲溶液中可实现镁与碱金属及碱土金属的分离。
2.缔合物沉淀
四苯基硼化物与K+的反应产物, 溶度积2.25×10-8。
8.8
8.4 10.8
Mg(OH) 2
1×10-11
9.6
11.6
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2. 硫化物沉淀分离法
能形成硫化物沉淀的金属离子约有40余种; 利用其溶解度相差悬殊,因而可以通过控制适当的酸 度来控制[S2-]的办法使硫化物分步沉淀实现分离。
缺点:选择性较差;非晶形沉淀,吸附现象严重。 H2S 有毒,气味难闻
13.2.2 基本参数
萃取是溶质在两相中经过充分振摇,达到平衡后 按一定比例重新分配的过程。
1、分配系数(KD):
A水
A有
平衡时:
KD
[A]有 [A]水
KD与溶剂、溶质温度等有关。
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讨论KD:
(1) 不同溶质在不同的溶剂中具有不同的 KD 值; (2) KD 值越大表示该溶质在有机溶剂层中的溶解度越大; (3) 当混合物中各组分的KD 值很接近时,须通过不断更新
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二、分离的指标:
回收率:待测组分分离或富集前后所测得的 含量之比值。
RT
QT QT0
100%
常量组分: RT 99.9 > %; 痕量组份: RT 90%~110%之间;
分离率:检查A与B的分离效果。
SB A
B的回收率 A的回收率
100%
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第十一章 常用的分离与 富集方法
§11-1 概述 §11-2 沉淀分离法 §11-3 溶剂萃取分离法 §11-4 离子交换分离法 §11-5 液相色谱分离法
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§11-1 概述
一、分离与富集在分析化学中的作用
1、 将被测组分从复杂体系中分离出来后测定; 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。
溶剂进行多次抽提才能彼此分离; (4) 分配系数与物质在两相体系中的溶解度有关,但分配
系数不等于溶质在两种溶剂中溶解度的比值。溶解度 是指饱和状态,萃取则常用于稀溶液;
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2. 分配比(D)
分配系数用于描述溶质为单一形式存在的情况,如 果有多种存在形式,则引入分配比:
3.三元配合物沉淀
提高选择性和灵敏度的一条途径。
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13.1.3 共沉淀分离法
利用共沉淀现象富集痕量组分,达到分离目的。
1. 利用吸附作用进行共沉淀分离
利用 CaC2O4 作载体,将微量稀土离子(Pb2+)的草 酸盐吸附。
2. 利用生成混晶进行共沉淀分离
海水中亿万分之一的 Cd2+,可用 SrCO3 作载体,生成 SrCO3 和 CdCO3 混晶沉淀而富集。
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萃取效率由分配比D和体积比V水/V有决定。
假设:在V水中有待萃取物W0克,用V有的有机溶剂萃取 一次后,水中还有多少克?
解:一次萃取后,水中有W1 V有
c水
W1 V水
萃取一次后:
W1
W0
V水 DV有 V水
= RB 100% RA
§11-2 沉淀分离法
13.1.1 无机沉淀剂沉淀分离法
1. 氢氧化物沉淀分离法
沉淀剂: NaOH: 可控制pH≥12。常用于两性金属离子和非
两性金属离子的分离。 NH4OH: 可以将pH控制在9左右,常用来沉淀不与
NH3 形成配离子的许多种金属离子。 影响因素:
溶液pH ,共沉淀(该法选择性较差, 非晶形沉淀)
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表 各种金属离子氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的 pH
氢氧化物
溶度积 KSP
开始沉淀时的 pH
[M]=0.01 mol·L-1
沉淀完全时的 pH
[M]=0.01 mol·L-1
Sn(OH)4
1×10-57
0.5
1.3
TiO(OH)2
1×10-29
0.5
2.0
Sn(OH) 2
再萃取一次后:
W2
W(0
V水 DV有
V水
)2
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萃取n次后:
Wn
W(0
V水 DV有
V水
)n
萃取效率:
E W0 Wn 100% W0
[1 ( V水 )n ]100% DV有 V水
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例题:含I2的水溶液10mL,其中I2含1克。现有9mL的 CCl4来萃取(D=85)。问一次萃取9mL和三次萃取(每次 3mL)的萃取效率各为多少?
D c有 c水
c有 、c水 分配平衡后,溶质(包括所有的存在形式) 分别在有机层、水层中的总浓度。
当溶质以单一形式存在时,KD = D
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3、萃取效率(E)
E
A在有机相中的总含量 A在两相中的总含量
100%
c有V有 100% c有V有 c水V水
E D 100% D V水 V有
3. 利用有机共沉淀剂进行共沉淀分离
作用机理与无机共沉淀剂不同:形成固溶体。
有机大分子物质;选择性较好;可藉灼烧而除去。
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§13.2 溶剂萃取分离法
13.2.1 基本参数
1、萃取分离法
是基于各物质间在不同溶剂中,分配系数的大小不 同而实现分离的方法。 本质:(1)相似相溶规则。
1×10-27
1.7
3.7
Fe(OH) 3
1×10-38
2.2
3.5
Al(OH) 3
1×10-32
4.1
5.4
Cr(OH) 3
1×10-31
4.6
5.9
Zn(OH) 2
1×10-17
6.5
8.5
Fe(OH) 2
1×10-15
7.5
9.5
Ni(OH) 2
1×10-18
6.4
Mn(OH) 2
1×10-13