無機化學131PPT學習教案

1、會計學1無機化學無機化學131第1頁/共26頁 常采用分液漏斗將被分離物質(zhì)從水相萃取到與水互不相溶的有機相中. 常規(guī)分離中的萃取分離法一般是指液-液萃取(或稱溶劑萃取,solvent extraction).(separatory funnel)I2+H2OCCl4第2頁/共26頁13.1.1萃取過程的基本原理13.1.2重要的萃取體系及其萃取條件第3頁/共26頁含O、N等原子的基團. 利用被分離物質(zhì)在互不相溶的兩相中具不同的分配系數(shù).Fundamental:1.essence of extraction process:親水性(hydrophilic property): 物質(zhì)易溶于水,難溶

2、于有機溶劑的性質(zhì).親水基團: 親水性是因形成水合離子,或所帶基團中含能與水分子形成氫鍵的原子第4頁/共26頁物質(zhì)中親水基越多,親水性越強;物質(zhì)中所含疏水基越多,疏水性越強.疏水基團:(憎水基團) 物質(zhì)難溶于水,易溶于有機溶劑的性質(zhì).疏水性(hydrophobic property): 不能與水分子形成氫鍵的基團.如烷基,鹵代烷基,芳香基等.rule: 如: -OH、-SO3H、=NH、-NH2等.第5頁/共26頁Ni(H2O)62+H3CH3CCH3CH3C=NC=NN=CN=CNiOOOOHH如要萃取Ni2+到有機相中:CH3CH3CCNOHHON此螯合物能被氯仿所萃取.氨性緩沖溶液親水性物

3、質(zhì)萃取實例：第6頁/共26頁2.分配系數(shù)與分配比: 物質(zhì)A同時接觸互不相溶的兩種溶劑, 若A在兩相中存在形式相同: A水 A有分配達平衡時:KD=A有A水分配定律式中,KD為分配系數(shù)(distribution coefficient),與溶質(zhì)和溶劑的特性以及溫度有關(guān).I2+H2OCCl4第7頁/共26頁例1:取0.0700 molL-1 I2液25.0ml,加CCl450.0ml,振蕩使達平衡后,靜置分層.取出CCl4液10.0ml,用0.0500 molL-1 Na2S2O3標準溶液滴定至終點,用去13.60ml.計算碘的分配系數(shù).P479解:KD=I2有I2水2I2有V有 = (cV)Na

4、2S2O3I2有 = (0.050013.60)/(10.02) = 0.0340 molL-1 .又I2水V水 = I20V - I2有V有 I2水 = (0.070025.0 - 0.034050.0)/25.0 = 2.0010-3 molL-1KD = 0.0340/2.0010-3 = 17.0第8頁/共26頁分配系數(shù)適用范圍:被萃取物在兩相中存在形式相同; 實際萃取中可能伴隨解離、締合、配位等多種化學作用,溶質(zhì)在兩相中可能有多種存在形式.第9頁/共26頁例如 p479 13.4分配系數(shù) KD=30.0KD=HAc有HAc水分配比： D= ?D=HAc有HAc水+Ac-水第10頁/共

5、26頁 物質(zhì)A在兩相中存在形式不同或兩相中離子強度不同時可用分配比(distribution ratio)D:D =cA,有cA,水式中:cA,有物質(zhì)A在有機相各種存在形式的總濃度; cA,水物質(zhì)A在水相中各種存在形式的總濃度.D與物質(zhì)本性、萃取體系以及萃取條件有關(guān).如,I2的萃取:若I2的濃度較大,或有過量I-存在,cI2,水 = I2水 + I3-水第11頁/共26頁 因此,對復雜體系:KD D對I2的萃取,若濃度較稀,且無其它副反應,cI2,水 I2水 ;cI2,有 = I2有 故對簡單萃取體系:KD = D;cI2,有 = I2有E =物質(zhì)A在有機相的總量物質(zhì)A的總量 萃取完全程度可用

6、萃取效率E衡量.3.萃取效率與分離系數(shù):第12頁/共26頁=( cV )A,有( cV )A,有 + ( cV )A,水cA,有cA,水 D = E =DD + V水/V有100 若D值不大,單次萃取很難滿足分離完全的要求.式中V水/V有稱為相比(phase ratio). 相比一定時,萃取效率高低取決于分配比大小.第13頁/共26頁例2:含有1.00gI2的水溶液10ml,用9mlCCl4按下述兩種方式萃取:一次萃取;分三次萃取,每次3ml.分別求出萃取效率(已知D =85).解: 假定原有的I2為W0g,一次萃取后水相剩余的I2為W1g,進入有機相的I2為(W0 - W1)D =(W0 -

7、 W1)/V有W1 / V水可得:W1= W0 (V水D V有 + V水)若萃取兩次,一次萃取后水相剩余的I2為W2g,進入有機相的I2為(W1 - W2)第14頁/共26頁D =(W1 - W2)/V有W2 / V水可得:W2 = W0 (V水DV有 + V水)2若萃取n次,同樣可得水相剩余的I2:Wn = W0 (V水DV有 + V水)nn0n0000)DV(1)DV(水有水水有水VVwVVwwwwwEn第15頁/共26頁因此,若萃取一次,W1 = (1.0010)/(859 + 10) = 0.013mgE = (1.00 - 0.013)/1.00 = 98.7%若分三次萃取, W3

8、= 1.0010/(853 + 10)3 = 0.00006mgE = (1.00 - 0.00006)/1.00 = 99.99% 同體積溶劑分數(shù)次萃取比單次萃取效率要高. 一般據(jù)要求的萃取效率決定萃取次數(shù); 萃取效率的要求則據(jù)被萃取物的量大小以及方法準確度要求而定. 第16頁/共26頁 = DA/DB 兩組分的分配比相差越大,分離效果越好.返回節(jié)第17頁/共26頁例 p479 13.4分配系數(shù) KD=30.0KD=HAc有HAc水分配比D=HAc有HAc水+Ac-水=KD1+ Ac-水/ HAc水=KD1+ ka/H +第18頁/共26頁如,用CHCl3萃取丁二酮肟鎳.主要萃取條件:酸度:

9、 一般只要金屬離子不水解或不發(fā)生其它副反應,酸度應盡可能低些.螯合劑: 所得螯合物穩(wěn)定,含親水基少些,疏水基多些.有機溶劑1.extraction system of chelate:第19頁/共26頁(1)形成鹽或銨鹽的離子締合物; 一些含氧溶劑,如醇,醚等,能與H+或其它陽離子結(jié)合形成離子(oxonium ion). 一般是不含氧的惰性溶劑,與水的比重差別大,粘度小.+ H+C2H5C2H5|OC2H5C2H5|OH+2.extraction system of ion association:休息第20頁/共26頁 有些含氮有機溶劑會形成銨離子型陽離子.如三-正辛胺:CH3(CH2)73

10、N + H+ CH3(CH2)73+NH 離子或銨離子能與金屬配離子形成相應的鹽或銨鹽,能被有機溶劑萃取.如Fe3+的萃取:Fe3+ + 4Cl- FeCl4-C2H5C2H5|OH+C2H5C2H5|OH+ FeCl4- FeCl4-第21頁/共26頁持分液漏斗的方法分液漏斗放氣的方法第22頁/共26頁如:(C6H5)4As+ + MnO4- (C6H5)4As+MnO4-主要萃取條件:酸度:一般要在高酸度條件下進行;溶劑: 鹽萃取一般采用含氧有機溶劑;銨鹽萃取采用苯、CHCl3等惰性溶劑.鹽析劑(salting-out agent):銨、鋰、鎂鹽.(2)堿性染料、鹽(arsonium salt,R4As+)、鹽(phosphonium salt,R4P+)等與配離子或酸根離子形成離子締合物.第23頁/共26頁 一般根據(jù)相似相溶原則.如:羧酸、酚、胺以及酮的萃取分離.反萃取: 一般離子價態(tài)越高,半徑越小,鹽析作用越強.鹽析劑: 能產(chǎn)生鹽析作用的鹽類(或酸類