無(wú)機(jī)化學(xué)131PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)131第1頁(yè)/共26頁(yè) 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(jī)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(yè)/共26頁(yè)13.1.1萃取過(guò)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(yè)/共26頁(yè)含O、N等原子的基團(tuán). 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(jī)溶劑的性質(zhì).親水基團(tuán): 親水性是因形成水合離子,或所帶基團(tuán)中含能與水分子形成氫鍵的原子第4頁(yè)/共26頁(yè)物質(zhì)中親水基越多,親水性越強(qiáng);物質(zhì)中所含疏水基越多,疏水性越強(qiáng).疏水基團(tuán):(憎水基團(tuán)) 物質(zhì)難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑的性質(zhì).疏水性(hydrophobic property): 不能與水分子形成氫鍵的基團(tuán).如烷基,鹵代烷基,芳香基等.rule: 如: -OH、-SO3H、=NH、-NH2等.第5頁(yè)/共26頁(yè)Ni(H2O)62+H3CH3CCH3CH3C=NC=NN=CN=CNiOOOOHH如要萃取Ni2+到有機(jī)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(shí)例：第6頁(yè)/共26頁(yè)2.分配系數(shù)與分配比: 物質(zhì)A同時(shí)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(dá)平衡時(shí):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(yè)/共26頁(yè)例1:取0.0700 molL-1 I2液25.0ml,加CCl450.0ml,振蕩使達(dá)平衡后,靜置分層.取出CCl4液10.0ml,用0.0500 molL-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),用去13.60ml.計(jì)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(yè)/共26頁(yè)分配系數(shù)適用范圍:被萃取物在兩相中存在形式相同; 實(shí)際萃取中可能伴隨解離、締合、配位等多種化學(xué)作用,溶質(zhì)在兩相中可能有多種存在形式.第9頁(yè)/共26頁(yè)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(yè)/共

5、26頁(yè) 物質(zhì)A在兩相中存在形式不同或兩相中離子強(qiáng)度不同時(shí)可用分配比(distribution ratio)D:D =cA,有cA,水式中:cA,有物質(zhì)A在有機(jī)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(guò)量I-存在,cI2,水 = I2水 + I3-水第11頁(yè)/共26頁(yè) 因此,對(duì)復(fù)雜體系:KD D對(duì)I2的萃取,若濃度較稀,且無(wú)其它副反應(yīng),cI2,水 I2水 ;cI2,有 = I2有 故對(duì)簡(jiǎn)單萃取體系:KD = D;cI2,有 = I2有E =物質(zhì)A在有機(jī)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(yè)/共26頁(yè)=( 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(shí),萃取效率高低取決于分配比大小.第13頁(yè)/共26頁(yè)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(jìn)入有機(jī)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(jìn)入有機(jī)相的I2為(W1 - W2)第14頁(yè)/共26頁(yè)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(yè)/共26頁(yè)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?jǐn)?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(zhǔn)確度要求而定. 第16頁(yè)/共26頁(yè) = 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(yè)/共26頁(yè)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(yè)/共26頁(yè)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(yīng),酸度應(yīng)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(jī)溶劑1.extraction system of chelate:第19頁(yè)/共26頁(yè)(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(yáng)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(yè)/共26頁(yè) 有些含氮有機(jī)溶劑會(huì)形成銨離子型陽(yáng)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(yīng)的鹽或銨鹽,能被有機(jī)溶劑萃取.如Fe3+的萃取:Fe3+ + 4Cl- FeCl4-C2H5C2H5|OH+C2H5C2H5|OH+ FeCl4- FeCl4-第21頁(yè)/共26頁(yè)持分液漏斗的方法分液漏斗放氣的方法第22頁(yè)/共26頁(yè)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(jìn)行;溶劑: 鹽萃取一般采用含氧有機(jī)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(yè)/共26頁(yè) 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(jià)態(tài)越高,半徑越小,鹽析作用越強(qiáng).鹽析劑: 能產(chǎn)生鹽析作用的鹽類(或酸類