最新分析化學(xué)中常用的分離方法與概述

1、分析化學(xué)分析化學(xué)analytical chemistry化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院hebei normal university, college of chemistry & material science第第11章章 分析化學(xué)中常用的分分析化學(xué)中常用的分離和富集方法離和富集方法11-1 11-1 概概 述述 1.1.分離與富集的必然性分離與富集的必然性 第第11章章第第1節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science 在定量分析中，常遇到比較復(fù)雜的試樣，在定量分析中，常遇到比較

2、復(fù)雜的試樣，當(dāng)測定其中某一種組分時，共存的組分便會當(dāng)測定其中某一種組分時，共存的組分便會產(chǎn)生干擾，可通過控制分析條件或采用掩蔽產(chǎn)生干擾，可通過控制分析條件或采用掩蔽法來消除干擾。如果仍然無法解決問題，就法來消除干擾。如果仍然無法解決問題，就需要將待測組分與干擾組分分離。需要將待測組分與干擾組分分離。 在有些試樣中，待測組分的含量較低，在有些試樣中，待測組分的含量較低，而現(xiàn)有測定方法的靈敏度有不夠高，這時必而現(xiàn)有測定方法的靈敏度有不夠高，這時必須先對待測組分進行富集，然后進行測定，須先對待測組分進行富集，然后進行測定，富集過程也就是分離過程。富集過程也就是分離過程。 第第11章章第第1節(jié)節(jié)heb

3、ei normal university, college of chemistry & material science2常用的分離富集方法常用的分離富集方法 沉淀分離法、沉淀分離法、 揮發(fā)和蒸餾分離法、揮發(fā)和蒸餾分離法、 液液-液萃取分離法、液萃取分離法、 離子交換分離法、離子交換分離法、 色譜分離法色譜分離法 第第11章章第第1節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science3 3對回收率的要求對回收率的要求 分離過程中被測組分的損失，用回收率分離過程中被測組分的損失，用回收率來衡量來衡量

4、 %100原來所含待測組分質(zhì)量質(zhì)量分離后測得的待測組分回收率第第11章章第第1節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science%1000qqr表達式表達式hebei normal university, college of chemistry & material science被測組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)被測組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對回收率的要求對回收率的要求1%99.9%0.01%1%99%0.01%90%95%第第11章章第第1節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chem

5、istry & material science第第11章章第第1節(jié)節(jié)如果在分離時，是為了將物質(zhì)如果在分離時，是為了將物質(zhì)a與物質(zhì)與物質(zhì)b分離開來。則希望兩者分離越完全越好，分離開來。則希望兩者分離越完全越好，其分離效果可用分離因數(shù)其分離效果可用分離因數(shù)sb/a表示：表示：ab0a0babb/a/rrqqqqs分離因數(shù)表示分離的完全程度，在分離過程分離因數(shù)表示分離的完全程度，在分離過程中，分離因數(shù)越小，分離效果越好，對常量組分中，分離因數(shù)越小，分離效果越好，對常量組分的分離，一般要求的分離，一般要求sb/a10-3，對痕量組分，一般，對痕量組分，一般要求要求sb/a10-6。11.2

6、氣態(tài)分離法氣態(tài)分離法 液體或固體試樣中的被分離組分液體或固體試樣中的被分離組分以氣體形式分離出去，包括：蒸發(fā)、以氣體形式分離出去，包括：蒸發(fā)、蒸餾、升華、氣體發(fā)生等方法。蒸餾、升華、氣體發(fā)生等方法。第第11章章第第2節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science11.2.1 揮發(fā)揮發(fā) 揮發(fā)時固體或液體全部或部分轉(zhuǎn)化為氣體的揮發(fā)時固體或液體全部或部分轉(zhuǎn)化為氣體的過程。具有氣態(tài)新化合物生成及揮發(fā)，過程。具有氣態(tài)新化合物生成及揮發(fā)，稱為化學(xué)稱為化學(xué)揮發(fā)法。揮發(fā)法。 該法可以通過測定放出的氣體或剩余殘渣的該法

7、可以通過測定放出的氣體或剩余殘渣的量進行痕量組分的分離或測定，也可以消除基體量進行痕量組分的分離或測定，也可以消除基體干擾。干擾。 揮發(fā)不包括蒸發(fā)和升華。蒸發(fā)和升華是液體揮發(fā)不包括蒸發(fā)和升華。蒸發(fā)和升華是液體或固體直接氣化，無化學(xué)反應(yīng)和新物質(zhì)形成?；蚬腆w直接氣化，無化學(xué)反應(yīng)和新物質(zhì)形成。第第11章章第第2節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science介紹幾種產(chǎn)生氣體的方法：介紹幾種產(chǎn)生氣體的方法：（1）直接加熱，如）直接加熱，如nh4no2分解為分解為n2和和h2o。（2）強酸置換弱酸或強堿置換弱堿，

8、如）強酸置換弱酸或強堿置換弱堿，如hcl與與caco3反應(yīng)放出反應(yīng)放出co2； naoh與與(nh4)2so4反應(yīng)反應(yīng)放出放出nh3。（3）氧化，如在空氣中灼燒硫化物放出）氧化，如在空氣中灼燒硫化物放出so2。第第11章章第第2節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science第第11章章第第2節(jié)節(jié)（4）還原，如元素）還原，如元素ge、sn、p、as、sb、bi、se、te等用還原劑還原，可形成氫化物揮發(fā)。等用還原劑還原，可形成氫化物揮發(fā)。（5）鹵化，）鹵化，ge(iv)、sn（iv）、）、cr（vi）、

9、）、as（iii）、）、sb（iii）的氯化物的沸點分別為）的氯化物的沸點分別為86 ，114 ，117 ，130 ，220。在合金鋼溶。在合金鋼溶樣時，可借鹵化物揮發(fā)排出干擾。樣時，可借鹵化物揮發(fā)排出干擾。表表11-1種給出了溶液中揮發(fā)分離的部分痕量元素種給出了溶液中揮發(fā)分離的部分痕量元素hebei normal university, college of chemistry & material science常用的無機元素及化合物的揮發(fā)形式第第11章章第第2節(jié)節(jié)組分bcsisse,te揮發(fā)性物質(zhì)b(och3)3co2sif4so2h2ssebr4,tebr4分離條件酸性溶液中加

10、甲醇1100通氧燃燒hf+h2so41300通氧燃燒hi+h3po4h2so4+hbr應(yīng) 用b的測定或去除bc的測定去除sis的測定s的測定se,te的測定及去除分離條件第第11章章第第2節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science組分geasassbsncros，ru揮發(fā)性物質(zhì)gecl4ascl3,asbr3,asbr5ash3sbcl3,sbbr3,sbbr5snbr4cro2cl2oso4,ruo4分離條件hclhcl或hbr+h2so4zn+h2so4hcl或hbr+h2so4hbr+h2s

11、o4hcl+hclo4kmno4,h2so4應(yīng) 用ge的測定去除as微量as的測定去除sb去除sn去除cr痕量測定續(xù)前表第第11章章第第2節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science11.2.2 升華升華 固體物質(zhì)不經(jīng)過液態(tài)就變成氣態(tài)的過程固體物質(zhì)不經(jīng)過液態(tài)就變成氣態(tài)的過程叫升華。如碘、干冰、樟腦、砷、硫磺等。叫升華。如碘、干冰、樟腦、砷、硫磺等。11.2.3 蒸餾蒸餾 （1）常壓蒸餾）常壓蒸餾 （2）水蒸氣蒸餾）水蒸氣蒸餾 （3）減壓和真空蒸餾）減壓和真空蒸餾 （4）共沸蒸餾）共沸蒸餾 （5）萃取

12、蒸餾）萃取蒸餾第第11章章第第2節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science11.3 沉淀與過濾分離沉淀與過濾分離第第11章章第第3節(jié)節(jié)沉淀分離法：沉淀分離法：適用于常量組分的分離（適用于常量組分的分離（毫克數(shù)量級以上）毫克數(shù)量級以上）共沉淀分離法：共沉淀分離法：適用于痕量組分的分離適用于痕量組分的分離（小于（小于1mg/ml）主要是通過富集痕量待測組）主要是通過富集痕量待測組分的同時進行分離。分的同時進行分離。hebei normal university, college of chemistr

13、y & material science1 1常量組分的沉淀分離法常量組分的沉淀分離法 沉淀沉淀類型類型試試 劑劑可沉淀離子可沉淀離子 定量定量 離子離子 部分部分離子離子 不不離子離子 氫氫氧氧化化物物 氫氧化鈉氫氧化鈉 mg2+ ag+ au(i) cd2+、hg2+ ti(iv) zr(iv) hf(iv) th(iv) bi3+ fe3+ co2+ ni2+ mn2+、稀土 ca2+ sr2+ ba2+(碳酸鹽) nb(v) ta(v) naoh溶液中含有碳酸根,因此可使堿土金屬沉淀alo2- cro2- zno22- pbo2- sno32- geo32- gao2、beo2

14、2- sio32- wo42- mno4- wo3- 氨水氨水 be2+ cr3+ sb(iii) al3+ hg2+ ti(iv) zr(iv) hf(iv)、tb(iv) bi3+ fe3+ co2+ ni2+ mn2+ 稀土等mn2+、fe2+(有氧化劑時,可沉淀完全),pb2+堿土金屬離子,與nh3生成配離子的金屬離子有機堿(六次甲基四胺,吡啶等) 六次甲基四胺控制ph56時,mn2+、zn2+、cd2+、co2+、cu2+、ni2+與fe3+、al3+、ti(iv)、th(iv)等的定量分析zno懸濁液(ph=6) fe3+ cr3+ ce4+ ti4+ zr(iv)、hf(iv)

15、bi3+ sn(iv) v(iv)、u(iv) nb(v) ta(v) w(vi)等be2+ cu2+ ag+ hg2+ pb2+ sb(iii) sn(iv) mo(vi) v(v) u(iv) 稀土等ni2+ co2+ mn2+ mg2+第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science在以氨水作沉淀劑時加入在以氨水作沉淀劑時加入nh4cl的作用：的作用：第第11章章第第3節(jié)節(jié)（1）控制溶液的）控制溶液的ph為為89，并且防止，并且防止mg(oh)2沉淀和減少沉淀和減少a1(oh)3

16、的溶解的溶解（2）大量的）大量的nh4+作為抗衡離子，減少了作為抗衡離子，減少了氫氧化物對其它金屬離子的吸附氫氧化物對其它金屬離子的吸附（3）大量存在的電解質(zhì)促進了膠體沉淀）大量存在的電解質(zhì)促進了膠體沉淀的凝聚，可獲得含水量小，結(jié)構(gòu)緊密的沉淀。的凝聚，可獲得含水量小，結(jié)構(gòu)緊密的沉淀。hebei normal university, college of chemistry & material science氫氧化物氫氧化物開始沉淀開始沉淀ph值值沉淀完沉淀完全全ph值值氫氧化物氫氧化物開始沉淀開始沉淀ph值值沉淀完全沉淀完全ph值值h2wo400zn(oh)26.48.5sn(oh)

17、40.51稀土氫氧化物稀土氫氧化物6.8-8.59.5tio(oh)20.52.0pb(oh)27.28.7ge(oh)40.81.2ag2o8.211.2zro(oh)22.33.8fe(oh)27.59.7fe(oh)32.34.1co(oh)27.68.2al(oh)34.05.2ni(oh)27.78.4th(oh)44.5cd(oh)28.28.7金屬氫氧化物開始沉淀與完全沉淀的金屬氫氧化物開始沉淀與完全沉淀的ph值（設(shè)金屬離子的濃度為值（設(shè)金屬離子的濃度為0.01mol/l）第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemist

18、ry & material science加入掩蔽劑提高分離選擇性加入掩蔽劑提高分離選擇性沉淀劑沉淀劑可以沉淀的離子可以沉淀的離子naohmg2+、fe3+nh3h2o過量過量be2+、ti(iv)、nb(iv)、ta(iv)、sn(iv)、sb(iii)、sb(v)六次甲基四胺六次甲基四胺cr3+、sb(iii)、sb(v)【表】【表】edta存在下各種氫氧化物沉淀劑可以沉淀存在下各種氫氧化物沉淀劑可以沉淀的離子的離子第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science沉淀類型沉

19、淀類型 試試 劑劑 可沉淀離子可沉淀離子硫化物沉淀硫化物沉淀硫化氫硫化氫見陽離子系統(tǒng)分析法見陽離子系統(tǒng)分析法硫酸鹽沉淀硫酸鹽沉淀稀硫酸稀硫酸ca2+、sr2+、ba2+、pb2+、ra+ 磷酸鹽沉淀磷酸鹽沉淀磷酸磷酸在稀酸介質(zhì)中沉淀的有在稀酸介質(zhì)中沉淀的有zr(iv) hf(iv) th(vi) bi3+ 在弱酸介質(zhì)中沉淀的有在弱酸介質(zhì)中沉淀的有fe3+ al3+ cr3+ u(vi)等等在弱堿介質(zhì)中沉淀的有在弱堿介質(zhì)中沉淀的有mn2+ 堿土金屬堿土金屬 氟化物沉淀氟化物沉淀hf或或nh4fca2+ sr2+ mg2+ th(iv) 稀土金屬離子與其它離子稀土金屬離子與其它離子的分離的分離有機

20、沉淀劑有機沉淀劑 草酸草酸用于用于ca2+ sr2+ ba2+ th(iv)、稀土離子與、稀土離子與fe3+ al3+ zr(iv) ng(v) ta(v)等的分離等的分離銅鐵試劑銅鐵試劑用于用于fe3+ ti(iv) v(v)與與al3+ cr3+ co2+ ni2+的分的分離離第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science硫化物沉淀：硫化物沉淀：第第11章章第第3節(jié)節(jié)（1）硫化物的溶度積相差比較大的，通）硫化物的溶度積相差比較大的，通過控制溶液的酸度來控制硫離子濃度，而使金過控制

21、溶液的酸度來控制硫離子濃度，而使金屬離子相互分離。屬離子相互分離。（2）硫化物沉淀分離的選擇性不高）硫化物沉淀分離的選擇性不高（3）硫化物沉淀多是膠體，共沉淀現(xiàn)象）硫化物沉淀多是膠體，共沉淀現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至還存在繼沉淀，可以采用硫代乙酰嚴(yán)重，甚至還存在繼沉淀，可以采用硫代乙酰胺在酸性或堿性溶液中水解進行均相沉淀胺在酸性或堿性溶液中水解進行均相沉淀（4）適用于分離除去重金屬（如）適用于分離除去重金屬（如pb2+）hebei normal university, college of chemistry & material science沉淀劑沉淀劑沉淀介質(zhì)沉淀介質(zhì)可以沉淀的離子可以沉淀的

22、離子h2s稀稀hcl介質(zhì)介質(zhì)(0.2-0.5 mol/l)ag+、pb2+、cu2+、cd2+、hg2+、bi3+、as（iii）、）、sn（iv）、）、sn2+、sb（iii）、）、sb（v）na2s堿性介質(zhì)堿性介質(zhì)（ph9）ag+、pb2+、cu2+、cd2+、bi3+、fe3+、fe2+、co2+ 、zn2+、ni2+ 、mn2+、sn2+、(nh4)2s 氨性介質(zhì)氨性介質(zhì)ag+、pb2+、cu2+、cd2+、hg2+、bi3+、fe3+、fe2+、co2+ 、zn2+、ni2+ 、mn2+、sn2+第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college

23、of chemistry & material science硫代乙酰胺水解硫代乙酰胺水解 在酸性溶液中：在酸性溶液中：ch3csnh2+2h2o+h+=ch3cooh+h2s+nh4+ 在堿性溶液中：在堿性溶液中：ch3csnh2+3oh-=ch3coo-+s2-+nh3 +h2o第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science利用有機沉淀劑進行分離利用有機沉淀劑進行分離 有機沉淀劑具有選擇性高，共沉淀現(xiàn)象少的特點有機沉淀劑具有選擇性高，共沉淀現(xiàn)象少的特點沉淀劑沉淀劑沉淀條件

24、沉淀條件可以沉淀的離子可以沉淀的離子草酸草酸ph=1-2.5th(iv) ，稀土金屬離子，稀土金屬離子ph=45+edtaba2+,sr2+,ca2+銅試劑銅試劑,二乙基二乙基胺二硫代甲酸胺二硫代甲酸鈉，簡稱鈉，簡稱ddtcph=56ag+,pb2+,cu2+,cd2+,bi3+,fe3+,co2+,ni2+,zn2+,sn(iv),sb(iii),tl(iii)除重金屬較方便，除重金屬較方便，并且沒有臭味，與并且沒有臭味，與堿土、稀土、堿土、稀土、al3+分離分離ph=56+edtaag+,pb2+,cu2+,cd2+,bi3+, sb(iii),tl(iii)銅鐵試劑銅鐵試劑亞亞硝基苯胲銨

25、鹽硝基苯胲銨鹽3mol/l h2so4cu2+, fe3+, ti(iv),nb(iv),ta(iv),ce4+,sn(iv),zr(iv),v(v)第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science2痕量組分的共沉淀分離和富集痕量組分的共沉淀分離和富集方法概述方法概述共沉淀劑共沉淀劑（1）無機共沉淀劑）無機共沉淀劑 會引入大量其它金屬離子載體會引入大量其它金屬離子載體 共沉淀的選擇性不高（混晶法高于吸附共沉淀的選擇性不高（混晶法高于吸附法）法） 同時實現(xiàn)多種離子的富集，富集效率高同時實

26、現(xiàn)多種離子的富集，富集效率高第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science（2）有機共沉淀劑）有機共沉淀劑 共沉淀的選擇性高，富集效率高共沉淀的選擇性高，富集效率高 沉淀中的有機物可以通過灼燒的方法除沉淀中的有機物可以通過灼燒的方法除去去 （但操作復(fù)雜）（但操作復(fù)雜）第第11章章第第3節(jié)節(jié) 加入某種離子同沉淀劑生成沉淀作為載加入某種離子同沉淀劑生成沉淀作為載體（沉淀劑），將痕量組分定量地沉淀體（沉淀劑），將痕量組分定量地沉淀下來，然后將沉淀分離（溶解在少量溶下來，然后將沉淀分離（溶解

27、在少量溶劑中、灼燒等方法），以達到分離和富劑中、灼燒等方法），以達到分離和富集的目的。集的目的。 對沉淀劑的要求：對沉淀劑的要求： 要求對欲富集的痕量組分回收率高要求對欲富集的痕量組分回收率高 要求共沉淀劑不干擾待富集組分的測定要求共沉淀劑不干擾待富集組分的測定第第11章章第第3節(jié)節(jié)方法概述方法概述hebei normal university, college of chemistry & material science共沉淀共沉淀方式方式載體載體共沉淀的離子或化合物共沉淀的離子或化合物吸附共吸附共沉淀沉淀氫氧化物氫氧化物fe(oh)3或或 al(oh)3be2+、ti(iv)、z

28、r(iv)、sn(iv)、cr3+、co2+ 、ni2+ 、zn2+、mn2+、aso43-、po43-硫化物硫化物cuspb2+、ni2+ 、cd2+、ag+、bi3+、zn2+、hg2+pbscu2+、ni2+ 、hg2+、cd2+、ag+、bi3+、zn2+氧化物氧化物mno2sb(iii)、sb(v)、sn(iv)、bi3+、fe3+單質(zhì)單質(zhì)te或或seau(iii)、pd(ii)、pt(iv)、ag+、hg2+混晶共混晶共沉淀沉淀baso4ra2+ 、sr2+、pb2+srco3cd2+mgnh4po4(mgnh4aso4)aso43-（1）無機共沉淀劑）無機共沉淀劑第第11章章第第

29、3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science（2）有機共沉淀劑）有機共沉淀劑共沉淀方共沉淀方式式載體載體共沉淀的離子或化合物共沉淀的離子或化合物離子締合離子締合物物甲基紫（甲基橙、甲基紫（甲基橙、結(jié)晶紫、酚酞）結(jié)晶紫、酚酞）的的nh4scn溶液溶液zn2+、co2+ 、hg2+、cd2+、mo（vi）惰性共沉惰性共沉淀淀二苯硫腙二苯硫腙+酚酞酚酞1-亞硝基亞硝基-2-萘酚萘酚+萘萘酚酚ag+、co2+ 、cd2+、ni2+、cu2+、 zn2+膠體的凝膠體的凝聚聚動物膠動物膠辛可寧辛可寧單寧單寧硅

30、膠硅膠鎢酸鎢酸鈮酸、鉭酸鈮酸、鉭酸第第11章章第第3節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science11.4 萃取分離法萃取分離法11.4.1 液液-液萃取分離法液萃取分離法液液-液萃取分離法又叫溶劑萃取分離法液萃取分離法又叫溶劑萃取分離法，簡稱萃取分離。，簡稱萃取分離。方法過程：方法過程：利用與水不相混溶的有機溶利用與水不相混溶的有機溶劑同試液一起振蕩，一些組分進入有機相中劑同試液一起振蕩，一些組分進入有機相中，另一些組分仍留在水相中，從而達到分離，另一些組分仍留在水相中，從而達到分離的目的。的目的。

31、第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science用途：用途：用于元素的分離與富集，以及萃取光用于元素的分離與富集，以及萃取光度分析度分析 特點：特點：設(shè)備簡單、操作快速、分離效果好、設(shè)備簡單、操作快速、分離效果好、應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。缺點是：缺點是：手工操作時，工作量大、手工操作時，工作量大、溶劑易揮發(fā)、易燃、溶劑有毒溶劑易揮發(fā)、易燃、溶劑有毒第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material

32、science1. 1. 萃取分離原理與概念萃取分離原理與概念 （1）萃取過程的本質(zhì)）萃取過程的本質(zhì) 將物質(zhì)由親水性轉(zhuǎn)化為疏水性的過程將物質(zhì)由親水性轉(zhuǎn)化為疏水性的過程 示例示例： 水溶液中3al362o)al(h)(8疏水性螯合物羥基喹啉振蕩后分離3萃取溶劑取溶劑c親水性：親水性：物質(zhì)易溶于水而難溶于有機溶劑的性質(zhì)。物質(zhì)易溶于水而難溶于有機溶劑的性質(zhì)。疏水性：疏水性：物質(zhì)難溶于水而易溶于有機溶劑的性質(zhì)。物質(zhì)難溶于水而易溶于有機溶劑的性質(zhì)。 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material scienc

33、e親水性規(guī)律：親水性規(guī)律： 凡是離子都有親水性；凡是離子都有親水性； 物質(zhì)含親水性基團越多，親水性越強，常物質(zhì)含親水性基團越多，親水性越強，常見的親水基團有：見的親水基團有：-oh、-so3h、-nh2等；等； 物質(zhì)含疏水基團越多，相對分子量越大，物質(zhì)含疏水基團越多，相對分子量越大，其疏水性越強，常見的疏水基團有：其疏水性越強，常見的疏水基團有：-ch3、-c2h5、鹵代烷基、芳香基等。、鹵代烷基、芳香基等。第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science萃取與反萃取萃取與反萃取【以【

34、以ni2+的萃取為例】的萃取為例】（1）萃取過程：）萃取過程：ni2+由親水性轉(zhuǎn)化為疏水性的由親水性轉(zhuǎn)化為疏水性的 將物質(zhì)從水相轉(zhuǎn)入有機相的過程稱為萃取。將物質(zhì)從水相轉(zhuǎn)入有機相的過程稱為萃取。 開始開始ni2+在水中以水合離子在水中以水合離子ni(h2o)62+形式存在，形式存在，是親水的是親水的 在在ph 89的氨性溶液中，加入丁二酮肟，與的氨性溶液中，加入丁二酮肟，與ni2+形成螯合物，是疏水性，可被氯仿萃取。形成螯合物，是疏水性，可被氯仿萃取。第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material s

35、cience（2）反萃取過程：）反萃取過程： ni2+由疏水性的螯合物轉(zhuǎn)由疏水性的螯合物轉(zhuǎn)化為親水性化為親水性 將有機相的物質(zhì)再轉(zhuǎn)入水相，稱將有機相的物質(zhì)再轉(zhuǎn)入水相，稱為反萃取。為反萃取。 向丁二酮肟鎳螯合物的氯仿萃取液中加入鹽向丁二酮肟鎳螯合物的氯仿萃取液中加入鹽酸，酸的濃度達到酸，酸的濃度達到0.51mol/l時，螯合物被時，螯合物被破壞，破壞，ni2+又恢復(fù)了親水性，重新回到水相。又恢復(fù)了親水性，重新回到水相。第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science2分配系數(shù)和分配比分配

36、系數(shù)和分配比 物質(zhì)在水相和有機相中都有一定的溶解物質(zhì)在水相和有機相中都有一定的溶解度，親水性物質(zhì)在水中的溶解度大于在度，親水性物質(zhì)在水中的溶解度大于在有機溶劑中的溶解度，在一定條件下，有機溶劑中的溶解度，在一定條件下，萃取分離中，達到平衡狀態(tài)時，被萃取萃取分離中，達到平衡狀態(tài)時，被萃取物質(zhì)在有機相和水相中都有一定的濃度。物質(zhì)在有機相和水相中都有一定的濃度。 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material sciencea分配系數(shù)：分配系數(shù)： 萃取萃取a物質(zhì)時，平衡時，物質(zhì)時，平衡時，a在兩相中的濃度

37、在兩相中的濃度之比稱為分配系數(shù)，用之比稱為分配系數(shù)，用kd表示。表示。 wodaa在水相中的 濃a在有機相中的 濃a度度k第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science分配系數(shù)只適用于下列情況：分配系數(shù)只適用于下列情況： 物質(zhì)的濃度要較低，如果濃度較高，則應(yīng)校正物質(zhì)的濃度要較低，如果濃度較高，則應(yīng)校正離子強度的影響，即用離子強度的影響，即用活度代替濃度活度代替濃度。 溶質(zhì)在兩相中的存在形式相同，沒有離解、締溶質(zhì)在兩相中的存在形式相同，沒有離解、締合等副反應(yīng)。合等副反應(yīng)。 daaaka

38、ap水有水水有有水有第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science【醋酸在苯【醋酸在苯水萃取體系中】水萃取體系中】 在兩相間的分配：在兩相間的分配： ch3cooh w =ch3cooh o 在水相電離：在水相電離： ch3cooh =ch3coo- + h+ 在苯相中締合：在苯相中締合：2ch3cooh（o）=（ch3cooh）2（o） 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material s

39、cienceb分配比分配比 當(dāng)溶質(zhì)在兩相中具有多種存在形式時，當(dāng)溶質(zhì)在兩相中具有多種存在形式時，分配比就不適用了。通常，把溶質(zhì)在兩相分配比就不適用了。通常，把溶質(zhì)在兩相中的各種存在形式的總濃度之比稱為分配中的各種存在形式的總濃度之比稱為分配比，用比，用d表示表示 ：水有ccd 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material sciencec分配比與分配系數(shù)的關(guān)系分配比與分配系數(shù)的關(guān)系 dccka水a(chǎn)有a水a(chǎn)水a(chǎn)有a有水有daa第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, c

40、ollege of chemistry & material science3萃取百分率萃取百分率 用萃取百分率用萃取百分率e來表示萃取的完全程度。來表示萃取的完全程度。萃取百分率是物質(zhì)被萃取到有機相中的比率萃取百分率是物質(zhì)被萃取到有機相中的比率e。 %100owwwoooovvddvcvcvceco為有機相中溶質(zhì)的濃度；為有機相中溶質(zhì)的濃度；cw為水相中溶為水相中溶質(zhì)的濃度；質(zhì)的濃度；vo有機相的體積；有機相的體積；vw水相的水相的體積體積第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material s

41、cience當(dāng)?shù)润w積萃取時：當(dāng)?shù)润w積萃取時： %1001dde 此式說明：當(dāng)有機相和水相體積相等時，此式說明：當(dāng)有機相和水相體積相等時，d=1，萃取一次的百分率為，萃取一次的百分率為50%；若要求萃；若要求萃取百分率大于取百分率大于90%，則，則d必須大于必須大于9。 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science水相中殘留量的計算公式：水相中殘留量的計算公式： nnvdvvmmwooovo有機相的體積；有機相的體積；vw水相的體積水相的體積mo為被萃取物質(zhì)的起始質(zhì)量；為被萃取物質(zhì)的

42、起始質(zhì)量；n 為萃取次數(shù)為萃取次數(shù) 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science【示例】【示例】ccl4水萃取體系萃取水萃取體系萃取oso4 在水相中在水相中os（)以以oso4，oso52-和和hoso6-三種形式存在三種形式存在 在有機相中以在有機相中以oso4和和(oso4)4兩種形式存在。兩種形式存在。w6w25w4o44o4hosoosooso)4(osoosod第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistr

43、y & material science多次連續(xù)萃取的方法多次連續(xù)萃取的方法 設(shè)設(shè)vw（20ml）溶液內(nèi)含有被萃取物為）溶液內(nèi)含有被萃取物為m0（10g），用），用vo（20ml）溶劑萃取一次，）溶劑萃取一次，水相中剩余被萃取物水相中剩余被萃取物m1（g），則進入有機），則進入有機相的質(zhì)量是（相的質(zhì)量是（m0-m1）（）（g）。此時分配比）。此時分配比（d =15）為：）為：第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material sciencew1o10/ )(vmvmmccd水有%)7 .93(6

44、3. 02020152010wow01vdvvmm第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science 若用若用v0(20ml)溶劑萃取溶劑萃取n（n=3）次，）次，水相中剩余被萃取物為水相中剩余被萃取物為 m3(g)，則：，則：）（%98.990024. 0wow0nnvdvvmm第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science同量萃取劑，萃取次數(shù)對萃取百分率的影響同量萃取劑，萃

45、取次數(shù)對萃取百分率的影響 含含i210mg的水試樣的水試樣100ml，分別用，分別用90ml的的ccl4全量萃取一次和分三次萃取，萃取百分率全量萃取一次和分三次萃取，萃取百分率各為多少？已知各為多少？已知d=85 全量一次萃取：全量一次萃?。簃gvdvvmm13. 0100908510010wow01%7 .98%100901008585%100owvvdde第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science 90ml的的ccl4分三次萃取，每次分三次萃取，每次30mlgvdvvmmn5

46、4. 010030851001033wow0 結(jié)論：結(jié)論：同量的萃取溶劑，分幾次萃取的同量的萃取溶劑，分幾次萃取的效率比一次萃取的效率高效率比一次萃取的效率高%95.99%10010104 . 5104ne第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science4. 重要的萃取體系 （1）螯合物萃取體系）螯合物萃取體系此體系廣泛用于金屬陽離子的萃取，此體系廣泛用于金屬陽離子的萃取，所選用的螯合劑應(yīng)能與待萃取的金屬離子所選用的螯合劑應(yīng)能與待萃取的金屬離子形成不帶電荷的中性螯合物，同時應(yīng)有較形成不

47、帶電荷的中性螯合物，同時應(yīng)有較多的疏水基團。多的疏水基團。第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science螯合物萃取體系的特點螯合物萃取體系的特點a.螯合劑（應(yīng)有較多的疏水基團）溶于有螯合劑（應(yīng)有較多的疏水基團）溶于有機相，難溶于水相，有些也（微）溶于機相，難溶于水相，有些也（微）溶于水相，但在水相中的溶解度依賴于水相水相，但在水相中的溶解度依賴于水相的組成特別是的組成特別是ph值（雙硫腙溶于堿性水值（雙硫腙溶于堿性水溶液）；溶液）； b.螯合劑在水相與待萃取的金屬離子形成螯合劑在水相

48、與待萃取的金屬離子形成不帶電荷的中性螯合物，使金屬離子由不帶電荷的中性螯合物，使金屬離子由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性；親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性；第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science螯合物萃取體系的特點螯合物萃取體系的特點c.螯合物萃取體系廣泛應(yīng)用于金屬陽離子螯合物萃取體系廣泛應(yīng)用于金屬陽離子的萃取的萃取d.主要適用于微量和痕量物質(zhì)的分離，不主要適用于微量和痕量物質(zhì)的分離，不適用于常量物質(zhì)的分離，常用于痕量組適用于常量物質(zhì)的分離，常用于痕量組分的萃取光度法測量。分的萃取光度法測量。第第11

49、章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science常用的螯合物萃取體系常用的螯合物萃取體系丁二酮肟：萃取丁二酮肟：萃取ni2+雙硫腙：萃取雙硫腙：萃取hg2+、pb2+、cd2+、co2+、cu2+ 、zn2+、sn2+、等重金屬離子、等重金屬離子8-羥基喹啉：萃取羥基喹啉：萃取pd2+、fe3+、al3+、co2+、zn2+、tl3+、ga3+、in3+等金屬離子等金屬離子乙?；阂阴；?al3+、cr3+、co2+、th4+、be2+、sc3+等金屬離子等金屬離子銅試劑：萃取銅試劑

50、：萃取cu2+第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science（2） 離子締合物萃取體系離子締合物萃取體系離子締合物：離子締合物：陽離子和陰離子（通陽離子和陰離子（通常為配離子通過靜電吸引力結(jié)合形常為配離子通過靜電吸引力結(jié)合形成的電中性化合物，稱為離子締合成的電中性化合物，稱為離子締合物。物。第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science離子締合物萃取體系的特點：離子締合物萃

51、取體系的特點：（1）適用于可以形成疏水性的離子）適用于可以形成疏水性的離子締合物的常量或微量金屬離子，而締合物的常量或微量金屬離子，而離子的體積越大，電荷越少，越容離子的體積越大，電荷越少，越容易形成疏水性的離子締合物易形成疏水性的離子締合物 （2）萃取容量大，選擇性差。）萃取容量大，選擇性差。第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science常用的萃取體系常用的萃取體系 (1) 金屬陽離子的離子締合物金屬陽離子的離子締合物 (2) 金屬絡(luò)陰離子或無機酸根的離子締合物金屬絡(luò)陰離子或無機酸

52、根的離子締合物 (3) 溶劑化合物萃取體系溶劑化合物萃取體系 (4) 某些無機化合物的簡單分子的萃取體系某些無機化合物的簡單分子的萃取體系第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science(1) 金屬陽離子的離子締合物金屬陽離子的離子締合物 水合金屬陽離子與適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑作用，水合金屬陽離子與適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑作用，形成沒有或很少配位水分子的絡(luò)陽離子，形成沒有或很少配位水分子的絡(luò)陽離子，然后與大體積的陰離子締合，形成疏水然后與大體積的陰離子締合，形成疏水性離子締合物。性離子締合物。 第第11章章

53、第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science例如例如：cu+與與2,9二甲基二甲基1,10二氮菲的二氮菲的螯合物帶正電荷，能與螯合物帶正電荷，能與cl-生成離子締合物，生成離子締合物，后者可被后者可被chcl3萃取。萃取。 nncunnch3ch3ch3ch3+cl-第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science(2) 金屬絡(luò)陰離子或無機酸根的離子締合物金屬絡(luò)陰離子或無機酸根的離子締

54、合物許多金屬離子能形成絡(luò)陰離子，許多無許多金屬離子能形成絡(luò)陰離子，許多無機酸在水溶液中以陰離子形式存在，可機酸在水溶液中以陰離子形式存在，可利用一種大分子量的有機陽離子與它們利用一種大分子量的有機陽離子與它們形成疏水性的離子締合物，然后用有機形成疏水性的離子締合物，然后用有機溶劑萃取。溶劑萃取。 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science例如：例如：tl()與與cl-形成絡(luò)陰離子，可與甲形成絡(luò)陰離子，可與甲基紫形成離子締合物，后者能被苯或甲苯基紫形成離子締合物，后者能被苯或甲苯萃

55、取。萃取。 cnhch3n(ch3)2(ch3)2n+tlcl4-第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science（3） 溶劑化合物萃取體系溶劑化合物萃取體系某些溶劑分子通過其自身的配位原子與某些溶劑分子通過其自身的配位原子與無機化合物中的金屬離子鍵合，形成溶無機化合物中的金屬離子鍵合，形成溶劑化合物，從而溶于該有機溶劑中，這劑化合物，從而溶于該有機溶劑中，這樣的萃取體系稱為溶劑化合物萃取體系。樣的萃取體系稱為溶劑化合物萃取體系。 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal uni

56、versity, college of chemistry & material science例如：例如：用磷酸三丁酯用磷酸三丁酯(tbp)萃取萃取fecl3體系；體系；用乙醚萃取用乙醚萃取hfecl4的的 鹽萃取體系；雜多鹽萃取體系；雜多酸的萃取體系等。酸的萃取體系等。 fe(h2o)3cl3 + 3tbp = fecl33tbp + 3h2o 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science（4） 某些無機化合物的簡單分子的萃取體系某些無機化合物的簡單分子的萃取體系 一些

57、簡單的共價化合物，如一些簡單的共價化合物，如i2、br2、gecl4、asi3、oso4、cl2、sni4等，在水等，在水溶液中主要以分析形式存在，不帶電荷，溶液中主要以分析形式存在，不帶電荷，利用利用ccl4、chcl3、苯等惰性溶劑，可將、苯等惰性溶劑，可將它們萃取出來。它們萃取出來。 第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science5. 萃取條件的選擇萃取條件的選擇 不同的萃取體系，對萃取條件的要求不一不同的萃取體系，對萃取條件的要求不一樣。教材中介紹螯合物萃取體系，并討論樣。教

58、材中介紹螯合物萃取體系，并討論萃取條件的選擇原則。萃取條件的選擇原則。設(shè)金屬離子與螯合試劑的反應(yīng)如下：設(shè)金屬離子與螯合試劑的反應(yīng)如下： (mn+)w + n(hr)o = (mrn)o + n(h+)w第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science萃取平衡常數(shù)：萃取平衡常數(shù)： nnnnkowwoexhrmhmr分配比分配比 nnnnkdwoexwohhrmmr第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry &

59、material science萃取條件的選擇萃取條件的選擇a螯合劑的選擇螯合劑的選擇螯合劑與金屬離子生成的螯合物越穩(wěn)定，螯合劑與金屬離子生成的螯合物越穩(wěn)定，即即kex越大，萃取效率就越高；越大，萃取效率就越高；螯合劑含疏水基團越多，親水基團越少，螯合劑含疏水基團越多，親水基團越少， hrn o越大，萃取效率就越高。越大，萃取效率就越高。螯合劑濃度。螯合劑濃度。第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material scienceb溶液的酸度溶液的酸度溶液的酸度越低，則溶液的酸度越低，則d值越大，就越有利值

60、越大，就越有利于萃取。于萃取。當(dāng)溶液的酸度太低時，金屬離子可能發(fā)當(dāng)溶液的酸度太低時，金屬離子可能發(fā)生水解，或引起其他干擾反應(yīng)，對萃取生水解，或引起其他干擾反應(yīng)，對萃取反而不利。反而不利。結(jié)論：必須正確控制萃取時溶液的酸度結(jié)論：必須正確控制萃取時溶液的酸度。第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science示例：用二苯基卡巴硫腙示例：用二苯基卡巴硫腙ccl4萃取金萃取金屬離子，都要求在一定酸度條件下才能屬離子，都要求在一定酸度條件下才能萃取完全。萃取完全。 萃取萃取zn2+時，適宜時，適宜ph為為6.5一一l0， 溶液的溶液的ph太低：難于生成螯合物太低：難于生成螯合物 ph太高：形成太高：形成zno22-第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material science用二苯基硫卡巴腙ccl4萃取金屬離子第第11章章第第4節(jié)節(jié)hebei normal university, college of chemistry & material sciencec. 萃取溶劑的選擇萃取溶劑的選擇原則：原則： （1）金屬螯合物在溶劑中應(yīng)有較大的溶