第十三章分析化學(xué)中的重要分離方法

1、1第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法 2第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法13-1 沉淀與共沉淀分離法沉淀與共沉淀分離法13-2 溶劑萃取分離法溶劑萃取分離法13-3 離子交換分離法離子交換分離法3 在化學(xué)分析中，分離常常是測(cè)定組分在化學(xué)分析中，分離常常是測(cè)定組分 前的必需步驟。分析工作中對(duì)分離有一定前的必需步驟。分析工作中對(duì)分離有一定的要求：的要求： 干擾組分應(yīng)減少到不再干擾被測(cè)組分干擾組分應(yīng)減少到不再干擾被測(cè)組分的測(cè)定。的測(cè)定。 被測(cè)組分在分離過(guò)程中的損失要小到被測(cè)組分在分離過(guò)程中的損失要小到可以忽略不計(jì)。可以忽略不計(jì)。第十三

2、章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法4131 沉淀與共沉淀分離法沉淀與共沉淀分離法一、常量組分的沉淀分離一、常量組分的沉淀分離二、沉淀分離和痕量組分的富集二、沉淀分離和痕量組分的富集第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法5一、常量組分的沉淀分離一、常量組分的沉淀分離1.利用無(wú)機(jī)沉淀劑進(jìn)行沉淀分離（1）形成氫氧化物沉淀 使用NaOH，NH3H2O，ZnO等試劑，可將許多金屬離子沉淀為氫氧化物或含水氧化物。氫氧化物能否沉淀完全，取決于溶液的酸度；兩種離子是否能借氫氧化物沉淀法完全分離，取決于它們?nèi)芙舛鹊南鄬?duì)大小。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要

3、分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法 金屬氫氧化物開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH可借氫氧化物的溶度積和金屬離子的原始濃度計(jì)算出來(lái)。6以Pb(OH)2沉淀為例 因?yàn)?(Pb(OH)2)=1.4310-20，若c(Pb2+)=0.1molL-1，則Pb(OH)2開(kāi)始沉淀時(shí)的pH值為：spK當(dāng)Pb2+4、酚羥基在pH9.5時(shí)才有交換能力。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法38（2）陰離子交換樹(shù)脂 這類(lèi)樹(shù)脂的活性交換基團(tuán)是堿性基團(tuán)，它的陰離子可被溶質(zhì)中的其他陰離子所交換。根據(jù)基團(tuán)堿性的強(qiáng)弱，又分為強(qiáng)堿型和弱堿型兩類(lèi)。強(qiáng)堿型樹(shù)脂含有季銨基團(tuán)N+(CH3)3，弱堿型樹(shù)脂含有伯胺基團(tuán)

4、(NH2)、仲胺基團(tuán)NH(CH3)或叔胺基團(tuán)N(CH3)2。 強(qiáng)堿型樹(shù)脂應(yīng)用較廣，它在酸性、中性或堿性溶液中都能使用，對(duì)于強(qiáng)、弱酸根離子都能交換。弱堿型樹(shù)脂對(duì)OH-親和力大，它的交換能力受溶液酸度的影響較大，在堿性溶液中就失去交換能力，應(yīng)用較少。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法39（3）螯合樹(shù)脂 這類(lèi)樹(shù)脂中引入有高度選擇性的特殊活性基團(tuán)，可與某些金屬離子形成螯合物，在交換過(guò)程中能選擇性地交換某種金屬離子。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法402.離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu) 離子交換樹(shù)脂大多具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)眼的大小用交聯(lián)度表示。一般樹(shù)脂的

5、交聯(lián)度在4%14%。 離子交換樹(shù)脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，有許多活性基團(tuán)?；钚曰鶊F(tuán)的數(shù)目決定離子交換容量，交換容量用每克樹(shù)脂交換的離子的物質(zhì)的量表示，單位是mmolg-1。酸性離子交換樹(shù)脂和堿性離子交換樹(shù)脂的交換容量可用酸堿滴定的方法測(cè)定。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法41二、離子交換的基本原理二、離子交換的基本原理 離子交換反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)，它是離子交換樹(shù)脂本身的離子和溶液中的同號(hào)離子作等物質(zhì)的量的交換。如果把含陽(yáng)離子B+ 的溶液和離子交換樹(shù)脂R-A+ 混合，則它們之間的反應(yīng)可表示如下： R-A+ B+ R- B+ + A+ A BA BK+=水有有水式中A+有、B+

6、有及A+水，B+水分別為A+、B+在有機(jī)相（樹(shù)脂相）及水相中的平衡濃度。K稱(chēng)為樹(shù)脂對(duì)離子的選擇系數(shù)。達(dá)到平衡時(shí)第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法42 K值反映了一定條件下離子在樹(shù)脂上的交換能力，其大小表示樹(shù)脂對(duì)B+ 吸附能力的強(qiáng)弱，或者稱(chēng)樹(shù)脂對(duì)離子的親和力。 樹(shù)脂對(duì)離子的親和力，與離子的水合半徑、電荷及極化程度有關(guān)。水合離子半徑越小，電荷越高，極化程度越大，它的親和力越大。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法43 常溫下，在離子濃度不大的水溶液中，樹(shù)脂對(duì)不同離子的親和力順序如下：1.強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 不同價(jià)的離子：Na+Ca2+

7、Al3+Th4+ 一價(jià)陽(yáng)離子：Li+H+Na+NH4+K+Rb+Cs+Ag+二價(jià)陽(yáng)離子：Mg2+Zn2+Co2+Cu2+Cd2+Ni2+ Ca2+Sr2+Pb2+Ba2+2.強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂：F-OH-Ac-HCOO-H2PO4-Cl-NO2-CN-Br-C2O42-NO3-HSO4-I-CrO42-SO42-檸檬酸根離子。以上所述僅是一般規(guī)律。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法44 由于樹(shù)脂對(duì)離子親和力的強(qiáng)弱不同，進(jìn)行離子交換時(shí)，就有一定的選擇性。若溶液中各離子的濃度相同，則親和力大的離子先被交換，親和力小的后被交換。若選用適當(dāng)?shù)南疵搫┫疵摃r(shí)，則后被交換的

8、離子先被洗脫下來(lái)，從而使各種離子彼此分離。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法45三、離子交換分離操作三、離子交換分離操作 1.樹(shù)脂的選擇與處理 根據(jù)分離對(duì)象的要求選擇類(lèi)型和粒度合適的樹(shù)脂，然后用水浸泡，再用稀HCl浸泡及洗滌，直至無(wú)鐵離子存在為止，最后再用去離子水洗至中性，并浸泡在水中備用。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法462. 裝柱 柱裝得均勻與否對(duì)分離效果有很大影響。一般先在柱內(nèi)預(yù)先裝入1/3體積的水，然后將處理好的樹(shù)脂從柱頂緩緩加入，讓樹(shù)脂在柱內(nèi)均勻、自由沉降，使樹(shù)脂層均勻一致。裝柱時(shí)應(yīng)防止樹(shù)脂層中夾有氣泡。樹(shù)脂的高度一

9、般約為柱高的90%，樹(shù)脂頂部應(yīng)保持一定的液面。裝柱前交換柱下端塞以玻璃纖維，以防止樹(shù)脂流出。裝好柱后在樹(shù)脂頂部蓋一層玻璃纖維，以防加入溶液時(shí)沖起樹(shù)脂。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法47 3.交換 將待分離的試液緩緩傾入柱內(nèi)，控制適當(dāng)?shù)牧魉偈乖嚇訌纳系较陆?jīng)過(guò)交換柱進(jìn)行交換。交換完成后，用洗滌液洗去殘留試液和樹(shù)脂中被交換下來(lái)的離子。洗滌液通常是水，也可用不含待測(cè)物的“空白溶液”。合并流出液和洗滌液，分析測(cè)定其中的離子。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法48 4. 洗脫 將交換到樹(shù)脂上的離子，用洗脫劑置換下來(lái)。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂常用HCl作洗脫劑；陰離子交換樹(shù)脂常用NaCl或NaOH作洗脫劑。5. 再生 經(jīng)過(guò)洗脫后的交換柱，可以進(jìn)行再生，即將柱內(nèi)的樹(shù)脂恢復(fù)到交換前的形式。一般用稀HCl淋洗陽(yáng)離子交換柱，使之成為H+ 型。用稀NaOH淋洗陰離子交換柱，使之成為OH-型，以備再用。第十三章第十三章 分析化學(xué)中的重要分離方法分析化學(xué)中的重要分離方法人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能