分析化學(xué)中常用的分離和富集方法課件

第五章

分析化學(xué)中的分離與富集方法§5.1概述如土壤中PbZnMnSe的測定

茶葉中SeMnMoGe的測定這些待測組分含量都很低并且干擾組分多影響測定，必須進(jìn)行分離和富集。往往分離和富集是一個(gè)統(tǒng)一過程，即能分離又能達(dá)到富集的目的。那么在分離和富集的過程中待測組分是有損失的，不可能全部分離富集出來。這種損失用回收率來表示：回收率＝分離和富集后測得的待測組分的含量被測組分原來的量×100％常量組分分析（大于1％）要求回收率≥99.9%微量組分分析（0.01－1％）……………≥99％痕量組分分析（小于0.01%)……………≥90％常用的分離和富集方法1.沉淀分離2.揮發(fā)和蒸餾分離3.液－液萃取分離4.離子交換分離5.色譜分離為了便于測定還可將Ni2+反萃取到水相中（反萃?。┰诜蛛x后丁二酮肟－Ni的CHCl3層中HCl振蕩Ni2+重新進(jìn)入了水相中二、萃取過程的分配定律1.分配系數(shù)：萃取是溶質(zhì)在兩相中經(jīng)過充分振搖，達(dá)到平衡后按一定比例重新分配的過程。A水A有說明：(1)KD在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù)(2)只使用于濃度較稀且溶質(zhì)在兩相中均以單一的相同形體存在的簡單萃取體系。如用CCl4萃取I2丁二酮肟－Ni被破壞2.分配比通常將溶質(zhì)在有機(jī)相中各種存在形體的總濃度C有與在水相中各種存在形體的總濃度C水之比，稱為分配比（D不僅與其它常數(shù)有關(guān)，還與溶液的酸度、溶質(zhì)的濃度有關(guān)。D不是一個(gè)常數(shù)）3.萃取百分率:說明：此公式只適用于一次性萃取百分率的計(jì)算。表示了萃取完全的程度例題：50mL0.1000mol/LI2溶液用100mL有機(jī)溶劑萃取，萃取一次的百分率為95%求：(1)分配比D(2)達(dá)到平衡時(shí)10mL有機(jī)相中含有I2多少mmol解：(1)∴D＝9.5(2)4.多次萃取E計(jì)算設(shè)m0為被萃取物質(zhì)的總量mi為萃取后水相中剩余的量（i=1、2、3…..）先推導(dǎo)：萃取一次后水相中剩余的量m1m0－mi

為萃取到有機(jī)相中的量同理萃取二次后水相中剩余的量m22000年中科院考研題（8分）

用有機(jī)溶劑20mL萃取100mL水相中的某溶質(zhì)，如果一次萃取率E=90%,計(jì)算（1）此溶質(zhì)的分配比,（2）若將20mL溶劑分成4次萃取，問能否達(dá)到常量組分定量萃取的要求解：(1)一次萃取D＝45(2)分4次萃取,每次5mL=99.1%所以不能達(dá)到常量組分定律萃取的要求2006年中科院考研題（10分）若某物質(zhì)在兩相中的分配比為17，今有50mL的水溶液應(yīng)用10mL的萃取劑連續(xù)萃取幾次，才能使總萃取率達(dá)到99％以上解：解得n=3.1應(yīng)萃取4次，才能使總萃取率達(dá)到99％以上2.離子締合物萃取體系：陽離子與陰離子通過靜電引力結(jié)合形成中性化合物，稱為離子締合物。因?yàn)樗捏w積較大，帶有疏水性，易被有機(jī)溶劑萃取。如Cu+與二甲基鄰二氮菲螯合后,它帶正電荷與Cl-形成離子締合物，然后可被CHCl3萃取。CHCl3萃取到有機(jī)相中四、萃取條件的選擇（只討論螯合物萃取體系）1.萃取平衡常數(shù)Kex如：Zn2+(水)+2H2D(雙硫腙)＝[Zn(HD)2]有+2H+水從上式看出：金屬離子的分配比取決于萃取平衡常數(shù)Kex

螯合劑的濃度及溶液的酸度。2.萃取條件（1）螯合劑選擇a.Kex越大,D越大，E就越大b.螯合劑含的疏水集團(tuán)越多，親水集團(tuán)越少，E就越大酸度越低，D越大，E就越大。但是酸度也不能太低，否則Mn+要水解，影響萃取。如雙硫腙與Zn2+形成螯合物適宜的pH=6.5－10.0（3）萃取有機(jī)溶劑的選擇：選擇與螯合物結(jié)構(gòu)相似的溶劑作為萃取溶劑，使金屬螯合物在有機(jī)溶劑中的溶解度要大。（4）必要時(shí)加入掩蔽劑消除其它離子的干擾（2）溶液的酸度：§5.3離子交換分離法利用離子交換劑與溶液中的離子之間發(fā)生交換反應(yīng)來進(jìn)行分離的方法。陽離子交換反應(yīng)：

Resin-SO3H+Na+=Resin-SO3Na+H+

Resin-SO3Na+H+=Resin-SO3H+Na+陰離子交換反應(yīng)：

Resin-N(CH3)3OH+Cl-=N(CH3)3Cl

+OH+

Resin-N(CH3)3Cl+OH-=N(CH3)3OH

+Cl-

離子交換樹脂特種樹脂螯合樹脂大孔樹脂萃淋樹脂纖維素交換劑負(fù)載螯合劑樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂R-SO3H，如國產(chǎn)732R-COOH；R-OHR4N+Cl-

-NH2；-NHR；-NR2一、離子交換樹脂離子交換樹脂是由高分子聚合物為骨架，反應(yīng)引入各種特性活性基團(tuán)構(gòu)成。根據(jù)活性基團(tuán)的不同分類。

在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上連接有活性基團(tuán)，如-SO3H等，它們可以與溶液中的陽離子進(jìn)行交換。陽離子交換樹脂

cation-exchangeresin含有活性酸基的樹脂。酸性基團(tuán)上的H+可以和溶液中的陽離子發(fā)生交換作用，如：含R-SO3H稱強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂

含R-COOH及R-OH（弱酸性）含-SO3H的應(yīng)用較多。使用前：酸淋洗轉(zhuǎn)變成H型使用后經(jīng)“再生”，可反復(fù)使用。陰離子交換樹脂

anion-exchangeresin含有堿性基團(tuán)的樹脂。弱堿性陰離子交換樹脂：伯胺基-NH2仲胺基-NH(CH3)叔胺基-N(CH3)2，強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂：季胺基-N(CH3)3+OH-。使用前：堿淋洗轉(zhuǎn)變成OH型。使用后經(jīng)“再生”，可反復(fù)使用。螯合樹脂(chelateresin)

在離子交換樹脂中引入某些能與金屬離子螯合的活性基團(tuán)，就成為螯合樹脂。例如含有氨基二乙酸基團(tuán)的樹脂，由該基團(tuán)與金屬離子的反應(yīng)特性，這種樹脂對(duì)Cu2+、Co2+、Ni2+有很好的選擇性。三、離子交換分離原理離子交換反應(yīng)是一可逆反應(yīng)，被交換離子隨淋洗液在分離柱中移動(dòng)，由于不同離子與樹脂之間的作用力不同，流出分離柱的時(shí)間不同而被分離。四、離子交換親和力不同離子對(duì)樹脂的親和力大小具有如下規(guī)律：(1)稀溶液中，離子電荷越大，親和力越大；(2)相同電荷時(shí)，水合半徑越小，親和力越大；Li+＜H+＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+;Mg2+＜Ca2+＜Sr2+＜Ba2+；