无机化学 013分析化学中常用的分离和富集方法

13.2 沉淀与过滤分离
1 常量组分的沉淀分离
(1) 无机沉淀剂 ① 氢氧化物沉淀 ② 硫酸盐沉淀 ③ 卤化物沉淀 ④ 硫化物沉淀 ⑤ 磷酸盐沉淀
(2) 有机沉淀剂 ① 草酸 ② 铜铁试剂 (N-亚硝基苯基羟铵) ③ 铜试剂 (二乙胺基二硫代甲酸钠， DDTC)
2 痕量组分的富集和共沉淀分离 常量： 克 微量： 毫克，10-3 痕量： 微克，10-6，ppm 超痕量： 纳克，10-9，ppb 皮克，10-12，ppt 飞克，10-15
例：用乙醚萃取从一肉样品中除去脂，脂的D=2,现有乙醚 90ml，有人需对分散在30ml水中的含有0.1g脂的1.0g肉制品 进行萃取，那么一次90ml和三次30ml分别萃取，哪一个好？ 计算： 一次90ml，x=0.1(30/[(2×90)+30]1=0.014g 三次30ml，x=0.1(30/[(2×30)+30]3=0.0037g
镍(II) ＋丁二酮肟 ð 丁二酮肟-镍(II) ‖ð CHCl3
带电荷,亲水 萃取剂
电中性,疏水
萃取溶剂
2 分配定律、分配系数和分配比
分配系数: 有机溶剂从水相中萃取溶质A，若A在
两相中的存在形态相同，平衡时，在
有机相的浓度为[A]o, 水相的浓度 为[A]w 之比，用KD表示。
分配定律
KD=
[A]o [A]w
阴离子交换树脂
R4 N+Cl- 树脂
弱碱性阴离子交换树脂
-NH2, -NHR, -NR2 树脂
螯合树脂
特种树脂
大孔树脂 萃淋树脂
纤维素交换剂
负载螯合剂树脂
2 离子交换树脂的结构与性质
CH2 CH CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH CH2
CH CH2
CH CH2
+
CH CH2
n
CH CH2 CHSO3HCH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2
b 溶液的酸度 酸度影响萃取剂的离解，络合物的稳定性，金属离 子的水解
c 萃取溶剂的选择 l 金属络合物在溶剂中有较大的溶解度，尽 量采用结构与络合物结构相似的溶剂， l 萃取溶剂的密度与水溶液的密度差别要大, 粘度要小，易分层， l 毒性小，最好无毒，并且挥发性小。
6 萃取方法及分析化学中的应用 萃取方法 • 单级萃取 • 连续萃取 • 多级萃取
索氏萃取器
13.4 离子交换分离法
利用离子交换剂与溶液中的离子之间发生 的交换反应进行分离的方法。
1.离子交换剂的种类
无机离子交换剂
有机离子交换剂 (离子交换树脂)
强酸性阳离子交换树脂
阳离子交换树脂
R-SO3H树脂, 如国产732
弱酸性阳离子交换树脂 R-COOH, R-OH 树脂
强碱性阴离子交换树脂
有机共沉淀剂进行共沉淀
l 利用胶体的凝聚作用进行共沉淀, 如动物胶、丹宁 l 离子缔合共沉淀，如甲基紫与InI4-。 l 利用“固体萃取剂”进行共沉淀，例 1-萘酚的乙醇溶
液中，1-萘酚沉淀，并将U(VI)与1-亚硝基-2-萘酚的螯 合物共沉淀下来。
13.3 萃取分离法
1 萃取分离机理
相似溶解相似 带电荷的物质亲水，不易被有机溶剂萃取 可溶的呈电中性的物质疏水易为有机溶剂萃取
A为(mo-m1) (g), 此时分配比为：
D=
cAo cAw
=
(mo-m1)/Vo m1/Vw
m1=mo[Vw/(DVo + Vw)] 萃取两次后，水相中剩余物质A为m2(g) m2=mo[Vw/(DVo + Vw)]2 …
萃取n次后，水相中剩余物质A为mn(g) mn=mo[Vw/(DVo + Vw)]n
无机共沉淀剂进行共沉淀
l 利用表面吸附进行痕量组分的共沉淀富集, 选择性 不高。共沉淀剂为Fe(OH)3, Al(OH)3等胶状沉淀, 微 溶性的硫化物，如Al(OH)3作载体共沉淀Fe3 +, TiO2+; HgS共沉淀Pb2+
l 利用生成混晶进行共沉淀，选择性较好，如硫酸铅 -硫酸钡，磷酸铵镁-砷酸铵镁等
m1=mo[Vw/(DVo + Vw)]
4 萃取体系和萃取平衡
萃取平衡 萃取剂多为有机弱酸碱, 中性形式易疏水而溶于有 机溶剂，一元弱酸（HL）在两相中平衡有：
HL(o) D HL(w)
D=
[HL]o [HL]w+[L]w
=
KD 1+Ka/ຫໍສະໝຸດ BaiduH+]
=
[HL]o
[HL]w(1+Ka/[H
+])
= KD δ(HL)
分配比: 物质A在两相中可能存在多种形态，在两相 中的各形态浓度总和(c)之比，用D表示。
D=
cAo cAw
=
[A1]o+[A2]o+…+[An]o [A1]w+[A2]w+…+[An]w
如果用Vo (mL) 溶剂萃取含有mo (g) 溶质A的Vw (mL)试液， 一次萃取后，水相中剩余m1(g)的溶质A，进入有机相的溶质
第十三章 分析化学中常用 的化学分离富集方法
Chemical separation & enrichment
主要内容
13.1 概述 13.2 沉淀与过滤分离 13.3 萃取分离法 13.4 离子交换分离法 13.5 色谱分离法
13.1 概述
分离 富集
分离后所得待测组分质量 回收率＝ 试样中原有待测组分质量 ×100％
3 萃取率
萃取率用于衡量萃取得总效果，用E表示
溶质A在有机相中的总量
E＝
溶质A的总量
×100％
＝
coVo coVo+cwVw
×100％
D E＝ D+(Vw/Vo) ×100％
式中，Vw/Vo称相比 当Vw/Vo＝1时, E=D/(D+1)×100％ 在D＞10时，E＞90%, D＞100, E＞99%
SO3H
CH
SO3H n
高分子聚合物，具有网状结构，稳定性好。在网状结构 的骨架上连接有活性基团，如-SO3H, -COOH,-N(CH3)3Cl 等，它们可以与溶液中的离子进行交换。
离子交换过程：
R-SO3H + Na+ → R-SO3Na + H+ R-N(CH3)3Cl + OH- → R-N(CH3)3OH + Cl-
pH＝pKa时，D=1/2·KD; pH≤ pKa-1时，水相中萃取剂几乎全 部以HL形式存在，D≈KD ;在pH＞pKa时，D变得很小。
萃取体系
a. 螯合物萃取体系 b. 离子缔合物萃取体系 c. 溶剂化合物萃取体系 d. 共价化合物(简单分子)萃取体系
5 萃取条件的选择
a 萃取剂的选择 螯合物稳定，疏水性强，萃取率高