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1、第第11章章 分析化学中常用的分析化学中常用的 分离富集方法分离富集方法第第1节节 概述概述对分离的要求对分离的要求干扰组分应减小至不再干扰被测组分的测定干扰组分应减小至不再干扰被测组分的测定被测组分在分离过程中的损失要小被测组分在分离过程中的损失要小回收率回收率消除干扰、富集微量待测组分消除干扰、富集微量待测组分1%组分组分RA99.9%0.011% RA99%痕量组分痕量组分 RA 9095%第第2节节 气态分离法气态分离法一一 挥发挥发挥发：固体或液体全部或部分转化为气体的过程。挥发：固体或液体全部或部分转化为气体的过程。化学挥发法化学挥发法: 具有气态具有气态新化合物新化合物的生成。的
2、生成。 H2O（液）液）=H2O（气）气） 物理挥发物理挥发 SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 化学挥发化学挥发化学挥发方法化学挥发方法 1） 加热加热 NH4NO2=N2 +2H2O 2）酸（碱）与盐反应酸（碱）与盐反应 2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2 NH4NO3+NaOH= NaNO3+NH3 +H2O化学挥发化学挥发3）氧化）氧化 S+O2=SO24）还原）还原 氢气还原砷酸盐转为氢气还原砷酸盐转为AsH35）卤化卤化 有几种元素的卤化物易挥发有几种元素的卤化物易挥发 飞硅（飞硅（SiF4）, 飞铬飞铬(CrO2Cl2)二二 升华升华 固体物质不经过液态就变成气
3、态的过程。固体物质不经过液态就变成气态的过程。 I2，干冰，樟脑，硫磺干冰，樟脑，硫磺 I2(s) = I2(g)三三 蒸馏蒸馏 a 常压蒸馏常压蒸馏 b 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏如果一溶液的组分在它的如果一溶液的组分在它的沸点分解沸点分解，必须减压蒸馏或水蒸，必须减压蒸馏或水蒸汽蒸馏它。水蒸气蒸馏的那些化合物与水不混溶。汽蒸馏它。水蒸气蒸馏的那些化合物与水不混溶。水蒸汽水蒸汽蒸馏操作是将水蒸气通入不溶或难溶于水，但有一定挥发蒸馏操作是将水蒸气通入不溶或难溶于水，但有一定挥发度（性）的有机物质（度（性）的有机物质（100100其蒸气压至少为其蒸气压至少为5 510mmHg10mmHg，665.51
4、333Pa665.51333Pa）中，使该有机物质在中，使该有机物质在低于低于100 100 的温度的温度下，随着水蒸汽一起蒸馏出来。下，随着水蒸汽一起蒸馏出来。 50%A+50%B99%A+1%B硼酸三甲酯硼酸三甲酯.水蒸汽蒸馏c 减压和真空蒸馏减压和真空蒸馏 液体的液体的沸点沸点是指它的蒸气是指它的蒸气压等于外界等于外界压力力时的温度的温度，因此液体的沸点是随外界，因此液体的沸点是随外界压力的力的变化而化而变化的，化的，如果借助于真空如果借助于真空泵降低系降低系统内内压力，就可以降低液力，就可以降低液体的沸点，体的沸点，这便是减便是减压蒸蒸馏操作的理操作的理论依据。依据。在大气压以下的蒸馏
5、称为减压和真空蒸馏在大气压以下的蒸馏称为减压和真空蒸馏 第第3节节 沉淀分离沉淀分离硫化物沉淀硫化物沉淀 控制酸度，溶液中S2-不同，根据溶度积，在不同酸度析出硫化物沉淀, As2S3, 12M HCl; HgS,7.5M HCl; CuS, 7.0M HCl; CdS, 0.7M HCl; PbS, 0.35M HCl; ZnS, 0.02M HCl; FeS, 0.0001M HCl; MnS,0.00008 M HCl 三三 痕量组分的富集和共沉淀分离痕量组分的富集和共沉淀分离 共沉淀分离法共沉淀分离法微量、痕量物质的分离富集微量、痕量物质的分离富集例：例： 水中痕量水中痕量Pb2+的富
6、集的富集含量太低，无法直接沉淀和测定含量太低，无法直接沉淀和测定1928年出生年出生51岁岁, 一家小烟厂厂长一家小烟厂厂长69岁岁, 小厂变亚洲烟草小厂变亚洲烟草第一企业第一企业71岁岁, 无期徒刑无期徒刑75岁岁, 开荒山开荒山,种橙子种橙子84岁岁, 橙王橙王一一 液液-液萃取分离液萃取分离1.萃取分离机理萃取分离机理第第4节萃取分离法节萃取分离法相似相溶相似相溶带电荷的物质亲水，不易被有机溶剂萃取带电荷的物质亲水，不易被有机溶剂萃取呈电中性的物质疏水易为有机溶剂萃取呈电中性的物质疏水易为有机溶剂萃取镍镍(II) 丁二酮肟丁二酮肟 丁二酮肟丁二酮肟-镍镍(II) CHCl3带电荷带电荷,
7、亲水亲水电中性电中性,疏水疏水萃取溶剂萃取溶剂萃取：萃取：利用不同物质在两种互不相溶的溶剂中的利用不同物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，进行分离。溶解度不同，进行分离。基本原理基本原理相似相溶相似相溶物质在极性不同的溶剂中溶解度不同物质在极性不同的溶剂中溶解度不同水：水： 极性，离子型化合物（亲水性）易溶极性，离子型化合物（亲水性）易溶有机溶剂：有机溶剂：（丙酮，（丙酮，CHCl3，CCl4，苯）苯）有机化合物（疏水性）易溶有机化合物（疏水性）易溶分配系数分配系数（KD）分配平衡示意图分配平衡示意图Ao Organic PhaseAw Water Phase（分配定律）（分配定律）温度一
8、定，浓度不太大时，温度一定，浓度不太大时，KD为常数为常数有机溶剂从水相中萃取溶质有机溶剂从水相中萃取溶质A，若，若A在两相中的存在在两相中的存在形态相同，平衡时，在有机相的浓度为形态相同，平衡时，在有机相的浓度为Ao, 水相的水相的浓度为浓度为Aw ，两者之比为两者之比为分配系数分配系数KD碘在碘在CCl4-H2O中的分配中的分配（25 C）I2o(g/L)I2w(g/L)KD25.610.291387.916.540.193485.510.880.127685.36.970.081885.2分配比分配比: 物质物质A在两相中可能存在多种形态，在油相在两相中可能存在多种形态，在油相中的各形态
9、浓度总和与中的各形态浓度总和与水相中的各形态浓度水相中的各形态浓度总和总和(c)之比，用之比，用D表示。表示。D = = cAocAwA1o+A2o+AnoA1w+A2w+Amw如果用如果用Vo (mL) 溶剂萃取含有溶剂萃取含有m0 (g) 溶质溶质A的的Vw (mL)试液，试液，一次萃取后，水相中剩余一次萃取后，水相中剩余m1(g)的溶质的溶质A，进入有机相的溶进入有机相的溶质质A为为(m0-m1) (g), 此时分配比为：此时分配比为： 再再用用Vo (mL) 溶溶剂剂萃萃取取, 2次次萃萃取取后后，水水相相中中剩剩余余物物质质A为为m2(g)萃取萃取n次后，水相中剩余物质次后，水相中剩
10、余物质A为为mn(g)D = = cAocAw (m0-m1)/Vo m1/Vw3萃取率萃取率（E）相比相比D E R E E 100DD+(Vw/Vo)式中，式中，Vw/Vo称称相比相比. 萃取率与萃取率与D有关有关, D越大越大, 萃取效率越高萃取效率越高例如例如: 当当Vw/Vo1时时, E=D/(D+1)100 在在D10时，时，E90%, D100, E99% 萃取率与萃取率与Vw/Vo有关有关, 有机相体积越大有机相体积越大, 萃取萃取效率越高效率越高.例例：用用8-羟羟基基喹喹啉啉-氯氯仿仿溶溶液液从从水水溶溶液液中中萃萃取取La3+（已已知知D=43）。今今取取含含La3+水水
11、溶溶液液20 mL，计计算算用用10 mL萃萃取取液液萃萃取取一一次次和和等等体体积积萃萃取取两两次次(每每次次5 mL)的萃取率。的萃取率。解：解：萃取一次萃取一次等体积萃取二次等体积萃取二次, 每次每次5 mL用同量溶剂分多次萃取效果好！用同量溶剂分多次萃取效果好！mn=moVw/(DVo + Vw)nm1=m020/(4310+20)=0.044m0 有机相: 0.956m0 E= 0.956m2 =m020/(435+20)2=0.0072 m0 E= 0.993 萃取溶剂的选择萃取溶剂的选择l待分离组分在溶剂中有较大的溶解度，待分离组分在溶剂中有较大的溶解度，l萃萃取取溶溶剂剂的的密密度度与与水水溶溶液液的的密密度度差差别别要要大大, ,粘度要小，易分层。粘度要小，易分层。l毒性小，最好无毒，并且挥发性小。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及分析化学中的应用萃取方法萃取方法 单级萃取单级萃取 连续萃取连续萃取多级萃取多级萃取萃取剂比水重萃取剂比水重 萃取剂比水轻萃取剂比水轻 索氏萃取器索氏萃取器
