《分析化学课件常用的分离和富集方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分析化学课件常用的分离和富集方法（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 本章内容本章内容第一节第一节 概述概述第二节第二节 沉淀分离法沉淀分离法 第三节第三节 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法第四节第四节 离子交换分离法（自学）离子交换分离法（自学）第五节第五节 液相色谱分离法（自学）液相色谱分离法（自学）第六章第六章 其他生物试样分离技术（自学）其他生物试样分离技术（自学）第十二章第十二章 常用的分离和富集方法常用的分离和富集方法 1定量分析工作一般包括下列步骤：定量分析工作一般包括下列步骤：（2 2）试样的预处理（分解或提取）；）试样的预处理（分解或提取）；（5 5）分析结果的计算和评价。）分析结果的计算和评价。（4 4）测定；）测定；（1 1）试样的采取与制备
2、）试样的采取与制备；（3 3）干扰组分的）干扰组分的消除消除；第十二章第十二章 常用的分离和富集方法常用的分离和富集方法 第一节第一节 概述概述 2n n试样的分离比测定更困难试样的分离比测定更困难! !EDTA Ca2+、Cu2+ 一一、为什么为什么分离？分离？1 样品组成的复杂性，在测定其中某一组分时，共存组样品组成的复杂性，在测定其中某一组分时，共存组分产生干扰分产生干扰-分离分离(Separation)。第十二章第十二章 常用的分离和富集方法常用的分离和富集方法 第一节第一节 概述概述 常用的常用的消除干扰消除干扰的方法：（的方法：（1 1）控制分析）控制分析条件；（条件；（2 2）掩
3、蔽；（）掩蔽；（3 3）分离）分离 32 欲测组分的含量极微，测定方法的灵欲测组分的含量极微，测定方法的灵敏度不够敏度不够-富集富集(Enrichment)。例如：测定海水中的痕量铀（例如：测定海水中的痕量铀（ ng/mL）。）。常规方法无法测定！常规方法无法测定！4活性吸附，单宁甲基紫共沉淀活性吸附，单宁甲基紫共沉淀 可将可将1000L0.01L(浓度富集浓度富集105倍倍), 0.1 0.2mg/mL。 怎么办怎么办？需富集！需富集！5 1 1 将被测组分从复杂体系中将被测组分从复杂体系中分离分离出来后出来后测定测定二、二、分离在定量分析中的作用分离在定量分析中的作用2 2 把对测定有干扰
4、的组分把对测定有干扰的组分分离除去分离除去3 3 将性质相近的组分相互将性质相近的组分相互分开分开 4 4 把微量或痕量的待测组分通过把微量或痕量的待测组分通过分离分离达到达到富集的目的富集的目的分离前的体系：均相；分离前的体系：均相；分离体系总是两相：液分离体系总是两相：液- -液；液液；液- -固；气固；气- -液。液。6三三、常用分离方法、常用分离方法1 1 沉淀分离法沉淀分离法 传统分离方法，采用传统分离方法，采用沉淀剂沉淀剂；液；液- -固分离。固分离。2 2 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法 被分离物质由被分离物质由一液相一液相转入互不相溶的转入互不相溶的另另一液相一液相的过程；液的过
5、程；液- -液两相；互不相溶。液两相；互不相溶。7 3 3 离子交换分离法离子交换分离法 通过带电荷溶质与固体（或液体）通过带电荷溶质与固体（或液体）离子交离子交换剂换剂中可交换的离子进行反复多次交换而达到中可交换的离子进行反复多次交换而达到分离。分离。 色谱分离方法色谱分离方法 柱柱色色层；层；纸色纸色层；层；薄薄层层色色层；层；8四、四、对对分离分离或富集或富集的的要求要求 理想理想的分离是把的分离是把个组分的物质个组分的物质分成分成个个彼此分开的彼此分开的部分部分理想境界。理想境界。任何两组分都不易达到任何两组分都不易达到100%100%的分离。的分离。9 定量分析对分离的要求：定量分析
6、对分离的要求： 待测组分待测组分A在分离过程中的在分离过程中的损失要小损失要小，即回收完全；即回收完全； 干扰组分干扰组分B的的残留量小残留量小。衡量分离效果的量化参数：衡量分离效果的量化参数： 回收率回收率RA ；10回收回收率率：实际工作中，被测组分的含量不同，对的要求也不同。实际工作中，被测组分的含量不同，对的要求也不同。常量常量组分（含量）：组分（含量）： 99%微量微量组分（含量组分（含量0.01%-）：）：R：90%-95%11第二节第二节 沉淀分离法沉淀分离法 一、无机沉淀剂分离法：无机沉淀剂分离法： 基本原理为基本原理为溶度积原理溶度积原理。Qi KSP 无机沉淀剂有很多，形成
7、的沉淀类型也很多，如硫无机沉淀剂有很多，形成的沉淀类型也很多，如硫酸盐、碳酸盐、草酸盐、磷酸盐、氢氧化物、硫化物等。酸盐、碳酸盐、草酸盐、磷酸盐、氢氧化物、硫化物等。 沉淀分离法是利用沉淀分离法是利用沉淀反应沉淀反应使被测离子与干使被测离子与干扰离子分离的一种方法。扰离子分离的一种方法。 利用沉淀分离法使被测离子与干扰离子分离有利用沉淀分离法使被测离子与干扰离子分离有两两种种情况：情况：1）利用沉淀反应）利用沉淀反应使待测组分使待测组分沉淀出来；沉淀出来；2）利用沉淀反应利用沉淀反应将干扰组分将干扰组分沉淀除去。沉淀除去。 在定量分析中，沉淀分离法在定量分析中，沉淀分离法只适合于常量组分只适合
8、于常量组分而而不适合于微量组分不适合于微量组分的分离。的分离。12 有机沉淀剂按其作用原理分为：有机沉淀剂按其作用原理分为：螯合物螯合物沉淀剂、沉淀剂、离子缔合物离子缔合物沉淀剂、沉淀剂、三元络合物三元络合物沉淀剂。沉淀剂。二、有机沉淀剂分离法二、有机沉淀剂分离法 与无机沉淀剂相比，有机沉淀剂的与无机沉淀剂相比，有机沉淀剂的选择性选择性和和灵灵敏度敏度都较高，生成的沉淀纯净，溶解度小，易于过滤、都较高，生成的沉淀纯净，溶解度小，易于过滤、洗涤。所以，有机沉淀剂在沉淀分离法中的应用日益洗涤。所以，有机沉淀剂在沉淀分离法中的应用日益广泛，广泛，有机沉淀剂有机沉淀剂的研究和应用是沉淀分离法的的研究和
9、应用是沉淀分离法的发展发展方向方向。13第三节第三节 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法( (液液- -液萃取分离法液萃取分离法) )：利用：利用物质对水的物质对水的亲疏性亲疏性不同而进行分离的一种方法。不同而进行分离的一种方法。 物物质质易易溶溶于于水水而而难难溶溶于于非非极极性性有有机机溶溶剂剂的的性性质质称称为为亲水性亲水性； 物物质质难难溶溶于于水水而而易易溶溶于于非非极极性性有有机机溶溶剂剂的的性性质质称称为为疏水性疏水性。 萃取分离法萃取分离法 14 定义定义 利用利用二相间二相间的振荡，使一的振荡，使一些些组组 份份进入进入有机相有机相，另，另一些组份一些
10、组份留留 在在水相水相中的分离方法。中的分离方法。优点：设备简单、操作快速、优点：设备简单、操作快速、 分离效果好。分离效果好。缺点：劳动强度大、有机溶缺点：劳动强度大、有机溶 剂易挥发、易燃、有剂易挥发、易燃、有 毒。毒。15一一 萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理 物质对水的物质对水的亲疏性亲疏性规律：规律：（一）萃取过程的本质：将物质由（一）萃取过程的本质：将物质由亲水性亲水性转变为转变为疏疏 水性水性的过程。的过程。 （2 2）极性极性化合物具有化合物具有亲水性亲水性，非极性非极性化合物具有化合物具有疏疏水性水性； （1 1）金属离子金属离子都有都有亲水性亲水性； （3 3）物质含）
11、物质含亲水基团越多亲水基团越多，其，其亲水性越强亲水性越强；物质含；物质含疏水基团越多疏水基团越多、疏水基团越大、其、疏水基团越大、其疏水性越强疏水性越强。16 常见的常见的疏水基团疏水基团：芳香基：芳香基(-Ar)、烷基、烷基(-R)、卤代烷基卤代烷基(-RX) 等为疏水基团。等为疏水基团。 常见的常见的亲水基团亲水基团：羟基：羟基(-OH)、羧羧基基(-COOH)、氨基氨基(-NH2、=NH)和磺酸和磺酸基基(-SO3H)等为亲水基团。等为亲水基团。17（二）分配系数和分配比（二）分配系数和分配比 分配系数大分配系数大的物质，绝大部分的物质，绝大部分进入有机相进入有机相，分配系分配系数小数
12、小的物质，仍的物质，仍留在水相留在水相中，据此可将物质彼此分离。中，据此可将物质彼此分离。上式称为分配定律，它是溶剂萃取的上式称为分配定律，它是溶剂萃取的基本原理基本原理。 1891年，年，Nernst发现了分配定律：发现了分配定律：“在一定温度下在一定温度下，当某一物质在两种互不混溶的溶剂中分配达到平衡时，当某一物质在两种互不混溶的溶剂中分配达到平衡时，则该物质则该物质在两相中的平衡浓度之比为一常数在两相中的平衡浓度之比为一常数。”即：即：前提：前提：A在两相中仅以在两相中仅以一种型体一种型体存在存在1 1 分配系数分配系数KD称为称为分配系数分配系数182 2 分配比分配比 若若萃取物萃取
13、物A在两相中并在两相中并不仅以某一型体不仅以某一型体存在，如存在，如发生了解离、缔合等副反应，导致发生了解离、缔合等副反应，导致A在两相中以在两相中以多种多种型体型体存在，则用存在，则用分配比分配比D来表示两相中的分配情况。来表示两相中的分配情况。 分配平衡时，分配平衡时，A在在有机相有机相中的各种型体的中的各种型体的总浓度总浓度CA(有有)与在与在水相水相中的各种型体的中的各种型体的总浓度总浓度CA(水水)的比值称为的比值称为分配比分配比，用，用D表示。表示。 D越大越大，被萃物进入有机相的浓度，被萃物进入有机相的浓度越大越大，一，一般要求般要求D在在10以上以上，而且越大越好。，而且越大越
14、好。 若若两相体积相等两相体积相等，D1,则则A进入进入有机相有机相的的多多； 若若两相体积相等两相体积相等，D1,则则A进入进入水相水相的的多多。19 若若A在在两两相相中中的的总总浓浓度度分分别别为为C有有、C水水，两相的体积分别为两相的体积分别为V有有、V水水，则：，则： （三）萃取率（三）萃取率E20 例：在例：在HCl介质中，用乙醚萃取介质中，用乙醚萃取Ga时，时，D = 18，若萃取若萃取Ga时时V水水 = V有有，则，则Ga的的E = ? 当当V V有有= =V V水水，即等体积萃取时，即等体积萃取时， 21 当当 V有有 = V水水 时时, E 完全取决于完全取决于D 结论结论
15、: : （1 1）分配比）分配比大大，萃取率，萃取率高高；（；（2 2）当当 D 较小时，一次萃取不能满足分析的要求。较小时，一次萃取不能满足分析的要求。为提高萃取效率，可采取为提高萃取效率，可采取连续萃取连续萃取的方法。的方法。 D= , E = 100%, 一次能萃取完全一次能萃取完全 D = 100, E = 99%, 一次一次萃取不完全萃取不完全, 需萃需萃取二次取二次(痕量分析一次可以痕量分析一次可以) D = 18, E = 94.7% D = 10, E = 91%, 需连续萃取多次需连续萃取多次 D = 1 , E = 50%, 萃取完全比较困难萃取完全比较困难 D 100），
16、而而B的的萃萃取取率率E应应小小于于1%（即即DB0.01），此此时：时： 即即A/B 104，可使，可使A和和B彼此分离彼此分离。故常将。故常将A/B 104作为两物质相互分离的作为两物质相互分离的判据判据。 30 8 溶液含溶液含Fe3+10mg，采用某种萃取剂将它萃入某种有，采用某种萃取剂将它萃入某种有机溶剂中，若分配比机溶剂中，若分配比D=99，用等体积有机溶剂分别萃，用等体积有机溶剂分别萃取取1次和次和2次，问在水溶液中各剩余次，问在水溶液中各剩余Fe3+多少毫克？萃取多少毫克？萃取百分率各为多少？百分率各为多少？ 解：解： 为等体积萃取为等体积萃取 等体积萃取等体积萃取1 1次时次
17、时 等体积萃取等体积萃取2 2次时次时 31 9 某水溶液含溶质某水溶液含溶质A 10.0 mg，经适当处理后等体积，经适当处理后等体积的有机溶剂进行萃取，的有机溶剂进行萃取，D=99。若。若:（1）用全量的有机用全量的有机溶剂一次萃取，（溶剂一次萃取，（2）每次用一半量的有机溶剂分两次）每次用一半量的有机溶剂分两次萃取，问萃取率萃取，问萃取率E分别为多少？分别为多少？ 解解：（：（1）等体积萃取，）等体积萃取，V水水=V有有 32 9 某水溶液含溶质某水溶液含溶质A 10.0 mg，经适当处理后等体积，经适当处理后等体积的有机溶剂进行萃取，的有机溶剂进行萃取，D=99。若（。若（1）用全量的
18、有机溶用全量的有机溶剂一次萃取，（剂一次萃取，（2）每次用一半量的有机溶剂分两次萃）每次用一半量的有机溶剂分两次萃取，问萃取率取，问萃取率E分别为多少？分别为多少？ 解解： （2）V有有=1/2V水水 33 10 用某有机溶剂从用某有机溶剂从100mL含溶质含溶质A的水溶液中萃取的水溶液中萃取A。若每次用若每次用20mL有机溶剂，共萃取两次，萃取百分率可达有机溶剂，共萃取两次，萃取百分率可达90.0，计算机该取体系的分配比。，计算机该取体系的分配比。 解：解： D=10.8 34 用等体积萃取要求进行两次萃取后，其萃取率大于用等体积萃取要求进行两次萃取后，其萃取率大于95%，则其分配比必须大于，则其分配比必须大于( ) A 10 B 7 C 3.5 D 2 萃取过程的本质可表述为（）萃取过程的本质可表述为（） A 金属离子形成螯合物的过程；金属离子形成螯合物的过程； B 金属离子形金属离子形成离子缔合物的过程；成离子缔合物的过程； C 络合物进入有机相的过程；络合物进入有机相的过程； D 将物质由亲水性转变为疏水性的过程将物质由亲水性转变为疏水性的过程 含含0.010g Fe3+的强酸溶液，用乙醚萃取时，已知其分的强酸溶液，用乙醚萃取时，已知其分配比为配比为99，则等体积萃取一次后，水相中残存，则等体积萃取一次后，水相中残存Fe3+量量为（为（ ）。）。 CD0.00010g35
