1、第第11章章 分析化學(xué)中常用的分析化學(xué)中常用的 分離富集方法分離富集方法第第1節(jié)節(jié) 概述概述對分離的要求對分離的要求干擾組分應(yīng)減小至不再干擾被測組分的測定干擾組分應(yīng)減小至不再干擾被測組分的測定被測組分在分離過程中的損失要小被測組分在分離過程中的損失要小回收率回收率消除干擾、富集微量待測組分消除干擾、富集微量待測組分%100QQR0AAA1%組分組分RA99.9%0.011% RA99%痕量組分痕量組分 RA 9095%第第2節(jié)節(jié) 氣態(tài)分離法氣態(tài)分離法一一 揮發(fā)揮發(fā)揮發(fā)：固體或液體全部或部分轉(zhuǎn)化為氣體的過程。揮發(fā)：固體或液體全部或部分轉(zhuǎn)化為氣體的過程。化學(xué)揮發(fā)法化學(xué)揮發(fā)法: 具有氣態(tài)具有氣態(tài)新化

2、合物新化合物的生成。的生成。 H2O（液）（液）=H2O（氣）（氣） 物理揮發(fā)物理揮發(fā) SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 化學(xué)揮發(fā)化學(xué)揮發(fā)化學(xué)揮發(fā)方法化學(xué)揮發(fā)方法 1） 加熱加熱 NH4NO2=N2 +2H2O 2）酸（堿）與鹽反應(yīng)）酸（堿）與鹽反應(yīng) 2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2 NH4NO3+NaOH= NaNO3+NH3 +H2O化學(xué)揮發(fā)化學(xué)揮發(fā)3）氧化）氧化 S+O2=SO24）還原）還原 氫氣還原砷酸鹽轉(zhuǎn)為氫氣還原砷酸鹽轉(zhuǎn)為AsH35）鹵化）鹵化 有幾種元素的鹵化物易揮發(fā)有幾種元素的鹵化物易揮發(fā) 飛硅（飛硅（SiF4）, 飛鉻飛鉻(CrO2Cl2)二二 升華升

3、華 固體物質(zhì)不經(jīng)過液態(tài)就變成氣態(tài)的過程。固體物質(zhì)不經(jīng)過液態(tài)就變成氣態(tài)的過程。 I2，干冰，樟腦，硫磺，干冰，樟腦，硫磺 I2(s) = I2(g)三三 蒸餾蒸餾 a 常壓蒸餾常壓蒸餾 b 水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾如果一溶液的組分在它的如果一溶液的組分在它的沸點(diǎn)分解沸點(diǎn)分解，必須減壓蒸餾或水，必須減壓蒸餾或水蒸汽蒸餾它。水蒸氣蒸餾的那些化合物與水不混溶。蒸汽蒸餾它。水蒸氣蒸餾的那些化合物與水不混溶。水水蒸汽蒸餾操作是將水蒸氣通入不溶或難溶于水，但有一蒸汽蒸餾操作是將水蒸氣通入不溶或難溶于水，但有一定揮發(fā)度（性）的有機(jī)物質(zhì)（定揮發(fā)度（性）的有機(jī)物質(zhì)（100100其蒸氣壓至少為其蒸氣壓至少為5 510m

4、mHg10mmHg，665.5665.51333Pa1333Pa）中，使該有機(jī)物質(zhì)在）中，使該有機(jī)物質(zhì)在低于低于100 100 的溫度下，隨著水蒸汽一起蒸餾出來。的溫度下，隨著水蒸汽一起蒸餾出來。 50%A+50%B99%A+1%B硼酸三甲酯硼酸三甲酯.水蒸汽蒸餾c 減壓和真空蒸餾減壓和真空蒸餾 液體的液體的沸點(diǎn)沸點(diǎn)是指它的蒸氣壓等于外界壓力時的溫是指它的蒸氣壓等于外界壓力時的溫度，因此液體的沸點(diǎn)是隨外界壓力的變化而變化度，因此液體的沸點(diǎn)是隨外界壓力的變化而變化的，如果借助于真空泵降低系統(tǒng)內(nèi)壓力，就可以的，如果借助于真空泵降低系統(tǒng)內(nèi)壓力，就可以降低液體的沸點(diǎn)，這便是減壓蒸餾操作的理論依降低液體

5、的沸點(diǎn)，這便是減壓蒸餾操作的理論依據(jù)。據(jù)。在大氣壓以下的蒸餾稱為減壓和真空蒸餾在大氣壓以下的蒸餾稱為減壓和真空蒸餾 第第3節(jié)節(jié) 沉淀分離沉淀分離硫化物沉淀硫化物沉淀 控制酸度，溶液中S2-不同，根據(jù)溶度積，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 痕量組分的富集和共沉淀分離痕量組分的富集和共沉淀分離 共沉淀分離法共沉淀分離法微量、痕量物質(zhì)的分離富集微

6、量、痕量物質(zhì)的分離富集例：例： 水中痕量水中痕量Pb2+的富集的富集含量太低，無法直接沉淀和測定含量太低，無法直接沉淀和測定3323222PbCOCaCOCOCaPb1928年出生年出生51歲歲, 一家小煙廠廠長一家小煙廠廠長69歲歲, 小廠變亞洲煙草小廠變亞洲煙草第一企業(yè)第一企業(yè)71歲歲, 無期徒刑無期徒刑75歲歲, 開荒山開荒山,種橙子種橙子84歲歲, 橙王橙王一一 液液-液萃取分離液萃取分離1.萃取分離機(jī)理萃取分離機(jī)理第第4節(jié)萃取分離法節(jié)萃取分離法相似相溶相似相溶帶電荷的物質(zhì)親水，不易被有機(jī)溶劑萃取帶電荷的物質(zhì)親水，不易被有機(jī)溶劑萃取呈電中性的物質(zhì)疏水易為有機(jī)溶劑萃取呈電中性的物質(zhì)疏水易

7、為有機(jī)溶劑萃取鎳鎳(II) 丁二酮肟丁二酮肟 丁二酮肟丁二酮肟-鎳鎳(II) CHCl3帶電荷帶電荷,親水親水電中性電中性,疏水疏水萃取溶劑萃取溶劑萃取：萃取：利用不同物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的利用不同物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度不同，進(jìn)行分離。溶解度不同，進(jìn)行分離。基本原理基本原理相似相溶相似相溶物質(zhì)在極性不同的溶劑中溶解度不同物質(zhì)在極性不同的溶劑中溶解度不同水：水： 極性，離子型化合物（親水性）易溶極性，離子型化合物（親水性）易溶有機(jī)溶劑：有機(jī)溶劑：（丙酮，（丙酮，CHCl3，CCl4，苯），苯）有機(jī)化合物（疏水性）易溶有機(jī)化合物（疏水性）易溶分配系數(shù)分配系數(shù)（KD） WODAAK

8、分配平衡示意圖分配平衡示意圖Ao Organic PhaseAw Water Phase（分配定律）（分配定律）溫度一定，濃度不太大時，溫度一定，濃度不太大時，KD為常數(shù)為常數(shù)有機(jī)溶劑從水相中萃取溶質(zhì)有機(jī)溶劑從水相中萃取溶質(zhì)A，若，若A在兩相中的存在在兩相中的存在形態(tài)相同，平衡時，在有機(jī)相的濃度為形態(tài)相同，平衡時，在有機(jī)相的濃度為Ao, 水相的水相的濃度為濃度為Aw ，兩者之比為，兩者之比為分配系數(shù)分配系數(shù)KD碘在碘在CCl4-H2O中的分配（中的分配（25 C）I2o(g/L)I2w(g/L)KD25.610.291387.916.540.193485.510.880.127685.36.9

9、70.081885.2分配比分配比: 物質(zhì)物質(zhì)A在兩相中可能存在多種形態(tài)，在油相在兩相中可能存在多種形態(tài)，在油相中的各形態(tài)濃度總和與中的各形態(tài)濃度總和與水相中的各形態(tài)濃度水相中的各形態(tài)濃度總和總和(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) 溶劑萃取含有溶劑萃取含有m0 (g) 溶質(zhì)溶質(zhì)A的的Vw (mL)試液，試液，一次萃取后，水相中剩余一次萃取后，水相中剩余m1(g)的溶質(zhì)的溶質(zhì)A，進(jìn)入有機(jī)相的溶質(zhì)，進(jìn)入有機(jī)相的溶質(zhì)A為為(m0-m1) (g), 此時分配比為：此時分配比為： 再用再用Vo (mL) 溶劑

10、萃取溶劑萃取, 2次萃取后，水相中剩余物次萃取后，水相中剩余物質(zhì)質(zhì)A為為m2(g)萃取萃取n次后，水相中剩余物質(zhì)次后，水相中剩余物質(zhì)A為為mn(g)D = = cAocAw (m0-m1)/Vo m1/VwnwownVDVVmm)(0202)(wowVDVVmmwowVDVVmm013萃取率萃取率（E）RDDVcVcVcVcVcVcVcVcVcEOWWWOWOOOWOOWWOOOO %100/%100%100被被萃萃物物的的總總量量量量被被萃萃物物在在有有機(jī)機(jī)相相中中的的總總OWVVR 相比相比D E R E E 100DD+(Vw/Vo)式中，式中，Vw/Vo稱稱相比相比. 萃取率與萃取率與

11、D有關(guān)有關(guān), D越大越大, 萃取效率越高萃取效率越高例如例如: 當(dāng)當(dāng)Vw/Vo1時時, E=D/(D+1)100 在在D10時，時，E90%, D100, E99% 萃取率與萃取率與Vw/Vo有關(guān)有關(guān), 有機(jī)相體積越大有機(jī)相體積越大, 萃取效萃取效率越高率越高.例：例：用用8-羥基喹啉羥基喹啉-氯仿溶液從水溶液中萃取氯仿溶液從水溶液中萃取La3+（已知（已知D=43）。今取含）。今取含La3+水溶液水溶液20 mL，計算用，計算用10 mL萃取液萃取一次和等體積萃取兩次萃取液萃取一次和等體積萃取兩次(每次每次5 mL)的萃取率。的萃取率。解：解：萃取一次萃取一次等體積萃取二次等體積萃取二次, 每次每次5 mL用同量溶劑分多次萃取效果好！用同量溶劑分多次萃取效果好！mn=moVw/(DVo + Vw)nm1=m020/(4310+20)=0.044m0 有機(jī)相: 0.956m0 E= 0.956m2 =m020/(435+20)2=0.0072 m0 E= 0.993nwownVDVVmm)(0 萃取溶劑的選擇萃取溶劑的選擇l 待分離組分在溶劑中有較大的溶解度，待分離組分在溶劑中有較大的溶解度，l 萃取溶劑的密