第十一章常用的分离和富集方法.
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第11章分析化学中常用的分离和富集方法思考题1.在分析化学中,为什么要进行分离富集?分离时对常量和微量组分的回收率要求如何?答:在定量分析,对于一些无法通过控制分析条件或采用掩蔽法来消除干扰,以及现有分析方法灵敏度达不到要求的低浓度组分测定,必须采用分离富集方法。
换句话说,分离方法在定量分析中可以达到消除干扰和富集效果,保证分析结果的准确性,扩大分析应用范围。
在一般情况下,对常量组分的回收率要求大于99。
9%,而对于微量组分的回收率要求大于99%。
样品组分含量越低,对回收率要求也降低。
2.常用哪些方法进行氢氧化物沉淀分离?举例说明.答:在氢氧化物沉淀分离中,沉淀的形成与溶液中的[OH-]有直接关系。
因此,采用控制溶液中酸度可使某些金属离子彼此分离。
在实际工作中,通常采用不同的氢氧化物沉淀剂控制氢氧化物沉淀分离方法。
常用的沉淀剂有:a 氢氧化钠:NaOH是强碱,用于分离两性元素(如Al3+,Zn2+,Cr3+)与非两性元素,两性元素的含氧酸阴离子形态在溶液中,而其他非两性元素则生成氢氧化物胶状沉淀。
b 氨水法:采用NH4Cl—NH3缓冲溶液(pH8—9),可使高价金属离子与大部分一、二金属离子分离.c 有机碱法:可形成不同pH的缓冲体系控制分离,如pH5-6六亚甲基胺—HCl缓冲液,常用于Mn2+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Cd2+与Al3+,Fe3+,Ti(IV)等的分离。
d ZnO悬浊液法等:这一类悬浊液可控制溶液的pH值,如ZnO悬浊液的pH值约为6,可用于某些氢氧化物沉淀分离。
1193.某矿样溶液含Fe3+,A13+,Ca2+,Mg2+,Mn2+,Cr3+,Cu2+和Zn2+等离子,加入NH4C1和氨水后,哪些离子以什么形式存在于溶液中?哪些离子以什么方式存在于沉淀中?分离是否完全?答:NH4Cl与NH3构成缓冲液,pH在8-9间,因此溶液中有Ca2+,Mg2+,,Cu(NH3)42-、Zn(NH3)42+等离子和少量Mn2+,而沉淀中有Fe(OH)3,Al(OH)3和Cr(OH)3和少量Mn(OH)2沉淀。
第十一章常用的分离和富集方法制作人:杨敏岚施忠斌§ 11-1概述§ 11-2沉淀分离法§ 11-3溶剂萃取分离法§ 11-4离子交换分离法§ 11-5液相色谱分离法教学内容:回收率、分离因索、分配系数、分配比、萃取率、分离系数、交联度、交换容量、离了亲和力、比移值等含义;沉淀分离法、溶剂萃取分离法、离子交换分离法、液相色谱分离法教学重点:分离效果的评价;纸色谱法教学难点:分离机理2前处理■ ■取样f溶样f消除干扰掩蔽分离测定原理方法亠计算数据处理结果气液分离: 液液分离方法论文撰写「氢氧化物I NaOH、NH3-沉淀分离I硫化物:H Q S固相萃取I有机沉淀剂:H2C2O4,丁二酮肪I离子交换分离/阳离子交换树脂禺于交映分禺伽离子交换树脂挥发和蒸憎克氏定氮法,CX预氧化T法螯合物萃取r萃取分离V离子缔合物萃取I I三元络合物萃取r支撑型液J液膜分离-乳状液型液膜生物膜气固分离•超临界流体萃取V其他分离方法:萃淋树脂、螯合树脂、浮选、色谱分离法分离分析法:气相色谱法,液相色谱法、电泳分析法4有机沉淀剂: 种类多•选择性好•晶形好•可灼烧除去• 6 § 11-1概述液相色«分离法评价分离效果的指标:1、回收率(RQ R A ・;;"X100% R A 臺99.9% R^^95% A分离前w 的质量R2. S R /A (分离因索):S R /A = 0X100% S B /A<0,1% S R /A V W-」%R A' ------ AN+B(共沉淀分离与富集待测组分)容易共沉淀•选择性不离:应«先沉淀微■组分. 设A ——待测组分。
B 一共存组分(直接测定A ) A:A-选择方法测定 分离 溶剂萃取分离法 离子交换分离法分离后A 的质*常*分析痕S 分析§ 11・2沉淀分离法「无机沉淀剂 沉淀剂-一、方法例: 有机沉淀剂 —BN+A (分离干扰组分〉无机沉淀剂: B 沉淀分离方法(-)沉淀分离干扰组分(适合于常量组分分离)BaSO4 I r EOTA 标(二〉共沉淀的分离和富集f 有机二、共沉淀剂SrSO,. PbSO^晶格相同正胶 负胶«R 作用 3 (―〉HgJ -------- H,WO. + 丹宁一共 I例:H^WO, + 丹宁 ------- 2* —•r —2・ 八 + 'Zn + 4 SCN --------- Zn(SCN )4 Zn 甲基»MV 3作用[CV* SC :< 缔合物一Zn(SCN)?'.( CV*h例: Ba2」干扰).Zn-^+M^SO^(干扰) (待测) Zu"例:Ph"(微*) + NajCO,+ CM N^co ------------ CaCOjI(外加)>载体或共沉淀剂 无机 Pb"(一)无机共沉淀剂,例:+ Fe (OH )3一-~ SrSO.痕量»子— 无机共沉淀剂吸附 混晶 Al 矢 + Fe(OH )3——Fe(OH )3 j- Al^ SrSOq i - PZ Pbh+ SrSO^ (二)有机共沉淀剂MV**SCN'<«体)有机沉淀剂: 种类多•选择性好•晶形好•可灼烧除去•610三、提高沉淀分离的选样性L 控制酸度:例CSJ Cd2+分离在KCN 的氨件溶液屮通入H Q S, C0被沉淀,Cu"不沉淀.Cu(CN)<-2. 利川络合掩蔽作用例Pb"、6*分离在EDTA 存在下,控制pH2.8~4.9,CaC2O4i ,与Pb"分离3. 利川掘化还原反应■改变离了存(匸状态究竞萃取分离法分为几类呢?§11-3溶剂萃取分离法一萃取分离法分为固…液、气•…液和液…•液萃取法.液•…液萃取法亦称溶剂萃取法。
待测组分如何被萃取呢?一萃取分离原理小A'(反f 叫S 、小}相似相溶规则 /窣取丿*S A ,大J竺竺疏水性(萃取本质)(一)萃取过程本质 设被萃取的组分为A.其溶解度为S ACu2+ Fe" NaOH cP* H2O2 Fc(OH )3iCrO4亠有机洛剂 水 极性: 大 大 S A 大 小 S A 小A 亲水性A 被萃取fi 服从分配定律12平衡时【A 】水[A]有 分配系数 r 大,f 仃相 K" 小,月r 水相 7 [心 Kn= 771~ IAJ*在一定温度下,浓度不太大时,街,为常数,称分K 定律.(三)分配比X 在有机相,水相中的总浓度 C A (cMi 丿 =gnst D )D=A 被萃取的情况,可用萃取率评价。
11 (三)萃取率(E )设A 在有机相-水相-有§水相中总*分别为m因为 E= ---------------- X 1(MI% =mA,仃+水 C 低1C 水Q D =6/6 + */*100% 同除丁6W 》 Ch V<i. C A W X 100% 几以5 A 丄_x 100%术取儿次A D 十1 100%所以mfim Dw +厶)nv 水相中的A 原始质量ni…:萃取几次后水相中剰余的A 的质量(-)分配定律与分配系数(K D )设A 在互不相溶的洛剂中存在着平衡:14D=l/ = 1时,E =50% 0 = 9. n = 1时,E = 90%& 951微用纟1”〉] 要求:E%包9啊科魯纟H.分]例1在PH=7.0HK 以8—左脚瓚I 林(Oxinc)氣仿溶液从(Oxine)水沽液屮萃取 L 2知:0=43. c(La^)W=LOO mg/ni “ VW=20,0 mL La*.V 。
对ne= 10.0 lllLE = 53+2"%132.匕加应=5.0 mL n=2£ = 2—45 卄20.0必须指出,同虽举取剂分n 次比一次萃取的效率高.但多次萃取却增加了工作屋及引起课差。
在定量分离L 作中,除了耍求萃取效率拓,史匝耍的足分离效果要好,分离效果的好坏,常用分离系数來评价。
20.0 叫总20丿皿曲^16(四)分离系数(B )B D AD A > D R D A < %• B—*1 难分离分离效果除了与”有关外,还取决于萃取的类型与条件•(一)金属螯合物萃取体系 例;DDTC (铜试剂)萃取铜疏水相则萃取平衡为, 有机相 n 卩尸去 M 片n ■直水相 nHR 水M 水"+ nR^"C3> MRn ■水+nH^分离效果好、N ---- / + l/2Cu2+/ \匸2比 SNa (二乙基胺二硫代甲酸钠) 亲水性DDTC> PHS IS CMSNaJ 冇机相 T CHC\ Cu - DDTC [水相 _> Na + ,H2O金属离子,HR质子化»合剂,MR —金属S 合物若HR 补为起始反应物• MRn 护H 水为最终产物,则总萃取平衡为:1SMRn>^+ nH^* IMRn 怙 |H*r 水 K[,(MRn)BnK^萃取平衡常蝕 碍 而巧丽匚=>曙 一Ko (HR)和KiXMRn)分别>HR,MRn 在两相中的分配系数&是HR 在水相中的解离常数九是络合物的总形成常数效車正 正 IE(1) fi 合齐Js Bn«k 萃《 D 8 负(2) [HJ VrH-l «D A [H-1应小.但过小八严会水解=>故应选适宜[HJ粘度- •••△8 (负)n •••应选△大的溶剂(便于分层)(二) 离子缔合物的萃取体系•: 初心叫水产[MRJ,[MRJ 水 [、厂 I 水 D=[MRJfl4M"1^=k^ [HR];/【H 心17 2.萃取条件(3)萃取溶剂:设d 水一(1严^ C4>干扰离子消除2控制pH, 加掩蔽剂等消除干扰离子•••应选用与形成%大的螯合剂类型: 萃取刑[MI』於讥恥如[Fc(Phcn)^]**4:IO/|MLp <V* 如,SbCIVR* (甲苯)(结晶紫){RhOH*- (C.Hj-O-CjHp - (FeCIJ - (乙醛)(含氧有机溶剂)(苯或甲苯)机阳离子阴离子含氧有机溶剂形成佯离子的能力X R2O<ROH<RCOOH<RCOOR<RCOR192.特点:<1):离子绅合物可被有机溶剂萃取<2> :萃取体系取决于离于缔合物的形成<3):佯盐萃取体系的萃取能力强,但选择性差(三)无机共价化合物萃取体系S咬小(81 cHClp苯尊)CI2W?忑丽i,0s04 ---------- ---------------- 进入有机相四,萃取分离操作(一)操作;萃取一分离洗涤(反萃取分析)(单效萃取法)(两相分开)(除杂)(有_水)22五、溶剂萃取的应用1.萃取分离叔硫腺能与20余种M 生成螯合物稀无机酸溶液(().l~().5niol L-l),町举取Hg 、Ag. Au 、Cu :萃取后,用含EDTA 的碱件溶液洗萃取液.HgY 被反萃到水相、儿『无「扰. 妙j 酸性介质,可萃取Bi.中性或弱碱件,可萃IRZn 、Cd 、Pb 、Ni.212.萃取富集•天然水中致癌物3、4•苯并戈的检测 用环已酮从大量水中萃取,浓缩到小 体积,层析分离后荧光法测定.Vml Fe-»* +-H<1--- 梨形分液《斗Vml 甲畀丁 W (60*251111)___________________ r 水相(弃之)复三次)分液'1 o )1 有机相 I K-e-Rp-KeCI/ 反y 取 曲-次/EFJ 叽O q 分析连续萃取装置冷凝器溶剂水溶液溶剂比水轻§11.4离子交换分离法溶液中的离了与离子交换树脂发生离子交换而分离.fr‘小oo s溶“•»w»溶剂比水重H*234- ♦♦• • ♦• • ■* ♦♦+ ♦♦+ ♦ + * O *+ + * 0 + 0+ ♦ +♦0 ♦• • ■o + o+ + + O 0 0+ 0 + 0 + 00*0 o o o0+0 o o o O 0 o o o o o o o交换上柱O O 0O O 0O O OO O 0O O O0 + 0 +O + OO + ++0♦ * * + ++■ • *淋洗2426离子交换层析法 将交换上去的离子, 用适当的洗脱剂依次 A 洗脱而分离.CR 笃MR2-=t?aZ + 2Na 夹r 交検分离江)(固定相)(流动相)(固定相)(流动相) 一-离子交换«脂$柱层析25 Na,Z + 泡沸石28I 分类少1离㈣[强酸性R'SOsHfCF 圳酸性2COOHI R ;OH⑼内 E 强碱n :R-NH(CH2)2OH 4-14%树脂中.淸杵《团数冃的多少-决定于树脂的交换容眾。