常用的分离和富集方法第1讲课件.ppt

第八章第八章  分析化学中常用的分析化学中常用的分离和富集方法分离和富集方法常用的分离和富集方法第1讲课件8.1 8.1 概概 述述问题的提出问题的提出实际样品的复杂性实际样品的复杂性共存组分干共存组分干扰的消除扰的消除控制实验条件控制实验条件使用掩蔽剂使用掩蔽剂分离分离分析方法灵敏度的分析方法灵敏度的局限性局限性满足对灵敏满足对灵敏度的要求度的要求选择灵敏度高选择灵敏度高的方法的方法富集富集例：例：海水中海水中 U U （（IV) IV) 的测定的测定C C = 1 = 1 ～～ 3 3  g / Lg / L难以测定难以测定 富集为富集为 C C = 100 = 100 ～～ 200 200  g / Lg / L可以测定可以测定常用的分离和富集方法第1讲课件分离效果分离效果分离效果分离效果干扰成分减少至不再干扰干扰成分减少至不再干扰待测组分有效回收待测组分有效回收常量组分，常量组分， 含量含量 > 1%，，回收率回收率 > 99 % 以上以上微量组分，微量组分， 含量含量 < 0.01 %，，回收率回收率 > 95 % 或更低或更低常用的分离和富集方法第1讲课件常用分离方法常用分离方法常用分离方法常用分离方法沉淀分离法沉淀分离法溶剂萃取分离法（液－液萃取分离法）溶剂萃取分离法（液－液萃取分离法）离子交换分离法离子交换分离法色谱分离法（液相色谱分离法）色谱分离法（液相色谱分离法）挥发和蒸馏分离法挥发和蒸馏分离法常用的分离和富集方法第1讲课件8.1.1 8.1.1 沉淀分离法沉淀分离法 一、沉淀分离法的概述一、沉淀分离法的概述1 1、常量组分的沉淀分离、常量组分的沉淀分离 沉沉淀淀分分离离法法是是利利用用沉沉淀淀反反应应使使被被测测离离子子与与干干扰扰离离子子分分离离的的一一种种方方法法。

它它是是在在试试液液中中加加入入适适当当的的沉沉淀淀剂剂，，并并控控制制反反应应条条件件，，使使待待测测组组分分沉沉淀淀出出来来，，或或者者将将干干扰扰组组分分沉沉淀淀除除取取，，从从而而达达到到分分离离的的目目的的在在定定量量分分析析中中，，沉沉淀淀分分离离法法只只适适合合于于常量常量组分而不适合于组分而不适合于微量微量组分的分离组分的分离常用的分离和富集方法第1讲课件 （（1 1））   利用生成氢氧化物沉淀分离法利用生成氢氧化物沉淀分离法l使使离离子子形形成成氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀如如Fe(OH)Fe(OH)3 3、、Al(OH)Al(OH)3 3或或含含水水氧氧化化物如物如SiOSiO2 2.xH.xH2 2O O、、WOWO3 3 .xH.xH2 2O O等 a. a.  NaOH NaOH法法l b. b.  NH NH3 3法（法（NHNH4 4＋＋存在）存在）l c. c.  有机碱法有机碱法 如：六次（亚）甲基四胺如：六次（亚）甲基四胺 pH pH＝＝5-65-6l d. d.  ZnO ZnO悬浮液法悬浮液法 pH pH＝＝6 6常用的分离和富集方法第1讲课件 （（2 2）、硫化物沉淀分离法）、硫化物沉淀分离法 能形成硫化物沉淀的金属离子约有能形成硫化物沉淀的金属离子约有4040种，由于它们的溶种，由于它们的溶解度相差悬殊，可通过控制溶液中的解度相差悬殊，可通过控制溶液中的[S[S2-2-] ]的办法使硫化物沉的办法使硫化物沉淀分离。

它的沉淀剂主要是硫化氢，在溶液中存在如下平衡：淀分离它的沉淀剂主要是硫化氢，在溶液中存在如下平衡： 溶液中溶液中[S[S2-2-] ]与溶液酸度有关，因此可以控制酸度来控制与溶液酸度有关，因此可以控制酸度来控制[S[S2-2-] ]但硫化物是非晶形沉淀，吸附现象严重改用硫代但硫化物是非晶形沉淀，吸附现象严重改用硫代乙醇胺在酸性或碱性溶液中水解产生乙醇胺在酸性或碱性溶液中水解产生H H2 2S S或或S S2 2－－来进行均相来进行均相沉淀，沉淀的性能和分离的效果会更好沉淀，沉淀的性能和分离的效果会更好常用的分离和富集方法第1讲课件 2 2、微量组分的共沉淀分离和富集、微量组分的共沉淀分离和富集  在重量分析中由于共沉淀现象的产生，造成沉淀不纯，影在重量分析中由于共沉淀现象的产生，造成沉淀不纯，影响分析结果的准确度因此共沉淀现象对于重量分析是一种不响分析结果的准确度因此共沉淀现象对于重量分析是一种不利因素但在分离方法中，反而能利用共沉淀的产生将微量组利因素但在分离方法中，反而能利用共沉淀的产生将微量组分富集起来，变不利因素为有利因素分富集起来，变不利因素为有利因素。

例如测定水中的痕量铅时，由于例如测定水中的痕量铅时，由于PbPb2+2+浓度太低、无法直接浓度太低、无法直接测定，加入沉淀剂也沉淀不出来如果加入适量的测定，加入沉淀剂也沉淀不出来如果加入适量的CaCa2+2+之后，之后，再加入沉淀剂再加入沉淀剂NaNa2 2COCO3 3，生成，生成CaCOCaCO3 3沉淀，则痕量的沉淀，则痕量的PbPb2+2+也同时共也同时共沉淀下来这里所产生的沉淀下来这里所产生的CaCOCaCO3 3称为载体或共沉淀剂称为载体或共沉淀剂 常用的分离和富集方法第1讲课件l（（1））       无机共沉淀剂无机共沉淀剂la. 利用表面吸附进行共沉淀利用表面吸附进行共沉淀  l   例例如如：：CuS可可将将0.02ug的的Hg2＋＋从从1L溶溶液液中中沉淀出lb.  利用生成混晶利用生成混晶 l常见的混晶有：常见的混晶有：BaSO4-PbSO4常用的分离和富集方法第1讲课件l（（2）、有机沉淀剂）、有机沉淀剂l        有有机机共共沉沉淀淀剂剂具具有有较较高高的的选选择择性性，，得得到到的的沉沉淀淀较较纯纯净净沉沉淀淀通通过过灼灼烧烧即即可可除除去去有有机机共共沉沉淀淀剂剂而而留留下下待待测测定定的的元元素素。

由由于于有有机机共共沉沉淀淀剂剂具具有有这这些些优优越越性性，，因因而而它它的的实实际际应应用用和和发发展展，，受受到到了了人人们们的的注注意意和和重重视视利利用用有有机机共共沉沉淀淀剂剂进进行行分分离离和和富富集集的的作作用用，，大大致致可可分分为三种类型为三种类型    a. 利利用用胶胶体体的的凝凝聚聚作作用用进进行行共共沉沉淀淀：：辛辛可可宁宁，，丹丹宁宁，，动物胶动物胶常用的分离和富集方法第1讲课件   b、利用形成离子缔合物、利用形成离子缔合物l      有有机机共共沉沉淀淀剂剂可可以以和和一一种种物物质质形形成成沉沉淀淀作作为为裁裁体体，，能能同同另另一一种种组组成成相相似似的的由由痕痕量量元元素素和和有有机机沉沉淀淀剂剂形形成成的的化化合合物物生生成成共共溶溶体体而而一一起起沉沉淀淀下下来来例例如如在在含含有有痕痕量量Zn2+的的弱弱酸酸性性溶溶液液中中，，加加入入NH4SCN和和甲甲基基紫紫，，甲甲基基紫紫在在溶溶液液中中电电离离为为带带正电荷的阳离子正电荷的阳离子R+，其共沉淀反应为：，其共沉淀反应为：l    R+    +    SCN-    ＝＝RSCN↓(形成裁体形成裁体)l    Zn2+     +   SCN-   ＝＝Zn(SCN)42-l    2R+       +  Zn(SCN)42-  ＝＝R2Zn(SCN)4（形成缔合物）（形成缔合物）l      生生成成的的R2Zn(SCN)4便便与与RSCN共共同同沉沉淀淀下下来来。

沉沉淀淀经经过过洗洗涤涤、、灰灰化化之之后后，，即即可可将将痕痕量量的的Zn2+富富集集在在沉沉淀淀之之中中，，用用酸溶解之后即可进行锌的测定酸溶解之后即可进行锌的测定常用的分离和富集方法第1讲课件     C、形成螯合物沉淀、形成螯合物沉淀     所用的有机沉淀剂，常具有下列的官能团：所用的有机沉淀剂，常具有下列的官能团：-COOH, -OH, =NOH, -SH等等，，这这些些官官能能团团中中的的H+可可被被金金属属离离子子置置换换，，同同时时沉沉淀淀剂剂还还含含有有另另一一些些的的具具有有与与金金属属离离子子形形成成配配位位的的官官能能团团，，例例如如8－－羟羟基基喹喹啉啉与与Al3+的作用表示为：的作用表示为：3常用的分离和富集方法第1讲课件8.1.2    挥发和蒸馏分离法挥发和蒸馏分离法l    挥发和蒸馏分离法挥发和蒸馏分离法是利用物质的挥发性的差异是利用物质的挥发性的差异进行分离的一种方法可以用于除去干扰组分，进行分离的一种方法可以用于除去干扰组分，也可以使被测组分定量分出后再测定也可以使被测组分定量分出后再测定l挥发法：挥发法：选择性高选择性高  As的氢化物，的氢化物，Si的氟化物，的氟化物，As、、Sb、、Sn、、Ge的氯化物的氯化物l蒸馏法：蒸馏法：N－－NH4＋＋－－NH3 （酸吸收）（酸吸收）  利用沸点利用沸点不同，进行有机物的分离和提纯。

不同，进行有机物的分离和提纯常用的分离和富集方法第1讲课件8.2   溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法    萃取分离法包括萃取分离法包括液相液相-液相液相、固相、固相-液相和气相液相和气相-液相等几种方法，但应用最广泛的为液液相等几种方法，但应用最广泛的为液-液萃取分液萃取分离法离法(亦称溶剂萃取分离法亦称溶剂萃取分离法)   该法常用一种与水不相溶的有机溶剂与试液一起该法常用一种与水不相溶的有机溶剂与试液一起混合振荡，然后搁置分层，这时便有一种或几种组混合振荡，然后搁置分层，这时便有一种或几种组分转入有机相中，而另一些组分则仍留在试液中，分转入有机相中，而另一些组分则仍留在试液中，从而达到分离的目的从而达到分离的目的l          溶剂萃取分离法既可用于常量元素的分离又适用于痕量元溶剂萃取分离法既可用于常量元素的分离又适用于痕量元素的分离与富集，而且方法简单、快速如果萃取的组分是素的分离与富集，而且方法简单、快速如果萃取的组分是有色化合物，便可直接进行比色测定，称为萃取比色法这有色化合物，便可直接进行比色测定，称为萃取比色法这种方法具有较高的灵敏度和选择性种方法具有较高的灵敏度和选择性。

常用的分离和富集方法第1讲课件8.2.1  8.2.1  萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理b.萃取分离的本质萃取分离的本质将待萃取组分由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中将待萃取组分由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中例，例，8-羟基喹啉羟基喹啉-CHCl3对对Al 3+ 的萃取的萃取c.反萃取反萃取萃取的反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）萃取的反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）a.萃取分萃取分离的依据离的依据物质物质亲水性亲水性疏水性疏水性离子型化合物离子型化合物极性极性共价键化合物共价键化合物弱极性或非极性弱极性或非极性相互转换相互转换1、萃取分离的本质、萃取分离的本质常用的分离和富集方法第1讲课件例，例，例，例，8-8-羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉-CHCl-CHCl3 3对对对对Al Al 3+ 3+ 的萃取的萃取的萃取的萃取3亲水亲水疏水疏水溶于溶于CHCl38-羟基喹啉羟基喹啉CHCl3萃取剂萃取剂溶剂溶剂水合离子的正电性被中水合离子的正电性被中和，亲水的水分子被疏和，亲水的水分子被疏水有机大分子取代水有机大分子取代常用的分离和富集方法第1讲课件2.2.分配系数与分配比分配系数与分配比分配系数与分配比分配系数与分配比a.分配系数分配系数A (w)               A (o)萃取平衡萃取平衡分配定律分配定律Water   在水相中在水相中Organic   在有机相中在有机相中下标下标KD——分配系数分配系数物质在水相和有机相都有一定的溶解度物质在水相和有机相都有一定的溶解度常用的分离和富集方法第1讲课件b.分配比分配比条件分配系数条件分配系数A (w)               A (o)KaA(A)i缔合缔合D——分配比分配比条件常数条件常数   在实际工作中，常遇到溶质在水相和有机相中具有多种在实际工作中，常遇到溶质在水相和有机相中具有多种型体存在形式，此时分配定律就不适用。

型体存在形式，此时分配定律就不适用常用的分离和富集方法第1讲课件3.3.萃取百分率萃取百分率萃取百分率萃取百分率称为相比称为相比R 可近似地反映溶质浓缩的效率可近似地反映溶质浓缩的效率其中其中      萃取百分率萃取百分率萃取百分率萃取百分率E E表示萃取完全程度，萃取百分率是物质被萃取表示萃取完全程度，萃取百分率是物质被萃取表示萃取完全程度，萃取百分率是物质被萃取表示萃取完全程度，萃取百分率是物质被萃取到有机相中的比率到有机相中的比率到有机相中的比率到有机相中的比率常用的分离和富集方法第1讲课件当当 R = 1 时，时，DE %1001.00.01100500D1101001000E %50919999.9增大萃取率增大萃取率减小相比减小相比增加萃取次数增加萃取次数√常用的分离和富集方法第1讲课件多次萃取多次萃取多次萃取多次萃取   设用设用 Vo mL 有机溶剂萃取有机溶剂萃取 Vw mL中含量为中含量为 m0  的的 A 物质，物质，一次萃取后剩余的一次萃取后剩余的 A 物质的量为物质的量为 m1 g 依据分配比定义依据分配比定义整理，得整理，得萃取萃取 n 次，同理可得次，同理可得n 次萃取的萃取率次萃取的萃取率常用的分离和富集方法第1讲课件例：例：例：例：   有有有有100mL100mL含有含有含有含有I I2 2 10mg10mg的水溶液，用的水溶液，用的水溶液，用的水溶液，用 90mLCCl 90mLCCl4 4   分别分别分别分别按以下情况萃取按以下情况萃取按以下情况萃取按以下情况萃取（（（（1 1）全量一次萃取；（）全量一次萃取；（）全量一次萃取；（）全量一次萃取；（2 2）每次用）每次用）每次用）每次用30mL30mL分分分分3 3次萃取。

求萃取百分率各为多少？已知次萃取求萃取百分率各为多少？已知次萃取求萃取百分率各为多少？已知次萃取求萃取百分率各为多少？已知D = 85D = 85常用的分离和富集方法第1讲课件结论：结论：1）） 用同样量的萃取剂，分多次萃取比一次萃取的效率高用同样量的萃取剂，分多次萃取比一次萃取的效率高2）萃取原则：少量多次）萃取原则：少量多次常用的分离和富集方法第1讲课件8.2.2  8.2.2  重要的萃取体系重要的萃取体系重要的萃取体系重要的萃取体系萃取类型萃取类型螯合物萃取体系螯合物萃取体系离子缔合物萃取体系离子缔合物萃取体系简单分子萃取体系简单分子萃取体系溶剂化合物萃取体系溶剂化合物萃取体系常用的分离和富集方法第1讲课件8.3    离子交换分离法离子交换分离法l       离子交换分离法是利用离子交换剂与溶液中的离子之离子交换分离法是利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应进行分离的方法间所发生的交换反应进行分离的方法           即利用带有活性交换基团的离子交换树脂与溶液中的即利用带有活性交换基团的离子交换树脂与溶液中的离子发生交换反应而使离子分离的方法离子发生交换反应而使离子分离的方法。

           离子交换分离法是基于物质在固相与液相之间的分配离子交换分离法是基于物质在固相与液相之间的分配既能用于带相反电荷的离子之间的分离，还可用于带相同既能用于带相反电荷的离子之间的分离，还可用于带相同电荷或性质相近的离子之间的分离，同时还广泛应用微量电荷或性质相近的离子之间的分离，同时还广泛应用微量组分的富集和高纯物质的制备等组分的富集和高纯物质的制备等           缺点：操作麻烦，周期长缺点：操作麻烦，周期长常用的分离和富集方法第1讲课件8.3.1  8.3.1  离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂1.离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物骨架骨架活性基团活性基团酚醛树脂酚醛树脂聚乙烯树脂聚乙烯树脂交联剂交联剂酸性基团酸性基团碱性基团碱性基团—SO3H—COOH—N+R3—NR2Ion exchange resins特殊基团特殊基团常用的分离和富集方法第1讲课件聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂聚合磺化二乙烯苯交联剂交联作用活性基团R-SO3H + M+ = R-SO3M  + H+常用的分离和富集方法第1讲课件2.2.离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类依据活性基团分类依据活性基团分类阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂螯合树脂螯合树脂两性交换树脂两性交换树脂强酸型强酸型弱酸型弱酸型交换基为酸性，交换基为酸性，H+与与阳离子交换阳离子交换—SO3H—COOH—OHpH > 2pH > 6使用使用 pH 范围范围pH >10交换基为碱性，阴离交换基为碱性，阴离子发生交换子发生交换强碱型强碱型弱碱型弱碱型—N+(CH3)3Cl-—N+H3 OH-—N+H2R OH-—N+HR2 OH-pH <12pH < 4含有特殊螯合基团的树脂含有特殊螯合基团的树脂电子交换树脂，含有氧化还原功能基团电子交换树脂，含有氧化还原功能基团常用的分离和富集方法第1讲课件3.3.交换反应交换反应阳离子交换树脂阴离子交换树脂R-SO3H + M+              R-SO3M  + H+RN+(CH3)3Cl- + X-             RN+(CH3)3X-   +   Cl-R-NH2  +  H2O           R-N+H3 OH-     水合作用水合作用RN+H3OH- + X-             RN+H3X-   +   OH-螯合交换树脂R-L + M              (R-L)nM常用的分离和富集方法第1讲课件8.3.2  8.3.2  离子交换亲合力离子交换亲合力离子交换亲合力离子交换亲合力离子交换树脂与电解质溶液接触时发生离子交换反应R-A+  +  B+                                   R-B+  +  A+ K——选择性系数，也叫分离因素可以推导得衡量树脂对离子的亲和力的大小的参数亲和力水合离子的半径离子的电荷K半径小K电荷数离子交换分离的基础亲和力的亲和力的 差异差异常用的分离和富集方法第1讲课件8.4.4  8.4.4  离子交换分离法的应用离子交换分离法的应用离子交换分离法的应用离子交换分离法的应用水的净化水的净化H+OH-阳阳离离子子交交换换阴阴离离子子交交换换R-SO3H + M+              R-SO3M  + H+RN+H3OH- + X-             RN+H3X-   +   OH-H+  +  OH-               H2O除去水中的杂质离子除去水中的杂质离子去离子水去离子水常用的分离和富集方法第1讲课件微量组分的富集微量组分的富集微量组分的富集微量组分的富集例：矿石中铂、钯的富集与测定例：矿石中铂、钯的富集与测定Pt(IV)Pd(II)Cl-PtCl62-PdCl42-RN+(CH3)3OH-[RN+(CH3)3]2PtCl62-[RN+(CH3)3]2PdCl42-分光光度法测定分光光度法测定高温灰化高温灰化王水浸取王水浸取阴阳离子的阴阳离子的 分离分离Cr3+, CrO42-Al3+,  FeCl4-性质相似的物质的分离性质相似的物质的分离氨基酸的分离氨基酸的分离常用的分离和富集方法第1讲课件8.4 8.4 液相色谱分离法液相色谱分离法l何为色谱法？何为色谱法？l 其利用物质在两相中的分配系数（由物理其利用物质在两相中的分配系数（由物理化学性质：溶解度、蒸汽压、吸附能力、离子化学性质：溶解度、蒸汽压、吸附能力、离子交换能力、亲和能力及分子大小等决定）的微交换能力、亲和能力及分子大小等决定）的微小差异进行分离。

当互不相溶的两相做相对运小差异进行分离当互不相溶的两相做相对运动时，被测物质在两相之间进行连续多次分配，动时，被测物质在两相之间进行连续多次分配，这样原来微小的分配差异被不断放大，从而使这样原来微小的分配差异被不断放大，从而使各组分得到分离各组分得到分离 常用的分离和富集方法第1讲课件l8.4.1 8.4.1 纸上色谱分离法纸上色谱分离法l1 1．方法原理．方法原理l 原理：原理：纸上色谱分离法是根据不同物质在固定相和纸上色谱分离法是根据不同物质在固定相和流动相间的分配比不同而进行分离的流动相间的分配比不同而进行分离的l 固定相：固定相：滤纸滤纸————利用纸上吸着的水分利用纸上吸着的水分( (一般的纸吸一般的纸吸着约等于自身质量着约等于自身质量2020％的水分％的水分) )l流动相：流动相：有机溶剂有机溶剂l简单装置如图简单装置如图8—58—5所示所示l操作：操作：点样、展开、干燥、显色得到如图点样、展开、干燥、显色得到如图8 — 68 — 6所示所示的色谱图、测定（定性和定量）的色谱图、测定（定性和定量）常用的分离和富集方法第1讲课件纸色谱纸色谱纸色谱纸色谱以分配色谱为例进行讨论以分配色谱为例进行讨论取一大小适宜的滤纸条取一大小适宜的滤纸条在滤纸条的下端点上标准和样品在滤纸条的下端点上标准和样品放在色谱筒中展开放在色谱筒中展开取出，取出，标记前沿，标记前沿，凉干凉干着色，分析着色，分析常用的分离和富集方法第1讲课件比移值比移值 R Rf fl标准样品将标准和样品的 Rf 值进行比较，可以对样品进行定性分析Rf = 0 ～1Rf = 0 ，表明在原点不动Rf = 1，表明随溶剂一起移动BbaA定性分析定量分析截取洗脱截取洗脱截取洗脱截取洗脱          扫描扫描扫描扫描   CCD   CCD摄像摄像摄像摄像常用的分离和富集方法第1讲课件薄层色谱薄层色谱薄层色谱薄层色谱 TLC TLC用涂有固定相的薄层板代替滤纸进行分离分析用涂有固定相的薄层板代替滤纸进行分离分析常用的分离和富集方法第1讲课件。