分析化學(xué)常用分離和富集方法PPT課件

1、1定量分析工作一般包括下列步驟：定量分析工作一般包括下列步驟：（2 2）試樣的預(yù)處理（分解或提?。?；）試樣的預(yù)處理（分解或提?。唬? 5）分析結(jié)果的計算和評價。）分析結(jié)果的計算和評價。（4 4）測定；）測定；（1 1）試樣的采取與制備）試樣的采取與制備；（3 3）干擾組分的）干擾組分的消除消除；第十二章第十二章 常用的分離和富集方法常用的分離和富集方法 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第1頁/共35頁2EDTA Ca2+、Cu2+ 一、為什么分離？一、為什么分離？1 樣品組成的復(fù)雜性，在測定其中某一組分時，共存組樣品組成的復(fù)雜性，在測定其中某一組分時，共存組分產(chǎn)生干擾分產(chǎn)生干擾-分離分離(Separ

2、ation)。第十二章第十二章 常用的分離和富集方法常用的分離和富集方法 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 常用的常用的消除干擾消除干擾的方法：（的方法：（1 1）控制分析）控制分析條件；（條件；（2 2）掩蔽；（）掩蔽；（3 3）分離）分離 第2頁/共35頁32 欲測組分的含量極微，測定方法的靈欲測組分的含量極微，測定方法的靈敏度不夠敏度不夠-富集富集(Enrichment)。例如：測定海水中的痕量鈾（例如：測定海水中的痕量鈾（ ng/mL）。）。常規(guī)方法無法測定！常規(guī)方法無法測定！第3頁/共35頁4活性吸附，單寧甲基紫共沉淀活性吸附，單寧甲基紫共沉淀 可將可將1000L0.01L(濃度富集濃度富集1

3、05倍倍), 0.1 0.2mg/mL。 怎么辦怎么辦？需富集！需富集！第4頁/共35頁5 1 1 將被測組分從復(fù)雜體系中將被測組分從復(fù)雜體系中分離分離出來后出來后測定測定二、分離在定量分析中的作用二、分離在定量分析中的作用2 2 把對測定有干擾的組分把對測定有干擾的組分分離除去分離除去3 3 將性質(zhì)相近的組分相互將性質(zhì)相近的組分相互分開分開 4 4 把微量或痕量的待測組分通過把微量或痕量的待測組分通過分離分離達到達到富集的目的富集的目的分離前的體系：均相；分離前的體系：均相；分離體系總是兩相：液分離體系總是兩相：液- -液；液液；液- -固；氣固；氣- -液。液。第5頁/共35頁6三三、常用

4、分離方法、常用分離方法1 1 沉淀分離法沉淀分離法 傳統(tǒng)分離方法，采用傳統(tǒng)分離方法，采用沉淀劑沉淀劑；液；液- -固分離。固分離。2 2 溶劑萃取分離法溶劑萃取分離法 被分離物質(zhì)由被分離物質(zhì)由一液相一液相轉(zhuǎn)入互不相溶的轉(zhuǎn)入互不相溶的另另一液相一液相的過程；液的過程；液- -液兩相；互不相溶。液兩相；互不相溶。第6頁/共35頁7 3 3 離子交換分離法離子交換分離法 通過帶電荷溶質(zhì)與固體（或液體）通過帶電荷溶質(zhì)與固體（或液體）離子交離子交換劑換劑中可交換的離子進行反復(fù)多次交換而達到中可交換的離子進行反復(fù)多次交換而達到分離。分離。 色譜分離方法色譜分離方法 柱色層；紙色層；薄層色層；柱色層；紙色層

5、；薄層色層；第7頁/共35頁8四、對分離或富集的要求四、對分離或富集的要求 理想理想的分離是把的分離是把個組分的物質(zhì)個組分的物質(zhì)分成分成個個彼此分開的彼此分開的部分部分理想境界。理想境界。任何兩組分都不易達到任何兩組分都不易達到100%100%的分離。的分離。第8頁/共35頁9 定量分析對分離的要求：定量分析對分離的要求： 待測組分待測組分A在分離過程中的在分離過程中的損失要小損失要小，即回收完全；，即回收完全； 干擾組分干擾組分B的的殘留量小殘留量小。衡量分離效果的量化參數(shù)：衡量分離效果的量化參數(shù)： 回收率回收率RA ；第9頁/共35頁10回收率：回收率：00BBBAAAQQBBRQQAAR

6、的質(zhì)量分離前的質(zhì)量分離后的質(zhì)量分離前的質(zhì)量分離后實際工作中，被測組分的含量不同，對的要求也不同。實際工作中，被測組分的含量不同，對的要求也不同。常量常量組分（含量）：組分（含量）： 99%微量微量組分（含量組分（含量0.01%-）：）：R：90%-95%第10頁/共35頁11第二節(jié)第二節(jié) 沉淀分離法沉淀分離法 一、無機沉淀劑分離法：無機沉淀劑分離法： 基本原理為基本原理為溶度積原理溶度積原理。Qi KSP 無機沉淀劑有很多，形成的沉淀類型也很多，如硫無機沉淀劑有很多，形成的沉淀類型也很多，如硫酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、硫化物酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、硫化物等。等。

7、沉淀分離法是利用沉淀分離法是利用沉淀反應(yīng)沉淀反應(yīng)使被測離子與干使被測離子與干擾離子分離的一種方法。擾離子分離的一種方法。 利用沉淀分離法使被測離子與干擾離子分離有利用沉淀分離法使被測離子與干擾離子分離有兩兩種種情況：情況：1）利用沉淀反應(yīng)）利用沉淀反應(yīng)使待測組分使待測組分沉淀出來；沉淀出來；2）利用沉淀反應(yīng)利用沉淀反應(yīng)將干擾組分將干擾組分沉淀除去。沉淀除去。 在定量分析中，沉淀分離法在定量分析中，沉淀分離法只適合于常量組分只適合于常量組分而而不適合于微量組分不適合于微量組分的分離。的分離。第11頁/共35頁12 有機沉淀劑按其作用原理分為：有機沉淀劑按其作用原理分為：螯合物螯合物沉淀劑、沉淀劑

8、、離子締合物離子締合物沉淀劑、沉淀劑、三元絡(luò)合物三元絡(luò)合物沉淀劑。沉淀劑。二、有機沉淀劑分離法二、有機沉淀劑分離法 與無機沉淀劑相比，有機沉淀劑的與無機沉淀劑相比，有機沉淀劑的選擇性選擇性和和靈靈敏度敏度都較高，生成的沉淀純凈，溶解度小，易于過濾、都較高，生成的沉淀純凈，溶解度小，易于過濾、洗滌。所以，有機沉淀劑在沉淀分離法中的應(yīng)用日益洗滌。所以，有機沉淀劑在沉淀分離法中的應(yīng)用日益廣泛，廣泛，有機沉淀劑有機沉淀劑的研究和應(yīng)用是沉淀分離法的的研究和應(yīng)用是沉淀分離法的發(fā)展發(fā)展方向方向。第12頁/共35頁13液-液萃取分離法液-固萃取分離法氣-液萃取分離法按二相狀態(tài)分第三節(jié)第三節(jié) 溶劑萃取分離法溶劑

9、萃取分離法 溶劑萃取分離法溶劑萃取分離法( (液液- -液萃取分離法液萃取分離法) )：利用：利用物質(zhì)對水的物質(zhì)對水的親疏性親疏性不同而進行分離的一種方法。不同而進行分離的一種方法。 物質(zhì)物質(zhì)易溶于水易溶于水而而難溶于非極性有機溶劑難溶于非極性有機溶劑的性質(zhì)稱的性質(zhì)稱為為親水性親水性； 物質(zhì)物質(zhì)難溶于水難溶于水而而易溶于非極性有機溶劑易溶于非極性有機溶劑的性質(zhì)稱的性質(zhì)稱為為疏水性疏水性。 萃取分離法萃取分離法 第13頁/共35頁14 定義定義 利用利用二相間二相間的振蕩，使一的振蕩，使一些組些組 份份進入進入有機相有機相，另，另一些組份一些組份留留 在在水相水相中的分離方法。中的分離方法。優(yōu)點

10、：設(shè)備簡單、操作快速、優(yōu)點：設(shè)備簡單、操作快速、 分離效果好。分離效果好。缺點：勞動強度大、有機溶缺點：勞動強度大、有機溶 劑易揮發(fā)、易燃、有劑易揮發(fā)、易燃、有 毒。毒。有機相水相物質(zhì)萃取反萃取第14頁/共35頁15一一 萃取分離的基本原理萃取分離的基本原理 物質(zhì)對水的物質(zhì)對水的親疏性親疏性規(guī)律：規(guī)律：（一）萃取過程的本質(zhì)：將物質(zhì)由（一）萃取過程的本質(zhì)：將物質(zhì)由親水性親水性轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)槭枋?水性水性的過程。的過程。 （2 2）極性極性化合物具有化合物具有親水性親水性，非極性非極性化合物具有化合物具有疏疏水性水性； （1 1）金屬離子金屬離子都有都有親水性親水性； （3 3）物質(zhì)含）物質(zhì)含親水基

11、團越多親水基團越多，其，其親水性越強親水性越強；物質(zhì)含；物質(zhì)含疏水基團越多疏水基團越多、疏水基團越大、其、疏水基團越大、其疏水性越強疏水性越強。第15頁/共35頁16 常見的常見的疏水基團疏水基團：芳香基：芳香基(-Ar)、烷基、烷基(-R)、鹵代烷基鹵代烷基(-RX) 等為疏水基團。等為疏水基團。 常見的常見的親水基團親水基團：羥基：羥基(-OH)、羧基羧基(-COOH)、氨基氨基(-NH2、=NH)和磺酸基和磺酸基(-SO3H)等為親水基團。等為親水基團。第16頁/共35頁17（二）分配系數(shù)和分配比（二）分配系數(shù)和分配比水有有水AAKAAD 分配系數(shù)大分配系數(shù)大的物質(zhì)，絕大部分的物質(zhì)，絕大

12、部分進入有機相進入有機相，分配系分配系數(shù)小數(shù)小的物質(zhì)，仍的物質(zhì)，仍留在水相留在水相中，據(jù)此可將物質(zhì)彼此分離。中，據(jù)此可將物質(zhì)彼此分離。上式稱為分配定律，它是溶劑萃取的上式稱為分配定律，它是溶劑萃取的基本原理基本原理。 1891年，年，Nernst發(fā)現(xiàn)了分配定律：發(fā)現(xiàn)了分配定律：“在一定溫度下在一定溫度下，當某一物質(zhì)在兩種互不混溶的溶劑中分配達到平衡時，當某一物質(zhì)在兩種互不混溶的溶劑中分配達到平衡時，則該物質(zhì)則該物質(zhì)在兩相中的平衡濃度之比為一常數(shù)在兩相中的平衡濃度之比為一常數(shù)?！奔矗杭矗呵疤幔呵疤幔篈在兩相中僅以在兩相中僅以一種型體一種型體存在存在1 1 分配系數(shù)分配系數(shù)KD稱為稱為分配系數(shù)分配

13、系數(shù)第17頁/共35頁182 2 分配比分配比 （水）（有）分配比AACCD 若若萃取物萃取物A在兩相中并在兩相中并不僅以某一型體不僅以某一型體存在，如存在，如發(fā)生了解離、締合等副反應(yīng)，導(dǎo)致發(fā)生了解離、締合等副反應(yīng)，導(dǎo)致A在兩相中以在兩相中以多種多種型體型體存在，則用存在，則用分配比分配比D來表示兩相中的分配情況。來表示兩相中的分配情況。 分配平衡時，分配平衡時，A在在有機相有機相中的各種型體的中的各種型體的總濃度總濃度CA(有有)與在與在水相水相中的各種型體的中的各種型體的總濃度總濃度CA(水水)的比值稱為的比值稱為分配比分配比，用，用D表示。表示。 D越大越大，被萃物進入有機相的濃度，被萃

14、物進入有機相的濃度越大越大，一，一般要求般要求D在在10以上以上，而且越大越好。，而且越大越好。 若若兩相體積相等兩相體積相等，D1,則則A進入進入有機相有機相的的多多； 若若兩相體積相等兩相體積相等，D1,則則A進入進入水相水相的的多多。第18頁/共35頁19總有mmE 若若A在兩相中的總濃度分別為在兩相中的總濃度分別為C有有、C水水，兩相的體積分別為兩相的體積分別為V有有、V水水，則：，則： %100在兩相中的總量在有機相中的總量AAE（三）萃取率（三）萃取率E%100/有水水水有水有有有水有有VCVCVCVCVCVC%100/有水水有水有VVCCCC ED ,EVV，有水%100水水有有

15、有有VCVCVC%100/有水VVDD第19頁/共35頁20 例：在例：在HCl介質(zhì)中，用乙醚萃取介質(zhì)中，用乙醚萃取Ga時，時，D = 18，若萃取若萃取Ga時時V水水 = V有有，則，則Ga的的E = ? 時當解：水有VV當當V V有有= =V V水水，即等體積萃取時，即等體積萃取時， %1001DDE%100/有水VVDDE1DDE11818%7 .94第20頁/共35頁21%1001DDE 當當 V有有 = V水水 時時, E 完全取決于完全取決于D 結(jié)論結(jié)論: : （1 1）分配比）分配比大大，萃取率，萃取率高高；（；（2 2）當當 D 較小時，一次萃取不能滿足分析的要求。較小時，一次

16、萃取不能滿足分析的要求。為提高萃取效率，可采取為提高萃取效率，可采取連續(xù)萃取連續(xù)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%, 需連續(xù)萃取多次需連續(xù)萃取多次 D = 1 , E = 50%, 萃取完全比較困難萃取完全比較困難 D 100），而而B的的萃取率萃取率E應(yīng)應(yīng)小于小于1%（即（即DB0.01），此時：此時：4/1001.0100BABADD 即即A/B 104

17、，可使，可使A和和B彼此分離彼此分離。故常將。故常將A/B 104作為兩物質(zhì)相互分離的作為兩物質(zhì)相互分離的判據(jù)判據(jù)。 第29頁/共35頁30 8 溶液含溶液含F(xiàn)e3+10mg，采用某種萃取劑將它萃入某種有，采用某種萃取劑將它萃入某種有機溶劑中，若分配比機溶劑中，若分配比D=99，用等體積有機溶劑分別萃，用等體積有機溶劑分別萃取取1次和次和2次，問在水溶液中各剩余次，問在水溶液中各剩余Fe3+多少毫克？萃取多少毫克？萃取百分率各為多少？百分率各為多少？ 解：解： 為等體積萃取為等體積萃取 nnnDmVVDVmm)11(00水有水mgDmm1 . 019911011101%99101 . 0100

18、101mmmEmgDmm001. 0)1991(10112202%99.9910001. 010%1000202mmmE等體積萃取等體積萃取1 1次時次時 等體積萃取等體積萃取2 2次時次時 第30頁/共35頁31 9 某水溶液含溶質(zhì)某水溶液含溶質(zhì)A 10.0 mg，經(jīng)適當處理后等體積，經(jīng)適當處理后等體積的有機溶劑進行萃取，的有機溶劑進行萃取，D=99。若。若:（1）用全量的有機用全量的有機溶劑一次萃取，（溶劑一次萃取，（2）每次用一半量的有機溶劑分兩次）每次用一半量的有機溶劑分兩次萃取，問萃取率萃取，問萃取率E分別為多少？分別為多少？ 解解：（：（1）等體積萃取，）等體積萃取，V水水=V有有

19、 mgDmm1 . 019910 .1011101%0 .99101 . 0100101mmmEnnnDmVVDVmm)11(00水有水依第31頁/共35頁32 9 某水溶液含溶質(zhì)某水溶液含溶質(zhì)A 10.0 mg，經(jīng)適當處理后等體積，經(jīng)適當處理后等體積的有機溶劑進行萃取，的有機溶劑進行萃取，D=99。若（。若（1）用全量的有機溶用全量的有機溶劑一次萃取，（劑一次萃取，（2）每次用一半量的有機溶劑分兩次萃）每次用一半量的有機溶劑分兩次萃取，問萃取率取，問萃取率E分別為多少？分別為多少？ 解解：%96.990 .100039. 00 .10%1000202mmmE（2）V有有=1/2V水水 202水有水VVDVmm20)/(有水有水VVDVVm20)22(D