化學(xué)中的分離方法課件

第十章化學(xué)中的分離方法

理學(xué)院高旭昇第十章化學(xué)中的分離方法理學(xué)院高旭昇1在定量分析中，常遇到比較復(fù)雜的試樣，在測定其中某一組分時，共存的組分便會產(chǎn)生干擾，可通過控制分析條件或采用掩蔽法來消除干擾。若仍無法解決問題，就需要將待測定組分與干擾組分分離。在有些試樣中，待測組分的含量較低，而現(xiàn)有測定方法的靈敏度又不夠高，這時必須先對待測組分進行富集，然后進行測定。富集過程也就是分離過程。

在定量分析中，常遇到比較復(fù)雜的試樣，在測定其中2對分離的要求是分離得完全．即干擾組分減少至不干擾被測組分的測定；被測組分在分離過程中的損失要小至可忽賂不計；同時選用的分離富集方法應(yīng)簡便。被測組分的損失，用回收率來衡量。

對分離的要求是分離得完全．即干擾組分減少至不3沉淀分離法揮發(fā)和蒸餾分離法液－液萃取分離法離子交換分離法色譜分離法等沉淀分離法415.1沉淀分離法

沉淀分離法是利用沉淀反應(yīng)有選擇地沉淀某些離子，而其它離子則留于溶液中，從而達到分離的目的。沉淀分離法的主要依據(jù)是溶度積原理。15.1沉淀分離法沉淀分離法是利用沉淀51．無機沉淀劑沉淀分離法

①氫氧化物沉淀分離

使離子形成氫氧化物沉淀[如Fe(OH)3、A1(OH)3、Mg(OH)2等]或含水氧化物（如SiO2·xH2O、WO3·xH2O、Nb2O5·xH2O、SnO2·H2O等）1．無機沉淀劑沉淀分離法①氫氧化物沉淀分離使離子形成氫6利用氫氧化物沉淀分離，關(guān)鍵在于根據(jù)實際情況，適當選擇和嚴格控制溶液的pH值。利用氫氧化物沉淀分離，關(guān)鍵在于根據(jù)實際情況，7氫氧化物沉淀分離時常用下列試劑來控制溶液的pH值：NaOH溶液：可控制pH值≥12，常用于兩性金屬離子和非兩性金屬離子的分離。許多非兩性金屬離子都生成氫氧化物沉淀，只有溶解度較大的鈣、鍶等離子的氫氧化物才部分沉淀。兩性金屬離子則生成含氧酸陰離子留在溶液中。氫氧化物沉淀分離時常用下列試劑來控制溶液的pH值：NaOH8氨和氯化銨緩沖溶液：將pH值控制在9左右，常用來沉淀不與NH3形成絡(luò)離子的許多種金屬離子，亦可使許多兩性金屬離子沉淀成氫氧化物沉淀。其他如醋酸和醋酸鹽、六次甲基四胺和其共軛酸所組成的緩沖溶液等，可分別控制一定的pH值，以進行沉淀分離。氨和氯化銨緩沖溶液：將pH值控制在9左右，常用來沉淀不與N9利用難溶化合物的懸浮液來控制pH值：例如[Zn2＋]＝0.1mol·L－1時，利用ZnO懸浮液，可把溶液的pH值控制在5.5~6.5。利用難溶化合物的懸浮液來控制pH值：例如[Zn2＋]＝0.10氫氧化物沉淀分離法的優(yōu)點是操作簡便，適用面較寬。缺點是大多數(shù)氫氧化物或含水氧化物的沉淀均是非晶形的，因此表面積特別大，共沉淀現(xiàn)象嚴重，會使分析結(jié)果偏低，或使收率偏低。氫氧化物沉淀分離法的優(yōu)點是操作簡便，適用面較11②硫化物沉淀分離法

硫化物沉淀分離所用的主要沉淀劑是H2S:控制適當?shù)乃岫?，亦即控制[S2－]，即可進行硫化物沉淀分離。②硫化物沉淀分離法硫化物沉淀分離所用的主要沉淀劑是H2S:12硫代乙酰胺在酸性或堿性溶液中的水解反應(yīng)：

硫代乙酰胺在酸性或堿性溶液中的水解反應(yīng)：132．有機沉淀劑沉淀分離法選擇性和靈敏度較高，生成的沉淀性能好，顯示了有機沉淀劑的優(yōu)越性，因而得到迅速的發(fā)展。

有機沉淀劑與金屬離子形成的沉淀主要有：螯合物沉淀，締合物沉淀和三元絡(luò)合物沉淀。

2．有機沉淀劑沉淀分離法14由于有機共沉淀劑一般是大分子物質(zhì)，它的離子半徑大，在其表面電荷密度較小，吸附雜質(zhì)離子的能力較弱，因而選擇性較好。又由于它是大分子物質(zhì)，分子體積大，形成沉淀的體積亦較大，這對于痕量組分的富集很有利。另一方面，存在于沉淀中的有機共沉淀劑，在沉淀后可藉灼燒而除去，不會影響以后的分析。

由于有機共沉淀劑一般是大分子物質(zhì)，它的離子半1515.2溶劑萃取分離法一、分配系數(shù)，分配比和萃取效率，分離因數(shù)

這種分離方法是基于各種不同物質(zhì)，在不同溶劑中分配系數(shù)大小不等這一客觀規(guī)律。15.2溶劑萃取分離法一、分配系數(shù)，分配比和萃取效率，16當溶質(zhì)A同時接觸兩種互不混溶的溶劑時，如果一種是水，一種是有機溶劑，A就分配在這兩種溶劑中：A水

A有當這個分配過程達到平衡時：這個分配平衡中的平衡常數(shù)稱分配系數(shù)

當溶質(zhì)A同時接觸兩種互不混溶的溶劑時，如果一種17分配比D是存在于兩相中的溶質(zhì)的總濃度之比，即：c代表溶質(zhì)以各種形式存在的總濃度。只有在最簡單的萃取體系中，溶質(zhì)在兩相中的存在形式又完全相同時，D＝KD；在實際情況中D≠KD。分配比D是存在于兩相中的溶質(zhì)的總濃度之比，即：18當溶質(zhì)A的水溶液用有機溶劑萃取時，如已知水溶液的體積為V水，有機溶劑的體積為V有，則萃取效率E(以百分率表示)應(yīng)該等于：

當溶質(zhì)A的水溶液用有機溶劑萃取時，如已知水溶19萃取效率由分配比D和體積比V水/V有決定。D愈大，萃取效率愈高。如果D固定，減小V水/V有，即增加有機溶劑的用量，也可提高萃取效率，但后者的效果不太顯著。另一方面，增加有機溶劑的用量，將使萃取以后溶質(zhì)在有機相中的濃度降低，不利于進一步的分離和測定。在實際工作中，對于分配比較小的溶質(zhì)，常常采取分幾次加入溶劑，連續(xù)幾次萃取的辦法，以提高萃取效率。萃取效率由分配比D和體積比V水/V有決定。D20設(shè)D＝10，在原來水溶液中A的濃度為c0，體積為V水，以有機溶劑(體積為V有)萃取之，達到平衡后水溶液中及有機溶劑相中A的濃度各等于c1和c’1，在分析工作中，一般常用等體積的溶劑來進行萃取，當V水＝V有時，在萃取一次后水溶液中A的濃度c1可計算如下：設(shè)D＝10，在原來水溶液中A的濃度為c0，體21萃取兩次后，水溶液中A的濃度為c2，按照同樣方法可得：第三次萃取后水溶液中A的濃度為萃取兩次后，水溶液中A的濃度為c2，按照同樣方法可得：第三次22若不用連續(xù)萃取的辦法，而是使用增加有機溶劑量的辦法，如使V有＝10V水，則萃取一次后水溶液中A的濃度c1：若不用連續(xù)萃取的辦法，而是使用增加有機溶劑量23為了達到分離目的，不但萃取效率要高，而且還要考慮共存組分間的分離效果要好，一般用分離因數(shù)β來表示分離效果。β是兩種不同組分分配比的比值，即如果DA和DB相差很大，分離因數(shù)很大，兩種物質(zhì)可以定量分離；如果DA和DB相差不多，兩種物質(zhì)就難以完全分離。為了達到分離目的，不但萃取效率要高，而且還要24二、萃取體系的分類和萃取條件的選擇大多數(shù)無機金屬物質(zhì)在水溶液中會離解成離子，因此，它很難溶于非極性或極性弱的有機試劑，而不能被萃取。若使無機物進入有機相，必須在水中加入某種試劑，將其生成不帶電荷的、難溶于水而易溶于有機溶劑的物質(zhì)，這種試劑叫萃取劑。根據(jù)被萃取組分與萃取劑所形成的可被萃取分子性質(zhì)的不同，可把萃取體系分類如下:二、萃取體系的分類和萃取條件的選擇大多數(shù)無251．形成內(nèi)絡(luò)鹽的萃取體系所用萃取劑一般是有機弱酸，也是螯合劑。例如8－羥基喹啉，可與Pd2＋、T13＋、Fe3＋、Ga3＋、In3＋、A13＋、Co2＋、Zn2＋，等離子螯合：所生成的螯合物難溶于水，可用有機溶劑氯仿萃取。1．形成內(nèi)絡(luò)鹽的萃取體系所用萃取劑一般是有機弱酸，也是螯合26二硫腙它微溶于水，形成互變異構(gòu)體，并可與Ag＋、Bi3＋、Cd2＋、Ga3＋、Hg2＋、Cu2＋、Co2＋等離子螯合。所生成的螯合物難溶于水，可用CCl4萃取。

乙?；?、銅試劑（二乙基胺二硫代甲酸鈉）、丁二肟都是常用的萃取劑。

二硫腙它微溶于水，形成互變異構(gòu)體，并可與Ag27這類萃取劑如以HR表示，它們與金屬離子螯合和萃取過程可簡單表示如下：這類萃取劑如以HR表示，它們與金屬離子螯合和28萃取劑HR愈易離解，它與金屬離子所形成的螯合物MeRn愈穩(wěn)定；螯合物的分配系數(shù)愈大，而萃取劑的分配系數(shù)愈小，則萃取愈容易進行，萃取效率愈高。萃取劑HR愈易離解，它與金屬離子所形成的螯合292．形成離子締合物的萃取體系屬于這一類的是帶不同電荷的離子，互相締合成疏水性的中性分于，而被有機溶劑所萃取。2．形成離子締合物的萃取體系屬于這一類的是帶不同電荷的30用乙醚從HCl溶液中萃取Fe3+時，F(xiàn)e3+與Cl－絡(luò)合成絡(luò)陰離子FeCl4－。而溶劑乙醚可與溶液中的H+結(jié)合成洋離子：洋離子與FeCl4－絡(luò)陰離子締合成中性分子洋鹽：洋鹽是疏水的，可被有機溶劑乙醚所萃取。在這類萃取體系中，溶劑分子參加到被萃取的分子中去，因此它既是溶劑又是萃取劑。用乙醚從HCl溶液中萃取Fe3+時，F(xiàn)e3+與Cl－絡(luò)合31在HNO3溶液中，用磷酸三丁酯(TBP)萃取UO22+，也屬于這—類。UO22+在水溶液中成水合離子[UO2(H2O)6]2+，由于磷酸三丁酯中的氧原子具有較強的配位能力，它能取代水合離子中的水分子形成溶劑化離子，并與NO3－締合成疏水性的溶劑化分子UO2(TBP)6(NO3)2，而被磷酸三丁酯所萃取。在HNO3溶液中，用磷酸三丁酯(TBP)萃取32對于這類萃取體系，加入大量的與被萃取化合物具有相同陰離子的鹽類，例如在HNO3溶液中用磷酸三丁酯(TBP)萃取UO22+時加入NH4NO3，可顯著地提高萃取效率，這種現(xiàn)象稱鹽析作用，加入的鹽類為鹽析劑。對于這類萃取體系，加入大量的與被萃取化合物具333．形成三元配合物的萃取體系這是最近一二十年中新發(fā)展起來的一類萃取體系。由于三元絡(luò)合物具有選擇性好、靈敏度高的特點，因而這類萃取體系近年來發(fā)展較快。例如為了萃取Ag+，可使Ag+與鄰二氮雜菲絡(luò)合成絡(luò)陽離子，并與溴鄰苯三酚紅的陰離子締合成三元絡(luò)合物。在pH為7的緩沖溶液中可用硝基苯萃取之，然后就在溶劑相中用光度法進行測定。3．形成三元配合物的萃取體系這是最近一二十3415.3層析分離法層析分離法又稱色層分離法或色譜法，是一種物理化學(xué)分離方法。它是利用混合物中各組分在兩相（流動相和固定相）中的分布程度的差異而達到分離目的的物理方法。層析分離法的最大特點是分離效率高，它能把各種性質(zhì)極相類似的組分彼此分離、而后分別加以測定．因而是一類重要而常用的分離手段。15.3層析分離法層析分離法又稱色層分離35一、紙層析1．方法原理紙層析法是根據(jù)不同物質(zhì)在兩相間的分配比不同而進行分離的。一、紙層析1．方法原理紙層析法是根據(jù)不同物36化學(xué)中的分離方法課件37紙層析法用濾紙作載體，將待分離的試液用毛細管滴在濾紙的原點位置上，利用紙上吸著的水分作固定相，另取一有機溶劑作流動相(展開劑)。由于毛細管作用，流動相自下而上地不斷上升。流動相上升時，與濾紙上的固定相相遇，這時被分離組分就在兩相間一次又一次地分配(相當于一次又一次的萃取)。分配比大的組分上升很快．分配比小的組分上升得慢，從而將它們逐個分開。經(jīng)一定時間后．取出濾紙，噴上顯色劑顯斑，即可以得到色譜圖。紙層析法用濾紙作載體，將待分離的試液用毛細管滴382．比移值通常用比移值(Rf)來衡量各組分的分離情況。a為斑點中心到原點的距離(cm)，b為溶劑前沿到原點的距離(cm)。2．比移值a為斑點中心到原點的距離(cm)，b為溶劑前沿到原39Rf值最大等于1，即該組分隨溶劑一起上升，也就是分配比D值非常大；Rf值最小等于0，即該組分基本上留在原點不動，也就是分配比D值非常小。原則上講，只要兩組分的Rf值有點差別，就能將它們分開。Rf值相差越大，分離效果越好。Rf值最大等于1，即該組分隨溶劑一起上升，也40二、薄層層析分離法1．方法原理薄層層析分離法是將固定相吸附劑(例如硅膠、活性氧化鋁、纖維素等)均勻地涂在玻璃板上制成薄層板，把試液點在薄層板的一端距邊緣一定距離處，然后將薄層板放入盛有展開劑的容器中．使點有試樣的一端浸入展開劑，由于薄層的毛細管作用，展開劑沿著吸附劑薄層上升，遇到試樣時，試樣就溶解在展開劑中并隨展開劑上升。二、薄層層析分離法1．方法原理薄層層析分離41在此過程中，試樣中的各組分在固定相和流動相之間不斷地發(fā)生溶解、吸附、再溶解、再吸附的分配過程。易被吸附的物質(zhì)移動得慢些，較難吸附的物質(zhì)移動得快些。經(jīng)過一段時間后，不同物質(zhì)上升的距離不一樣而形成相互分開的斑點從而達到分離。展開時間一般為幾分鐘至幾十分鐘。試樣各組分分離情況也用比移值Rf來衡量。在此過程中，試樣中的各組分在固定相和流動相之42化學(xué)中的分離方法課件43吸附劑和展開劑的一般選擇原則是：非極性組分的分離，選用活性強的吸附劑，用非極性展開劑；極性組分的分離，選用活性弱的吸附劑，用極性展開劑。實際工作中要經(jīng)過多次實驗來確定。吸附劑和展開劑的一般選擇原則是：非極性組分的442．展開及定量方法從展開槽中取出薄層板，用鉛筆標記溶劑前沿位置，并設(shè)法確定各種被分離組分的位置。若被分離組分是有色組分則最簡單；若是無色組分，則噴灑一種試劑使各種被分離組分顯色；若被分離組分能與熒光指示劑發(fā)生熒光．則可在紫外光下觀察，以確定其位置。2．展開及定量方法從展開槽中取出薄層板，45在薄層板上的待測組分，可通過測定斑點面積的大小和比較其顏色的深淺，與在同樣條件下標準物質(zhì)的斑點面積和顏色相對照，進行半定量分析?；?qū)⑽絼┥系陌唿c刮下，用適當溶劑將其溶解，再用適當方法測定其含量。此法結(jié)果較準確．但操作繁瑣。還可采用光度計或熒光計直接測定斑點的吸光度或熒光強度，以確定待測物質(zhì)的含量。在薄層板上的待測組分，可通過測定斑點面積的大46三、柱層析分離法將固體吸附劑如Al2O3、硅酸、硅藻土等裝在一根柱子里，將需分離的溶液樣品由柱頂加入，溶液中的各組分將會被吸附在柱上端的固定相上。然后將流動相又稱洗脫劑或展開劑從柱頂端加入、洗脫。隨著展開劑由上而下的流動，被分離的組分將會在吸附劑表面不斷產(chǎn)生吸附—解吸，再吸附—解吸或溶解于固定液—溶解于流動相，再溶解于固定相—溶解于流動相，再溶解于固定液—再溶于流動相的過程。由于兩個組分溶解，吸附的性質(zhì)的差異，因此，兩組分在柱中的距離越來越大，而達分離的目的。在固體相中溶解度小的，被固定相吸附小的組分將先流出層析柱。三、柱層析分離法將固體吸附劑如Al2O3、47柱層析能不能分離兩組分，主要是看固定相和展開劑的選擇。固定相吸附劑應(yīng)具有較大的吸附面積和相當?shù)奈侥芰Γ徊慌c展開劑和樣品中的組分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；不溶于展開劑；有一定粒度且均勻。柱層析能不能分離兩組分，主要是看固定相和展開劑48展開劑的選擇與吸附劑吸附能力的強弱及被分離的物質(zhì)的極性有關(guān)。用吸附能力較弱的吸附劑來分離極性較強的物質(zhì)時，應(yīng)選用極性較大的展開劑，例如醇類、酯類。用吸附能力較強的吸附劑分離極性較弱的物質(zhì)時，應(yīng)選用極性較小的如石油醚、環(huán)乙烷等。展開劑的選擇與吸附劑吸附能力的強弱及被分離的物49常用的展開劑的極性從小到大的順序為石油醚＜環(huán)乙烷＜四氯化碳＜甲苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丙醇＜乙醇＜甲醇＜水。常用的展開劑的極性從小到大的順序為石油醚＜5015.4離子交換分離法離子交換分離法是利用離子交換劑與溶液中的離子之間發(fā)生交換反應(yīng)來進行分離的方法。這種分離方法不僅可用來分離帶不同電荷的離子，也可用以分離帶相同電荷的離子，以及富集微量或痕量組分和制備純物質(zhì)。離子交換劑的種類很多，有無機交換劑，也有有機交換劑。目前應(yīng)用較多的是有機交換劑，即離子交換樹脂。15.4離子交換分離法離子交換分離法是利51一、離子交換樹脂離子交換樹脂是一種高分子聚合物，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架部分一般很穩(wěn)定，對于酸、堿、一般的有機溶劑和較弱的氧化劑都不起作用，也不溶于溶劑中。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上有許多可以被交換的活性基團，根據(jù)這些活性基團的不同，一般把離子交換樹脂分成陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類。一、離子交換樹脂離子交換樹脂是一種高分子聚合物521．陽離子交換樹脂這是含有酸性基團的樹脂，酸性基團上的H+可以和溶液中的陽離子發(fā)生交換作用，如磺酸基－SO3H，羧基一COOH和酚基－OH等就是這種酸性基團?；撬崾禽^強的酸，因此含磺酸多的樹脂為強酸性陽離子交換樹脂。若以R代替樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架部分，則這一類樹脂可用R－SO3H代表。其它兩種樹脂R一COOH及R－OH則為弱酸性陽離子交換樹脂。1．陽離子交換樹脂這是含有酸性基團的樹脂，酸性53強酸性陽離子交換樹脂在酸性、堿性和中性溶液中都可應(yīng)用；交換反應(yīng)速度快，與簡單的、復(fù)雜的、無機的和有機的陽離子都可以交換，因而在分析化學(xué)上應(yīng)用較多。弱酸性陽離子交換樹脂的交換能力受外界酸度的影響較大，羧基在pH＞4、酚基在pH＞9.5時才具有離子交換能力，因此應(yīng)用受到一定影響；但選擇性較好，可用來分離不同強度的有機堿。強酸性陽離子交換樹脂在酸性、堿性和中性溶液中都54上述各種樹脂中酸性基團上的H+可以離解出來，并能與其他陽離子進行交換，因此又稱為H—型陽離子交換樹脂。H—型強酸性陽離子交換樹脂與溶液中的其他陽離子例如Na+發(fā)生的交換反應(yīng)，對以簡單地表示如下：上述各種樹脂中酸性基團上的H+可以離解出來，55溶液中的Na+進入樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，H+則交換進入溶液，樹脂就轉(zhuǎn)變?yōu)镹a型強酸性陽離子交換樹脂。由于交換過程是可逆過程，如果以適當濃度的酸溶液處理已經(jīng)交換的樹脂，反應(yīng)將向反方向進行，樹脂又恢復(fù)原狀，這一過程稱為再生或洗脫過程。再生后的樹脂經(jīng)過洗滌又可以再次使用。溶液中的Na+進入樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，H+則交換562．陰離子交換樹脂這是含有堿性基團的樹脂，含有伯氨基－NH2、仲胺基－NH(CH3)、叔胺基－N(CH3)2的樹脂為弱堿性陰離子交換樹脂，樹脂水合后即分別成為R－NH3+OH－，R－NH2(CH3)+OH－和R－NH(CH3)2+OH－。水合后含有季銨基－N(CH3)3+OH－的樹脂為強堿性陰離子交換樹脂。這些樹脂中的OH－能與其他陰離子，例如Cl－發(fā)生交換。交換過程和洗脫過程可以表示如下：2．陰離子交換樹脂這是含有堿性基團的樹脂，含57上述各種陰離子交換樹脂稱為OH－型陰離子交換樹脂，經(jīng)交換后則轉(zhuǎn)變?yōu)镃l－型陰離子文換樹脂。交換后的樹脂經(jīng)適當濃度的堿溶液處理后，可以再生。各種陰離子交換樹脂中以強堿性陰離子交換樹脂的應(yīng)用較廣，在酸性、中性和堿性溶液中都能應(yīng)用，對于強酸根和弱酸根離子都能交換。弱堿性陰離子交換樹脂，在堿性溶液中就失去交換能力，在分析化學(xué)中應(yīng)用較少。上述各種陰離子交換樹脂稱為OH－型陰離子交換樹583．螯合樹脂在離子交換樹脂中引入某些能與金屬離子螯合的活性基團，就成為螯合樹脂。例如含有氨基二乙酸基團的樹脂，由該基團與金屬離子的反應(yīng)特性，可估計這種樹脂對Cu2+、Co2+、Ni2+有很好的選擇性。因此從有機試劑結(jié)構(gòu)理論出發(fā)，可以根據(jù)需要，有目的地合成一些新的螯合樹脂，以有效地解決某些性質(zhì)相似的離子的分離與富集問題。3．螯合樹脂在離子交換樹脂中引入某些能與金屬59二、交換樹脂特性1．離子交換親和力親和力大的離子可以將親和力小的離子交換下來。一般價態(tài)高的離子親和力大于價態(tài)低的離子，二、交換樹脂特性1．離子交換親和力親和力大的離60對于一價陽離子親和力：Li+＜H+＜Na+＜NH4+＜K+＜Rb+＜Cs+＜Tl+＜Ag+對于二價陽離子親和力：Mg2+＜Ca2+＜Sr2+＜Ba2+＜Fe2+＜Co2+＜Ni2+＜Cu2+＜Zn2+對于陰離子親和力：F－＜OH－＜Ac－＜HCOO－＜H2PO4－＜Cl－＜NO2－＜CN－＜Br－＜C2O4－＜NO3－＜HSO4－＜I－＜CrO4－＜SO4－＜檸檬酸根對于一價陽離子親和力：Li+＜H+＜Na+＜NH4+＜K+＜612．交換容量指的是每單位質(zhì)量的干樹脂所能交換離子的數(shù)目。一般講，當樹脂實際交換量已達樹脂交換容量80%時，樹脂就應(yīng)進行再生。2．交換容量指的是每單位質(zhì)量的干樹脂所能交換623．交聯(lián)度離子交換樹脂中含有交聯(lián)劑的質(zhì)量分數(shù)叫交聯(lián)度。是樹脂的重要性質(zhì)之一，一般交聯(lián)度約為8%~12%。3．交聯(lián)度離子交換樹脂中含有交聯(lián)劑的質(zhì)量分63三、離子交換分離操作法在分析化學(xué)中應(yīng)用最多的是強酸性陽離子交換樹脂和強堿性陰離子交換樹脂，根據(jù)分離任務(wù)選用適當?shù)臉渲?。市售的樹脂往往顆粒大小不均勻或粒度不合要求，而且含有雜質(zhì)，需經(jīng)處理。處理步驟包括晾干、研磨、過篩，篩取所需粒度范圍的樹脂；再用4~6mol·L－1HCl溶液浸泡一二天以除去雜質(zhì)，并使樹脂溶脹，然后洗滌至中性，浸泡于去離子水中備用。此時陽離子交換樹脂已處理成H－型，陰離子交換樹脂已處理成Cl－型。三、離子交換分離操作法在分析化學(xué)中應(yīng)用最多的64離子交換分離一般在交換拄中進行。經(jīng)過處理的樹脂在玻管中充滿水的情況下裝入管中做成交換柱裝置，如圖所示。圖(a)的裝置可使樹脂層一直浸泡在液面下，樹脂層中不會混入空氣泡，以免影響液體流動，影響交換和洗脫，但其進出口液面高度差很小，流速慢。(b)的裝置簡單，使用時要注意勿使樹脂層干涸而混入空氣泡。離子交換分離一般在交換拄中進行。經(jīng)過處理的樹65交換柱準備好后，將欲交換的試液傾入交換柱中，試液流經(jīng)樹脂層時，從上到下一層層地發(fā)生交換過程。如果往中裝的是陽離子交換樹脂，試液中的陽離子與樹脂上的H+交換而留于柱中，陰離子不交換而存在于流出液中，陽離子和陰離子由此得以分離。在陰離子交換樹脂上的分離情況與此相似。交換柱準備好后，將欲交換的試液傾入交換柱中，試66交換完畢后應(yīng)進行洗滌，以洗下殘留的溶液及交換時所形成的酸、堿或鹽類。合并流出液和洗滌液，分析測定其中的陽離子或陰離子。洗凈后的交換柱可以進行洗脫，以洗下交換在樹脂上的離子，就可以在洗脫液中測定交換的離子。對于陽離子交換樹脂，常用HCl溶液作為洗脫液；對于陰離子交換樹脂，則常用HCl、NaCl或NaOH溶液作洗脫液。交換完畢后應(yīng)進行洗滌，以洗下殘留的溶液及交換67化學(xué)中的分離方法課件68為了獲得良好的分離，所用樹脂粒度、交換柱直徑及樹脂層厚度，欲交換的試液及洗脫溶液的組成、濃度及流速等等條件都需要通過實踐適當選擇。一般講來，不同電荷離子的分離，樹脂粒度可以粗些，交換柱可以粗短些，交換和洗脫的流速都可以快些，對于相同電荷離子的分離，即離子交換層析分離，就應(yīng)用粒度較細的樹脂，較細長的交換柱，較慢的流速。為了獲得良好的分離，所用樹脂粒度、交換柱直徑69四、應(yīng)用示例1．去離子水的制備水中常含一些溶解的鹽類，如果讓自來水先通過H－型強酸性陽離子交換樹脂，以交換除去各種陽離子：Men+＋nR－SO3H＝(R－SO3H)nMe＋nH+再通過OH－型強堿性陰離子交換樹脂，以交換除去陰離子：nH+＋Xn－＋nR－N(CH3)3+OH－＝[R－N(CH3)3]nX＋nH2O則可以方便地得到不含溶解鹽類的去離子水，它可代替蒸餾水使用。交換柱經(jīng)再生后可以再用。四、應(yīng)用示例1．去離子水的制備水中常含一些溶解702．干擾組分的分離例如硼鎂礦的主要成分是硼酸鎂，也含有硅酸鹽。為了測定硼鎂礦中的硼，可把試樣熔融分解后溶于稀酸中。然后讓試液通過H－型強酸性陽離子交換樹脂．以交換除去陽離子，硼則以H3BO3形式進入流出液中，這樣就可用酸堿滴定法測定硼含量。2．干擾組分的分離例如硼鎂礦的主要成分是硼酸713．痕量組分的富集當試樣中不含有大量的其他電解質(zhì)時，用離子交換法富集痕量組分是比鉸方便的。例如天然水中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl－、SO42－等組分的測定，可取數(shù)升水樣，使之流過H－型陽離子交換柱和OH－型陰離子交換柱，以使各種組分分別交換于柱上。然后用數(shù)十毫升到100mL的稀鹽酸洗脫陽離子，另用數(shù)十毫升到100mL的稀氨液洗脫陰離子。于流出液中就可比較方便地分別測定各種組分。3．痕量組分的富集當試樣中不含有大量的其他電72第十章化學(xué)中的分離方法

理學(xué)院高旭昇第十章化學(xué)中的分離方法理學(xué)院高旭昇73在定量分析中，常遇到比較復(fù)雜的試樣，在測定其中某一組分時，共存的組分便會產(chǎn)生干擾，可通過控制分析條件或采用掩蔽法來消除干擾。若仍無法解決問題，就需要將待測定組分與干擾組分分離。在有些試樣中，待測組分的含量較低，而現(xiàn)有測定方法的靈敏度又不夠高，這時必須先對待測組分進行富集，然后進行測定。富集過程也就是分離過程。

在定量分析中，常遇到比較復(fù)雜的試樣，在測定其中74對分離的要求是分離得完全．即干擾組分減少至不干擾被測組分的測定；被測組分在分離過程中的損失要小至可忽賂不計；同時選用的分離富集方法應(yīng)簡便。被測組分的損失，用回收率來衡量。

對分離的要求是分離得完全．即干擾組分減少至不75沉淀分離法揮發(fā)和蒸餾分離法液－液萃取分離法離子交換分離法色譜分離法等沉淀分離法7615.1沉淀分離法

沉淀分離法是利用沉淀反應(yīng)有選擇地沉淀某些離子，而其它離子則留于溶液中，從而達到分離的目的。沉淀分離法的主要依據(jù)是溶度積原理。15.1沉淀分離法沉淀分離法是利用沉淀771．無機沉淀劑沉淀分離法

①氫氧化物沉淀分離

使離子形成氫氧化物沉淀[如Fe(OH)3、A1(OH)3、Mg(OH)2等]或含水氧化物（如SiO2·xH2O、WO3·xH2O、Nb2O5·xH2O、SnO2·H2O等）1．無機沉淀劑沉淀分離法①氫氧化物沉淀分離使離子形成氫78利用氫氧化物沉淀分離，關(guān)鍵在于根據(jù)實際情況，適當選擇和嚴格控制溶液的pH值。利用氫氧化物沉淀分離，關(guān)鍵在于根據(jù)實際情況，79氫氧化物沉淀分離時常用下列試劑來控制溶液的pH值：NaOH溶液：可控制pH值≥12，常用于兩性金屬離子和非兩性金屬離子的分離。許多非兩性金屬離子都生成氫氧化物沉淀，只有溶解度較大的鈣、鍶等離子的氫氧化物才部分沉淀。兩性金屬離子則生成含氧酸陰離子留在溶液中。氫氧化物沉淀分離時常用下列試劑來控制溶液的pH值：NaOH80氨和氯化銨緩沖溶液：將pH值控制在9左右，常用來沉淀不與NH3形成絡(luò)離子的許多種金屬離子，亦可使許多兩性金屬離子沉淀成氫氧化物沉淀。其他如醋酸和醋酸鹽、六次甲基四胺和其共軛酸所組成的緩沖溶液等，可分別控制一定的pH值，以進行沉淀分離。氨和氯化銨緩沖溶液：將pH值控制在9左右，常用來沉淀不與N81利用難溶化合物的懸浮液來控制pH值：例如[Zn2＋]＝0.1mol·L－1時，利用ZnO懸浮液，可把溶液的pH值控制在5.5~6.5。利用難溶化合物的懸浮液來控制pH值：例如[Zn2＋]＝0.82氫氧化物沉淀分離法的優(yōu)點是操作簡便，適用面較寬。缺點是大多數(shù)氫氧化物或含水氧化物的沉淀均是非晶形的，因此表面積特別大，共沉淀現(xiàn)象嚴重，會使分析結(jié)果偏低，或使收率偏低。氫氧化物沉淀分離法的優(yōu)點是操作簡便，適用面較83②硫化物沉淀分離法

硫化物沉淀分離所用的主要沉淀劑是H2S:控制適當?shù)乃岫龋嗉纯刂芠S2－]，即可進行硫化物沉淀分離。②硫化物沉淀分離法硫化物沉淀分離所用的主要沉淀劑是H2S:84硫代乙酰胺在酸性或堿性溶液中的水解反應(yīng)：

硫代乙酰胺在酸性或堿性溶液中的水解反應(yīng)：852．有機沉淀劑沉淀分離法選擇性和靈敏度較高，生成的沉淀性能好，顯示了有機沉淀劑的優(yōu)越性，因而得到迅速的發(fā)展。

有機沉淀劑與金屬離子形成的沉淀主要有：螯合物沉淀，締合物沉淀和三元絡(luò)合物沉淀。

2．有機沉淀劑沉淀分離法86由于有機共沉淀劑一般是大分子物質(zhì)，它的離子半徑大，在其表面電荷密度較小，吸附雜質(zhì)離子的能力較弱，因而選擇性較好。又由于它是大分子物質(zhì)，分子體積大，形成沉淀的體積亦較大，這對于痕量組分的富集很有利。另一方面，存在于沉淀中的有機共沉淀劑，在沉淀后可藉灼燒而除去，不會影響以后的分析。

由于有機共沉淀劑一般是大分子物質(zhì)，它的離子半8715.2溶劑萃取分離法一、分配系數(shù)，分配比和萃取效率，分離因數(shù)

這種分離方法是基于各種不同物質(zhì)，在不同溶劑中分配系數(shù)大小不等這一客觀規(guī)律。15.2溶劑萃取分離法一、分配系數(shù)，分配比和萃取效率，88當溶質(zhì)A同時接觸兩種互不混溶的溶劑時，如果一種是水，一種是有機溶劑，A就分配在這兩種溶劑中：A水

A有當這個分配過程達到平衡時：這個分配平衡中的平衡常數(shù)稱分配系數(shù)

當溶質(zhì)A同時接觸兩種互不混溶的溶劑時，如果一種89分配比D是存在于兩相中的溶質(zhì)的總濃度之比，即：c代表溶質(zhì)以各種形式存在的總濃度。只有在最簡單的萃取體系中，溶質(zhì)在兩相中的存在形式又完全相同時，D＝KD；在實際情況中D≠KD。分配比D是存在于兩相中的溶質(zhì)的總濃度之比，即：90當溶質(zhì)A的水溶液用有機溶劑萃取時，如已知水溶液的體積為V水，有機溶劑的體積為V有，則萃取效率E(以百分率表示)應(yīng)該等于：

當溶質(zhì)A的水溶液用有機溶劑萃取時，如已知水溶91萃取效率由分配比D和體積比V水/V有決定。D愈大，萃取效率愈高。如果D固定，減小V水/V有，即增加有機溶劑的用量，也可提高萃取效率，但后者的效果不太顯著。另一方面，增加有機溶劑的用量，將使萃取以后溶質(zhì)在有機相中的濃度降低，不利于進一步的分離和測定。在實際工作中，對于分配比較小的溶質(zhì)，常常采取分幾次加入溶劑，連續(xù)幾次萃取的辦法，以提高萃取效率。萃取效率由分配比D和體積比V水/V有決定。D92設(shè)D＝10，在原來水溶液中A的濃度為c0，體積為V水，以有機溶劑(體積為V有)萃取之，達到平衡后水溶液中及有機溶劑相中A的濃度各等于c1和c’1，在分析工作中，一般常用等體積的溶劑來進行萃取，當V水＝V有時，在萃取一次后水溶液中A的濃度c1可計算如下：設(shè)D＝10，在原來水溶液中A的濃度為c0，體93萃取兩次后，水溶液中A的濃度為c2，按照同樣方法可得：第三次萃取后水溶液中A的濃度為萃取兩次后，水溶液中A的濃度為c2，按照同樣方法可得：第三次94若不用連續(xù)萃取的辦法，而是使用增加有機溶劑量的辦法，如使V有＝10V水，則萃取一次后水溶液中A的濃度c1：若不用連續(xù)萃取的辦法，而是使用增加有機溶劑量95為了達到分離目的，不但萃取效率要高，而且還要考慮共存組分間的分離效果要好，一般用分離因數(shù)β來表示分離效果。β是兩種不同組分分配比的比值，即如果DA和DB相差很大，分離因數(shù)很大，兩種物質(zhì)可以定量分離；如果DA和DB相差不多，兩種物質(zhì)就難以完全分離。為了達到分離目的，不但萃取效率要高，而且還要96二、萃取體系的分類和萃取條件的選擇大多數(shù)無機金屬物質(zhì)在水溶液中會離解成離子，因此，它很難溶于非極性或極性弱的有機試劑，而不能被萃取。若使無機物進入有機相，必須在水中加入某種試劑，將其生成不帶電荷的、難溶于水而易溶于有機溶劑的物質(zhì)，這種試劑叫萃取劑。根據(jù)被萃取組分與萃取劑所形成的可被萃取分子性質(zhì)的不同，可把萃取體系分類如下:二、萃取體系的分類和萃取條件的選擇大多數(shù)無971．形成內(nèi)絡(luò)鹽的萃取體系所用萃取劑一般是有機弱酸，也是螯合劑。例如8－羥基喹啉，可與Pd2＋、T13＋、Fe3＋、Ga3＋、In3＋、A13＋、Co2＋、Zn2＋，等離子螯合：所生成的螯合物難溶于水，可用有機溶劑氯仿萃取。1．形成內(nèi)絡(luò)鹽的萃取體系所用萃取劑一般是有機弱酸，也是螯合98二硫腙它微溶于水，形成互變異構(gòu)體，并可與Ag＋、Bi3＋、Cd2＋、Ga3＋、Hg2＋、Cu2＋、Co2＋等離子螯合。所生成的螯合物難溶于水，可用CCl4萃取。

乙?；?、銅試劑（二乙基胺二硫代甲酸鈉）、丁二肟都是常用的萃取劑。

二硫腙它微溶于水，形成互變異構(gòu)體，并可與Ag99這類萃取劑如以HR表示，它們與金屬離子螯合和萃取過程可簡單表示如下：這類萃取劑如以HR表示，它們與金屬離子螯合和100萃取劑HR愈易離解，它與金屬離子所形成的螯合物MeRn愈穩(wěn)定；螯合物的分配系數(shù)愈大，而萃取劑的分配系數(shù)愈小，則萃取愈容易進行，萃取效率愈高。萃取劑HR愈易離解，它與金屬離子所形成的螯合1012．形成離子締合物的萃取體系屬于這一類的是帶不同電荷的離子，互相締合成疏水性的中性分于，而被有機溶劑所萃取。2．形成離子締合物的萃取體系屬于這一類的是帶不同電荷的102用乙醚從HCl溶液中萃取Fe3+時，F(xiàn)e3+與Cl－絡(luò)合成絡(luò)陰離子FeCl4－。而溶劑乙醚可與溶液中的H+結(jié)合成洋離子：洋離子與FeCl4－絡(luò)陰離子締合成中性分子洋鹽：洋鹽是疏水的，可被有機溶劑乙醚所萃取。在這類萃取體系中，溶劑分子參加到被萃取的分子中去，因此它既是溶劑又是萃取劑。用乙醚從HCl溶液中萃取Fe3+時，F(xiàn)e3+與Cl－絡(luò)合103在HNO3溶液中，用磷酸三丁酯(TBP)萃取UO22+，也屬于這—類。UO22+在水溶液中成水合離子[UO2(H2O)6]2+，由于磷酸三丁酯中的氧原子具有較強的配位能力，它能取代水合離子中的水分子形成溶劑化離子，并與NO3－締合成疏水性的溶劑化分子UO2(TBP)6(NO3)2，而被磷酸三丁酯所萃取。在HNO3溶液中，用磷酸三丁酯(TBP)萃取104對于這類萃取體系，加入大量的與被萃取化合物具有相同陰離子的鹽類，例如在HNO3溶液中用磷酸三丁酯(TBP)萃取UO22+時加入NH4NO3，可顯著地提高萃取效率，這種現(xiàn)象稱鹽析作用，加入的鹽類為鹽析劑。對于這類萃取體系，加入大量的與被萃取化合物具1053．形成三元配合物的萃取體系這是最近一二十年中新發(fā)展起來的一類萃取體系。由于三元絡(luò)合物具有選擇性好、靈敏度高的特點，因而這類萃取體系近年來發(fā)展較快。例如為了萃取Ag+，可使Ag+與鄰二氮雜菲絡(luò)合成絡(luò)陽離子，并與溴鄰苯三酚紅的陰離子締合成三元絡(luò)合物。在pH為7的緩沖溶液中可用硝基苯萃取之，然后就在溶劑相中用光度法進行測定。3．形成三元配合物的萃取體系這是最近一二十10615.3層析分離法層析分離法又稱色層分離法或色譜法，是一種物理化學(xué)分離方法。它是利用混合物中各組分在兩相（流動相和固定相）中的分布程度的差異而達到分離目的的物理方法。層析分離法的最大特點是分離效率高，它能把各種性質(zhì)極相類似的組分彼此分離、而后分別加以測定．因而是一類重要而常用的分離手段。15.3層析分離法層析分離法又稱色層分離107一、紙層析1．方法原理紙層析法是根據(jù)不同物質(zhì)在兩相間的分配比不同而進行分離的。一、紙層析1．方法原理紙層析法是根據(jù)不同物108化學(xué)中的分離方法課件109紙層析法用濾紙作載體，將待分離的試液用毛細管滴在濾紙的原點位置上，利用紙上吸著的水分作固定相，另取一有機溶劑作流動相(展開劑)。由于毛細管作用，流動相自下而上地不斷上升。流動相上升時，與濾紙上的固定相相遇，這時被分離組分就在兩相間一次又一次地分配(相當于一次又一次的萃取)。分配比大的組分上升很快．分配比小的組分上升得慢，從而將它們逐個分開。經(jīng)一定時間后．取出濾紙，噴上顯色劑顯斑，即可以得到色譜圖。紙層析法用濾紙作載體，將待分離的試液用毛細管滴1102．比移值通常用比移值(Rf)來衡量各組分的分離情況。a為斑點中心到原點的距離(cm)，b為溶劑前沿到原點的距離(cm)。2．比移值a為斑點中心到原點的距離(cm)，b為溶劑前沿到原111Rf值最大等于1，即該組分隨溶劑一起上升，也就是分配比D值非常大；Rf值最小等于0，即該組分基本上留在原點不動，也就是分配比D值非常小。原則上講，只要兩組分的Rf值有點差別，就能將它們分開。Rf值相差越大，分離效果越好。Rf值最大等于1，即該組分隨溶劑一起上升，也112二、薄層層析分離法1．方法原理薄層層析分離法是將固定相吸附劑(例如硅膠、活性氧化鋁、纖維素等)均勻地涂在玻璃板上制成薄層板，把試液點在薄層板的一端距邊緣一定距離處，然后將薄層板放入盛有展開劑的容器中．使點有試樣的一端浸入展開劑，由于薄層的毛細管作用，展開劑沿著吸附劑薄層上升，遇到試樣時，試樣就溶解在展開劑中并隨展開劑上升。二、薄層層析分離法1．方法原理薄層層析分離113在此過程中，試樣中的各組分在固定相和流動相之間不斷地發(fā)生溶解、吸附、再溶解、再吸附的分配過程。易被吸附的物質(zhì)移動得慢些，較難吸附的物質(zhì)移動得快些。經(jīng)過一段時間后，不同物質(zhì)上升的距離不一樣而形成相互分開的斑點從而達到分離。展開時間一般為幾分鐘至幾十分鐘。試樣各組分分離情況也用比移值Rf來衡量。在此過程中，試樣中的各組分在固定相和流動相之114化學(xué)中的分離方法課件115吸附劑和展開劑的一般選擇原則是：非極性組分的分離，選用活性強的吸附劑，用非極性展開劑；極性組分的分離，選用活性弱的吸附劑，用極性展開劑。實際工作中要經(jīng)過多次實驗來確定。吸附劑和展開劑的一般選擇原則是：非極性組分的1162．展開及定量方法從展開槽中取出薄層板，用鉛筆標記溶劑前沿位置，并設(shè)法確定各種被分離組分的位置。若被分離組分是有色組分則最簡單；若是無色組分，則噴灑一種試劑使各種被分離組分顯色；若被分離組分能與熒光指示劑發(fā)生熒光．則可在紫外光下觀察，以確定其位置。2．展開及定量方法從展開槽中取出薄層板，117在薄層板上的待測組分，可通過測定斑點面積的大小和比較其顏色的深淺，與在同樣條件下標準物質(zhì)的斑點面積和顏色相對照，進行半定量分析?；?qū)⑽絼┥系陌唿c刮下，用適當溶劑將其溶解，再用適當方法測定其含量。此法結(jié)果較準確．但操作繁瑣。還可采用光度計或熒光計直接測定斑點的吸光度或熒光強度，以確定待測物質(zhì)的含量。在薄層板上的待測組分，可通過測定斑點面積的大118三、柱層析分離法將固體吸附劑如Al2O3、硅酸、硅藻土等裝在一根柱子里，將需分離的溶液樣品由柱頂加入，溶液中的各組分將會被吸附在柱上端的固定相上。然后將流動相又稱洗脫劑或展開劑從柱頂端加入、洗脫。隨著展開劑由上而下的流動，被分離的組分將會在吸附劑表面不斷產(chǎn)生吸附—解吸，再吸附—解吸或溶解于固定液—溶解于流動相，再溶解于固定相—溶解于流動相，再溶解于固定液—再溶于流動相的過程。由于兩個組分溶解，吸附的性質(zhì)的差異，因此，兩組分在柱中的距離越來越大，而達分離的目的。在固體相中溶解度小的，被固定相吸附小的組分將先流出層析柱。三、柱層析分離法將固體吸附劑如Al2O3、119柱層析能不能分離兩組分，主要是看固定相和展開劑的選擇。固定相吸附劑應(yīng)具有較大的吸附面積和相當?shù)奈侥芰?；不與展開劑和樣品中的組分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；不溶于展開劑；有一定粒度且均勻。柱層析能不能分離兩組分，主要是看固定相和展開劑120展開劑的選擇與吸附劑吸附能力的強弱及被分離的物質(zhì)的極性有關(guān)。用吸附能力較弱的吸附劑來分離極性較強的物質(zhì)時，應(yīng)選用極性較大的展開劑，例如醇類、酯類。用吸附能力較強的吸附劑分離極性較弱的物質(zhì)時，應(yīng)選用極性較小的如石油醚、環(huán)乙烷等。展開劑的選擇與吸附劑吸附能力的強弱及被分離的物121常用的展開劑的極性從小到大的順序為石油醚＜環(huán)乙烷＜四氯化碳＜甲苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丙醇＜乙醇＜甲醇＜水。常用的展開劑的極性從小到大的順序為石油醚＜12215.4離子交換分離法離子交換分離法是利用離子交換劑與溶液中的離子之間發(fā)生交換反應(yīng)來進行分離的方法。這種分離方法不僅可用來分離帶不同電荷的離子，也可用以分離帶相同電荷的離子，以及富集微量或痕量組分和制備純物質(zhì)。離子交換劑的種類很多，有無機交換劑，也有有機交換劑。目前應(yīng)用較多的是有機交換劑，即離子交換樹脂。15.4離子交換分離法離子交換分離法是利123一、離子交換樹脂離子交換樹脂是一種高分子聚合物，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架部分一般很穩(wěn)定，對于酸、堿、一般的有機溶劑和較弱的氧化劑都不起作用，也不溶于溶劑中。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上有許多可以被交換的活性基團，根據(jù)這些活性基團的不同，一般把離子交換樹脂分成陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類。一、離子交換樹脂離子交換樹脂是一種高分子聚合物1241．陽離子交換樹脂這是含有酸性基團的樹脂，酸性基團上的H+可以和溶液中的陽離子發(fā)生交換作用，如磺酸基－SO3H，羧基一COOH和酚基－OH等就是這種酸性基團?；撬崾禽^強的酸，因此含磺酸多的樹脂為強酸性陽離子交換樹脂。若以R代替樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架部分，則這一類樹脂可用R－SO3H代表。其它兩種樹脂R一COOH及R－OH則為弱酸性陽離子交換樹脂。1．陽離子交換樹脂這是含有酸性基團的樹脂，酸性125強酸性陽離子交換樹脂在酸性、堿性和中性溶液中都可應(yīng)用；交換反應(yīng)速度快，與簡單的、復(fù)雜的、無機的和有機的陽離子都可以交換，因而在分析化學(xué)上應(yīng)用較多。弱酸性陽離子交換樹脂的交換能力受外界酸度的影響較大，羧基在pH＞4、酚基在pH＞9.5時才具有離子交換能力，因此應(yīng)用受到一定影響；但選擇性較好，可用來分離不同強度的有機堿。強酸性陽離子交換樹脂在酸性、堿性和中性溶液中都126上述各種樹脂中酸性基團上的H+可以離解出來，并能與其他陽離子進行交換，因此又稱為H—型陽離子交換樹脂。H—型強酸性陽離子交換樹脂與溶液中的其他陽離子例如Na+發(fā)生的交換反應(yīng)，對以簡單地表示如下：上述各種樹脂中酸性基團上的H+可以離解出來，127溶液中的Na+進入樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，H+則交換進入溶液，樹脂就轉(zhuǎn)變?yōu)镹a型強酸性陽離子交換樹脂。由于交換過程是可逆過程，如果以適當濃度的酸溶液處理已經(jīng)交換的樹脂，反應(yīng)將向反方向進行，樹脂又恢復(fù)原狀，這一過程稱為再生或洗脫過程。再生后的樹脂經(jīng)過洗滌又可以再次使用。溶液中的Na+進入樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，H+則交換1282．陰離子交換樹脂這是含有堿性基團的樹脂，含有伯氨基－NH2、仲胺基－NH(CH3)、叔胺基－N(CH3)2的樹脂為弱堿性陰離子交換樹脂，樹脂水合后即分別成為R－NH3+OH－，R－NH2(CH3)+OH－和R－NH(CH3)2+OH－。水合后含有季銨基－N(CH3)3+OH－的樹脂為強堿性陰離子交換樹脂。這些樹脂中的OH－能與其他陰離子，例如Cl－發(fā)生交換。交換過程和洗脫過程可以表示如下：2．陰離子交換樹脂這是含有堿性基團的樹脂，含129上述各種陰離子交換樹脂稱為OH－型陰離子交換樹脂，經(jīng)交換后則轉(zhuǎn)變?yōu)镃l－型陰離子文換樹脂。交換后的樹脂經(jīng)適當濃度的堿溶液處理后，可以再生。各種陰離子交換樹脂中以強堿性陰離子交換樹脂的應(yīng)用較廣，在酸性、中性和堿性溶液中都能應(yīng)用，對于強酸根和弱酸根離子都能交換。弱堿性陰離子交換樹脂，在堿性溶液中就失去交換能力，在分析化學(xué)中應(yīng)用較少。上述各種陰離子交換樹脂稱為OH－型陰離子交換樹1303．螯合樹脂在離子交換樹脂中引入某些能與金屬離子螯合的活性基團，就成為螯合樹脂。例如含有氨基二乙酸基團的樹脂，由該基團與金屬離子的反應(yīng)特性，可估計這種樹脂對Cu2+、Co2+、Ni2+有很好的選擇性。因此從有機試劑結(jié)構(gòu)理論出發(fā)，可以根據(jù)需要，有目的地合成一些新的螯合樹脂，以有效地解決某些性質(zhì)相似的離子的分離與富集問題。3．螯合樹脂在離子交換樹脂中引入某些能與金屬131二、交換樹脂特性1．離子交換親和力親和力大的離子可以將親和力小的離子交換下來。一般價態(tài)高的離子親和力大于價態(tài)低的離