分离科学基础 形成螯合物的萃取

2
(C6 H 5 ) 4 As 水 Cl 水
离解
萃取过程达到平衡后，整个过程的萃取比：
D 有机相cRe O
4
水相cRe O
4
[(C6 H 5 ) 4 AsReO4 ]有 [Re O ]水 [(C6 H 5 ) 4 As Re O 4 ]水 4
∵ (C6H5)4As ReO4难溶于水，它在水溶液中 浓度极低，和[ReO4-]比较可以忽略。 [(C 6 H 5 ) 4 AsRe O4 ]有 D ∴ [Re O ]水 4
整理得：
n K D n K a [HL]有 n D ( ) 'n KD [H ]水
讨论：(1) 分配比与被萃取组分的浓度无关。
(2) 对于同一种被萃取组分、同一种溶剂
和萃取剂KD、n Ka KD'均为常数。
[HL]有 n DK ( ) [H ]水

(3) 若有机相中萃取剂的浓度一定
4．萃取温度
6．利用协同萃取 8．改变元素价态
二、提高离子缔合物萃取率及选择性的方法
§3.6
萃取分离法的应用
一、萃取分离干扰物质 一种是将干扰物质从试液中萃取除去。 另一种是用有机溶剂将欲测定组分萃取出来而 与干扰物质分离。 二、萃取光度法 将萃取分离与光度分析两者结合在一起进行。 常用的是螯合物萃取比色和离子缔合萃取比色。 三、萃取与其它仪器配合使用，起到分离富集被 测组分的目的。
设V有=V水
D E% 100 D 1
D K *[H ]n
E D K *[H ] n 100 E
lg E lg(100 E ) lg K *'npH
以pH—横坐标 E—纵坐标
萃取曲线
例：用氯仿为溶剂，用0.1mol/L8-羟基喹啉为萃 取剂，萃取Ga3+、In3+、Al3+
常用萃取体系及应用实例
四、萃取在制药工业和有机物提取中的应用 五、溶剂萃取在食品科学研究和食品工业中的应用
题目
• • • • • • • • • • • • • 1.超临界萃取原理 2.胶束萃取 3.浊点萃取 4.固相萃取原理 5.微波萃取 6.膜萃取 7.超声波萃取 8.离子液体萃取 9. 固相萃取的应用 10. 超临界萃取的应用 11.在线分离的发展趋势 12.分离富集在食品分析中的应用 13.分子印迹聚合物在固相萃取的优势
§3.3
形成螯合物的萃取体系
一、萃取平衡
二、萃取条件
§3.3 形成螯合物的萃取体系
螯合物是一种金属离子与多价配位体形成的具有环状 结构的配合物，难溶于水而易溶于有机溶剂。 螯合物萃取就是利用金属鳌合物这一特性进行分离。 一、萃取平衡 萃取剂一般是有机弱酸（HR)
萃取平衡：Mn+水 + nHR有= MRn有 + nH+水
2、 萃取溶剂的选择
选择萃取溶剂： 一般应使螯合物有较大的溶解度； 螯合剂有较小的溶解度； 溶剂的比重与水相差较大；粘度较小；易与原料液 相分层、 毒性、挥发性较小。 萃取容量大.
3、 酸度的选择
D K [H ]
'
n 水
溶液的pH增大，D增大， 萃取完全。
萃取率与[H+]关系：
[H ]水 [L ]水 Ka [HL] 水
… … … …（2）
（3）被萃取离子和萃取剂的螯合平衡
n nL M水 MLn水 水
[MLn] 水 n n n [M ]水 [L ]水
… … … …（3）
（4）生成的螯合物在水相和有机相中的分配平衡
MLn有 MLn水
[MLn ]有 KD [MLn ]水
A 1/2
2 EB 1%时，pHB pH nB pHB pHA 2 2 B A pH1/2 pH1/2 nB nA
B 1/2
2 2 pH pH nB n A
B 1/2 A 1/2
A、B分离完全 的条件
当 nA= 2, nB=2时：ΔpH1/2 2 nA= 2, nB=3时：ΔpH1/2 1.67 nA= 1, nB=1时：ΔpH1/2 4 nA= 1, nB=2时：ΔpH1/2 3 nA= 3, nB=3时：ΔpH1/2 1.3
Eຫໍສະໝຸດ Baidu50%
lgK*’= -npH1/2
lgE - lg(100-E) = npH - npH1/2
通常可以用萃取曲线中各种金属离子的pH1/2的大小 判断能否分离完全。 如何判断？ 组分A、B，当A被萃取99%时，B被萃取1%，即可认 为A、B分离完全。
2 E A 99%时，pHA pH nA
n D K ' [H ]水
二、萃取条件
1、萃取剂的选择
n K D βn K a [HL]有 n D ( ) 'n KD [H ]水
形成螯合物愈稳定， 愈易溶于有机溶剂， 萃取剂酸性愈强， 萃取剂愈易溶于水，
n愈大
KD愈大 Ka愈大 KD’愈小 D增大有 利于萃取
萃取剂与萃取的离子形成螯合物稳定性好； 螯合物易溶于有机溶剂； 选择萃取剂 萃取剂本身酸性强； 萃取剂较易电离和较易溶于水。
萃取曲线
（1）溶液的pH增大，E%增大， 萃取完全。 （2）三条曲线形状与斜率完全一样。 （3）三种不同的螯合物开始被萃取时的pH及 萃取完全时的pH不同。 （4）金属离子分离完全的酸度条件？ 一般E=50%的pH值来表征萃取曲线， 此时的pH用pH1/2表示。
lgE - lg(100-E) = lgK*’ + npH
K D K 稳 K a [(C6 H 5 ) 4 AsCl]有 整理得： D ' KD [Cl ]水
§3.5 提高萃取率及选择性的方法
自学、查资料、写小论文。
引言
一、提高螯合物萃取的萃取率及选择性的方法
1．改变酸度 3．有机溶剂选择 5．选择掩蔽剂 7．反萃取 9．利用萃取速率的差异 盐析作用 2．提高螯合剂浓度
A、B分离完全
例 Hg2+ 、 Sn2+ 、 Pb2+ 、 Cd2+共存，分离。
双硫腙为萃取剂，氯仿为萃取溶剂。
4、掩蔽剂的应用
§3.4 形成离子缔合物的萃取体系
离子缔合物(离子对化合物)：金属配离子与异性电荷 离子借助静电引力作用结合形成的不带电化合物。 特性： 疏水性，可被有机溶剂萃取。 离子半径越大，电荷越低，越易形成疏水 性离子缔合物。 例：用氯化四苯胂为萃取剂萃取铼酸根离子。 以氯化四苯胂（[(C6H5)4AsCl]为萃取剂，与铼酸根 离子(ReO4-)形成一种难溶于水的离子缔合物(C6H5)4As ReO4，可用CHCl3萃取。
… … … …（4）
整个萃取过程的分配比：
有机相中的M n的总浓度 cM（有） D n 水相中的M 的总浓度 cM（水）
[MLn ]有 [M n ]水 [MLn ]水
MLn在水相中溶解度很小，与[Mn+]相比[MLn]可以忽略：
[MLn ]有 D [M n ]水
把(1).(2). (3).(4)式代入
萃取平衡至少包括四个平衡过程：
HL有 （1） HL水 （2）
MLn 有 （4）
（3）
n nL M 水 MLn水 水

H水
（1）萃取剂在水相和有机相中的分配平衡
HL有 HL水 [HL]有 ' KD … … … …（1） [HL]水
（2）萃取剂在水相中的离解平衡
HL水 L H水 水
ReO4-水 + (C6H5)4AsCl有 ⇄ (C6H5)4As ReO4有 + Cl-水
(C6 H 5 ) 4 AsReO4 （有）
4
KD’ (C6 H 5 ) 4 AsReO4 （水） ReO 水 4
3 K稳
(C6 H 5 ) 4 AsCl （有）
1 KD
(C6 H 5 ) 4 AsCl （水）