第3章_沉淀
第3章沉淀溶解平衡
浓度关系： [Ag+] =[Cl-]
KSP = [Ag+][Cl-]
所以：[Ag+] =[Cl-]=1.34×10-5 mol/L
4、溶度积与溶解度的相互换算： 例1：已知25℃时CaCO3的溶解度为
9.327×10-5 mol•L-1,求CaCO3的溶度积。 KSP= 8.7×10-9
例2：已知25℃时Ag2CrO4的溶解度为
PbI2(s) KSP = Pb2+(aq) + 2I-(aq) [Pb2+][ I-]2
CaCO3 (s) KSP =
Ca2+(aq) + CO32-(aq) [Ca2+][CO32-]
AgCl (s)
Ag+(aq) + Cl-(aq)
KSP = [Ag+][Cl-] Mg(OH)2 (s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) KSP = AmBn(s) [Mg2+][OH-]2 mAn+(aq) + nBm-(aq)
作业： P109
1-3
1-11
优化设计： P110-111
KSP =
[An+]m[ Bm-]n
Ksp的意义：反映难溶电解质在水中的溶解 能力。当阴阳离子个数比相同时，Ksp越大， 在水中的溶解能力越强
3、利用KSP计算溶液中某种离子的浓度
例已知25℃时AgCl的溶度积为1.8×10-10 mol2•L-2,求溶液中的Ag+浓度 AgCl (s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
2、沉淀的转化 ①定义：由一种难溶物转化为另一种难溶 物的过程，通常两种沉淀的溶解能力差别 越大，沉淀转化越容易。 观察.思考 ZnS转化为CuS 实验内容：P106 实验现象：ZnSO4中滴加Na2S有白色沉淀生 成，沉淀中滴加CuSO4，白色沉 淀转化为黑色沉淀。 实验结论： ZnS转化为CuS ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)
无机化学第六版第三章 溶解与沉淀
化学平衡
一、化学反应的可逆性和化学平衡
H2
H2
+I +I
2
2 HI
2
2 HI
可逆反应：在同一条件下，既能向正反应（向右）方向 又能向逆反应（向左）方向进行的反应称为可逆反应。 多数的反应都是可逆的，但是可逆的程度不同。通 常把可逆程度极小的反应称为不可逆反应。
M n O 2 2KClO 3(s) 2KCl(s)+3O 2(g) △
14 Ksp , Fe(OH) 1.64 10 7 2 [OH ] 5 . 73 10 [Fe 2 ] 0.050
pH = 14-pOH = 14 –6.24 = 7.76 结论：利用分级沉淀原理，可使两种以上的离子有 效分离。如果两种沉淀的溶度积相差愈大，分离得 就会越完全。
在一定温度下，可逆反应达到平衡状态，生 成物平衡浓度系数的幂次方的乘积与反应物浓度
系数幂次方的乘积之比，总是一个定值，这一定
值称为“平衡常数”。 如果将其中各物质用相 对平衡浓度或相对平衡分压表示，则称作标准平 衡常数，用
K 表示。
书写标准平衡常数表达式应注意的事项
1、在书写 K表达式时，只写浓度或分压可变的溶液相和气
例题2：分别计算Ag2CrO4
(1) 在0.10mol.L-1AgNO3溶液中的溶解度,
(2) 在0. 10mol.L-1Na2CrO4中的溶解度. 解:(1)Ag2CrO4 =2 Ag+ + CrO4 20.1+2S S S = [CrO4 2-]
Ksp=（ 0.1+ 2S ）2×S = 0.01S =1.12×-12
平衡向右移动 定义：在难溶电解质溶液中，加入易溶强电解质而使难溶 电解质的溶解度增大的作用。
第三章_沉淀技术
17
3）、盐析分类
lgS =β-ksI
1. ks盐析：固定蛋白质的pH 、T（ β ）,变动离子 强度I达到沉淀的目的。
2. β盐析：在一定的离子强度下（ I ） ，改变溶液 的pH、T ，达到沉淀的目。
15
讨论 1）、KsI项
Ks与溶液的pH、温度无关，仅取决于蛋白质的性 质和盐的种类。 盐浓度↑→离子强度I↑→S↓→析出。 lgS =β-ksI
16
2）、β值的特性及对盐析的影响 •表示不外加盐时的理想溶解度S，与盐的种类无关， 但与温度、pH有关； •pH的影响：pI时蛋白质溶解度最低，β在pI时最小（ 调节pH可以导致蛋白质净电荷数变化）
相互作用，此时生物分子很容易相互聚集，在溶
液中的溶解度降得很低，从而形成沉淀从溶液中
析出。
13
• 盐析机理归纳
1）.盐离子与蛋白质分子争夺水分子，破坏了蛋 白质表面的水化膜； 2）.盐离子电荷的中和作用； 3）.盐离子引起了原本在蛋白质分子周围有序排 列的水分子的极化，使水活度降低。 注： 水活度：水分含量的活性部分或自由水。
43
（2）脱水作用
由于使用的有机溶剂与水互溶，它们在溶解于水的同
11
盐析
（1）、继续增大中性盐离子强度时→大量的盐夺取了 自由水，使水分子在盐离子表面聚集→蛋白质胶体 外层的水化膜因盐的夺取而遭到破坏→蛋白质胶体 表面的疏水区域暴露出来，彼此相互聚集，沉淀；
12
（2）、加入高浓度中性盐后，盐离子与生物分子表
面的带相反电荷的离子基团结合，中和了生物分
无机化学 第03章 酸碱反应和沉淀反应-3
1. 水解离子的本性
水解产物——弱酸或弱碱越弱，则水解 程度越大
盐溶液 水解产物
(0.1mol·L-1)
Ka
h/% pH
NaOAc HOAc+OH- 1.8×10-5 0.0075 8.9
NaCN HCN+OH- 6.2×10-10 1.4 11.2 Na2CO3 HCO3-+OH- 4.7×10-11 4.2 11.6
Kh与 h 均可表示盐的水解程度 但 Kh 与盐的浓度无关
h 与盐的浓度有关
第3.33章.2酸分碱步反水应和解沉淀反应 第3章 酸碱反应和沉淀反应
多元弱酸盐或多元弱碱盐水解是分步的
如
S2- + H2O
HS- + OH-
HS- + H2O
H2S + OH-
Kh(1)
=
Kw Ka(2)(H2S)
= 11..03××1100--1143
NH4+ + OAc- +H2O NH3·H2O+HOAc Ka (HB) < Kb (AOH) 水溶液显碱性 如 NH4CN NH+4 +CN-+H2O NH3·H2O+HCN
第3章2. 水酸碱解反常应数和沉淀反应 第3章 酸碱反应和沉淀反应
水解常数
OAc-＋H2O HOAc＋OH-
Kh
=
[c(HOAc/c ][c(OH-)/c [c(OAc-)/c ]
结论：因为Kh> Ka， 所以NaHCO3溶液呈弱碱性。
第3章 酸碱反应和沉淀反应 第3章 酸碱反应和沉淀反应
课堂练习：
• 试判断酸式盐NaH2PO4、Na2HPO4水溶液 的酸碱性。
第3章沉淀法-水质处理方法
在静水中悬浮颗粒开始沉淀时，
F2 浮 力
因受重力作用而产生加速运动，同
Hale Waihona Puke F3 阻 力时水的阻力也逐渐增大。
经一很短时间后，当阻力F3增大
到与颗粒的“重力F1和浮力F2之差”
相等时，颗粒作等速下沉运动。
F1 重 力
等速沉淀的速度常称沉淀末速度，
简称沉速。
第3章沉淀法-水质处理方法
(3)颗粒沉淀速度
在等速沉淀情况下，F1-F2=F3，即:
1 6d3Sg1 6d3gA u 2 2
水流状态：
层流状态：Re<1时， 24
——Stokes 式
Re
过渡状态：1<Re<103
时，24 Re
—— 3 0.34
Re
Fair式
紊流状态：103<Re<105时，λ=0.44 ——Newton式
层流状态下： 24
1 d 2
Re
4
1d3
6
第3章沉淀法-水质处理方法
/长度(L)
高H
理想平流式沉淀池示意图 ◆ 在沉淀区的每个颗粒一面下沉，一面随水流水平运动， 其轨迹是向下倾斜的直线。 ◆ 沉速大于u0的颗粒可全部除去；沉速<u0的颗粒因处 于水面以下，也可以除去一部分。例如：沉速为u的颗粒 被除去率为h/H或u第/3u章0沉。淀法-水质处理方法
第3章沉淀法-水质处理方法
第三节 絮凝沉淀
由于原水中含絮凝性悬浮物（如投加混凝剂后形 成的矾花、生活污水中的有机悬浮物、活性污泥等）， 在沉淀过程中大颗粒将会赶上小颗粒，互相碰撞 凝聚，形成更大的絮凝体，因此沉速将随深度而 增加。
悬浮物浓度越高，碰撞机率越大，絮凝的可能 性就越大。
生化分离工程 第三章 沉淀
第三章沉淀主要内容第一节蛋白质表面特性第二节蛋白质沉淀方法第一节蛋白质表面特性蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成的荷电区、亲水区和疏水区构成。
蛋白质的水溶液呈胶体性质，在蛋造白质分子周围存在与蛋白质分子紧密或疏松结合的水化层。
是蛋白质形成稳定的胶体溶液、防止蛋白质凝聚沉淀的屏障之一。
蛋白质沉淀的另一屏障是蛋白质分子间的静电排斥作用。
当双电层的电位足够大时，静电排斥作用抵御分子间的相互吸引作用，使蛋白质溶液处于稳定状态。
第二节蛋白质沉淀的方法盐析沉淀法等电点沉淀法有机溶剂沉淀法非离子型聚合物聚电解质多价金属离子1.盐析法盐析沉淀法：蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象。
中性盐：硫酸铵、硫酸钠、柠檬酸钠等盐析沉淀原理:由于加入大量的中性盐破坏了蛋白质的水化膜、中和其所带的电荷从而使蛋白质分子聚集而沉淀析出。
蛋白质的盐析行为常用Cohnx经验式表示：lgS=β-K sμ式中S为蛋白质的溶解度；μ为离子强度；β为常数，与盐的种类无关，但与温度和pH有关；K s 为盐析常数，与盐的种类有关，但与温度和pH无关。
K s分级盐析法：在一定的pH和温度条件下，改变盐的浓度(即离子强度)达到沉淀的目的。
β分级盐析法：在一定的离子强度条件下，改变溶液的pH和温度达到沉淀的目的。
影响盐析的因素(1)无机盐种类：离子半径小，带电多，电荷密度高的阴离子，盐析效果好。
(2)pH值：pH影响Cohnx方程中的b值，pH值接近蛋白质pI值时，蛋白质溶解度最小。
(3)温度：T影响Cohn方程中的b值。
温度升高，b降低；温度降低，b升高。
分段盐析不同的蛋白质分子，由于其分子表面的极性基团的种类、数目以及排布的不同，其水化层厚度不同，故盐析所需要的盐浓度也不一样，因此调节蛋白质的中盐浓度，可以使不同的蛋白质分别沉淀。
✷常用的盐析剂是硫酸铵，因为它的盐析能力强，在水中的溶解度大，价格便宜，浓度高时也不会引起蛋白质活性丧失。
第3章酸碱反应和沉淀反应-文档资料
在温度、浓度相同条件下, 越小，电解质越弱。
A+(aq) + B−(aq) 初始浓度 0 0 平衡浓度 c c 2 2 ( c α ) c α Θ K i cc α 1α 当很小时，(c/cΘ) / KiΘ ≥500，1 1 AB(aq) c c c
c 2 Θ Ki ( Θ)α c
酸碱反应不再是质子转移而是电子转移。
水的解离反应和溶液的酸碱性
3.1.2 水的解离反应和溶液的酸碱性 1. 水的解离反应 298.15 K时，纯水中c(H+) = c(OH) = 1.0×107 mol· L1 H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) {c(H+)/cΘ}{c(OH)/cΘ} = KΘ w
碱：在水中电离出的阴离子全部为OH NaOH = Na+ + OH
中和反应的实质： H+ + OH = H2O 水溶液中电解质部分电离
S. A. Arrhenius 瑞典物理化学家
解离度 = 原有溶质的粒子数 100%
已电离的溶质粒子数
水的解离反应和溶液的酸碱性
布朗斯特 (Brö nsted) 酸碱质子理论
水的离子积常数
3J· 1 G － 79.89 × 10 mol Θ r m ＝ lgKw ＝98.15 K
14 K w = 1.0 10 2. 溶液的酸碱性和pH
Kw~T，随着T Kw
c(H+) > 1.0×107 mol· L1 > c(OH) 酸性 c(H+) < 1.0×107 mol· L1 < c(OH) 碱性 c(H+) = 1.0×107 mol· L1 = c(OH) 中性
第三章 混凝、沉淀和澄清
水处理工程课件
二、絮凝与混凝作用理论
混凝处理流程及设备 混凝设备
水处理工程课件
二、絮凝与混凝作用理论
混凝处理流程及设备 混凝设备
水处理工程课件
二、絮凝与混凝作用理论
混凝处理流程及设备 混凝设备
水处理工程课件
二、絮凝与混凝作用理论
混凝处理流程及设备 混凝设备
水处理工程课件
二、絮凝与混凝作用理论
工业用水中的悬浮物或固体 颗粒通常呈现胶体状态分布，这 些固体微粒具有巨大的比表面积， 可以吸附液体介质中的正离子或 负离子或极性分子等，使固液两 相界面上的电荷呈不平衡分布， 在界面两边产生电位差，这就是 固体微粒的双电层现象。
水处理工程课件
二、絮凝与混凝作用理论
2.固液分散体系的稳定性 固液分散体系的稳定化理论（DLVO理论）：
假设分散的固体微粒间存在一种排斥位能和吸引 位能的平衡，排斥作用是由于带同种电荷的胶体颗粒 的双电层相互作用而引起的，或者由于粒子和溶剂之
间的相互作用而引起的，吸引作用则主要是范德华力
所引起的。
水处理工程课件
第一节 混凝机理
混凝沉淀法：为满足用水水质和环境排放的要求，向水中 投加混凝剂或絮凝剂以破坏溶胶的稳定性，使水中的胶体 和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体，以便从水中分离出来， 达到水质净化的目的。
第二节 混凝剂及其配制与投加
水处理工程课件
第三节 混凝设备
1.混合设备： 水泵混合：投药投加在水泵吸水口或管上。 管式混合：管式静态混合器、扩散混合器， 混合时间2－3秒 机械混合：搅拌
水处理工程课件
二、絮凝与混凝作用理论
混凝处理流程及设备 混凝设备之管道式混合器
水处理工程课件
第三章 分级、沉淀浓缩授课重点
第三章分级、沉淀浓缩3-1（A）分级、沉淀、浓缩和澄清的定义是什么？答：固体颗粒在水流中按照其沉降速度的差别分成不同粒级的过程叫水力分级，简称分级；借重力或离心力作用提高煤泥水浓度的作业称为浓缩；从煤泥水中排除固体，以获得固体含量很少的水，这种作业成为澄清；沉淀则是要求煤泥水在容器中停留足够长的时间，使其中固体颗粒近可能全部沉下来，并要求得到比较洁净的溢流水。
3-2（A）分级、澄清、浓缩作业有什么异同？答：相同之处：它们都是在不同程度上的固液分离过程。
其结果都是从设备中排出含有粗粒物料的浓缩底流和含有细粒物料浓度低的溢流产物。
不同之处：A、三个作业之间的差别只是所得到的两个产物，其粒度和浓度不同。
分级作业要求按粒度进行分离，浓缩作业实际也是分级过程，它们之间的差别只是粒度要求不同。
洗水澄清过程实质上亦是浓缩过程，只是溢流水中固体量的控制更加严格，含量要求更低。
B、三个作业的工艺要求不同。
分级作业主要控制粒度；而浓缩作业主要控制底流浓度；澄清作业则控制溢流中的固体含量。
C、三个作业在工艺流程中的位置不同。
分级作业一般处于煤泥水系统的开始阶段；浓缩作业处于系统的中间阶段；澄清作业则处于系统的最后阶段。
3-3（A）分级、沉淀浓缩设备分成哪两大类？答：一类是在重力场作用下的自然分级、沉淀浓缩设备，另一类是离心力场作用下的离心分级、沉淀浓缩设备。
3-4（A）常见的分级、沉淀浓缩设备有哪些？答：分级设备：浓缩漏斗、角锥沉淀池、沉淀塔、倾斜板沉淀池、斗子捞坑。
沉淀浓缩：耙式浓缩机、深锥浓缩机。
澄清设备：厂外沉淀池。
离心沉降设备：沉降式离心脱水机、水力旋流器。
3-6（B）分级设备的工作原理是什么？答：W=A.v m3/h 该式为煤泥水流量、设备面积和分级粒度下沉速度之间的关系。
对于既定的设备，不同的处理量，可求出不同的v值，即有不同的分级粒度。
★当要求的分级粒度一定时，所需分级面积Ａ与煤泥水的流量成正比。
当煤泥水的流量一定时，所需要的分级面积Ａ与分级粒度的下沉速度成反比，即与分级粒度成反比。
第3章_沉淀溶解平衡
例2: 已知某温度下Ag2CrO4的溶解度为 1.3110–4 mol· dm–3, 求Ag2CrO4的Ksp.（例9－2） 解: Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42– 平衡时浓度 2S S 饱和溶液中[CrO42–] = S, [Ag+] = 2S Ksp = [Ag+]2[CrO42–]+上页 下页退出
例8: 溶液中Fe3+和Mg2+的浓度都为0.01 mol· dm–3, 求使Fe3+沉淀完全而使Mg2+不沉淀的 条件是什么? 解: Ksp,Fe(OH)3 = 2.810–39 Ksp,Mg(OH)2 = 5.610–12
故, 可以利用生成氢氧化物沉淀的方法进行分离
Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH– 3+ – 3 [Fe ][OH ] Ksp,Fe(OH)3 =
0 1.0 S 1+S 上页 下页
退出
Ksp = [Ag+][Cl–] = S(1+S) = 1.810–10 因 S << 1.0, 故 1+S 1
S = Ksp = 1.810–10(mol· dm–3)
同离子效应 盐效应
上页 下页
退出
3.1.2 沉淀––溶解平衡的移动
–12 2.0 10 K sp = [Ag+] = 2 – 1.010–3 [CrO4 ] = 4.510–5(mol· dm–3) 上页 下页
退出
当[Ag+] = 4.510–5mol· dm–3时, 开始有Ag2CrO4 沉淀生成. 一般来说, 一种离子与沉淀剂生成沉淀物后, 在溶液中的残留量不超过1.010–5mol· dm–3时, 则认为沉淀已完全.
第三章 沉淀与澄清第1和第2节
第三章 沉淀与澄清(Sedimentation, or settling and Clarification)第1节 沉淀原理与分类一、原理利用颗粒与水的密度之差，比重>1，下沉比重<1，上浮沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除100um 以上的颗粒给水处理――混凝沉淀，高浊预沉废水处理――沉砂池（去除无机物）初沉池（去除悬浮有机物）二沉池（活性污泥与水分离）二、分类自由沉淀：离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变（沉砂池、初沉池前期）絮凝沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀过程中沉速增加（初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀）拥挤沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层（高浊水、二沉池、污泥浓缩池）压缩沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。
第2节 自由沉淀(discrete particle settling)一、颗粒沉速公式（Stokes ’ law ）假设沉淀的颗粒是球形所受到的重力为F1= 1/6 π d 3 (ρp - ρl ) g所受到的水的阻力F2=C D ρl u 2/2 π d 2/4C D 与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。
平衡时：F1＝F2可得到沉速(terminal velocity)计算公式（对球形颗粒）：对于非球形颗粒：φ：形状系数C D 与Re 有关。
Re<1, C D = 24/Reμ：水的动力粘度，Pa s d C g u ll p D ρρρ-=342181gd u l p μρρ-=d C g u l l p D ρρρφ-=34该公式难以反映实际，因为实际中颗粒大小不一，不是球形。
但可以了解u 的影响因素。
此外，一般d 难以测定，在层流区，颗粒太小。
可以通过测定u ，算出d （注意是名义上的）。
二、颗粒沉淀实验1. 在t i 时，从底部取样，测定Ci2. 计算ti ⇒ ui = h/tiCi ⇒ pi = Ci/C 0p i ：沉速小于u i 的颗粒占全部颗粒的比重3. p －u4.颗粒去除率在t 0 时， u ≥u 0 的颗粒全部去除u<u 0 的颗粒部分去除hi/h = u i t 0/(u 0t 0) = u/u 0t=0 t=ti u=h/t通过实验可绘制以下曲线：E-t 曲线 E －u 曲线（与水深无关）中部取样法：P= (C 0-C)/C 0 *100%三、理想沉淀池假设：1． 颗粒为自由沉淀2． 水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等。
化学反应原理第三章 沉淀溶解平衡
2、化学平衡和电离平衡的平衡常数如何表达？其 意义：表示反应的限度，弱酸弱碱的相对强弱。 意义和影响因素有哪些？
3、判断化学平衡移动的方法 影响因素：温度
Q与K的关系 Q = K 达到平衡状态.
Q＜ K 平衡正向移动,直到达到平衡状态. 化学平衡移动原理（勒夏特列原理） Q＞ K 平衡逆向移动,直到达到平衡状态.
逆：沉淀溶解与沉淀的形成是一个可逆过程
等：达到沉淀溶解平衡，沉淀溶解速率与沉淀的形成的速率相等
定：达到沉淀溶解平衡，溶质离子浓度保持不变
动态平衡，达到沉淀溶解平衡，沉淀的生成与溶解仍在进 动：行，其速率相等
变：沉淀溶解平衡是在一定条件下建立起来的，当条件改变，
会建立新的平衡
练一练
下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（B） A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等 B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率与溶解 的速率相等 C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中离子的浓度 相等且保持不变 D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入该沉淀 物，将促进溶解
加NaI（s） 加AgNO3(s) 加NH3· 2O H
→
↓
↑
思考：
AgCl(s)
Ag＋(aq) + Cl－(aq)
这种平衡属于我们学过的哪种平衡？
探究：
在饱和NaCl的水溶液中，再加入固体溶质， 固体有没有溶解过程？
可溶的电解质溶液中 存在溶解平衡，难溶 的电解质在水中是否 也存在溶解平衡呢？
3、溶度积常数或溶度积(Ksp )：
表达式
如 PbI2 (s)
Pb2 + (aq) +2I- (aq)
25℃时， Ksp= [Pb2+ ][I-]2 = 7.1×10-9mol3L-3
第三章 沉淀溶解平衡
38
进一步问，已经溶解掉的这 1.89 g BaCO3 固体，是否可以 认为完全转化成了 BaCrO4 ？
39
计算溶液中现存的 [ Ba2+ ]
2+ ] [ CO 2－ ] Ksp BaCO = [ Ba （ 3） 3
= 2.6 10－9
[ Ba2+ ] =
Ksp （BaCO3 ） [ CO32－ ]
19
例
拟使溶液中的 CrO42－ 沉
淀完全，需使溶液中 [ Ag+ ] 为多少？
解：沉淀完全有具体的要求。
一般认为溶液中某离子被沉淀剂消 耗至 1.0 10－5 mol•dm－3 时，即认为 被沉淀完全。
20
Ag2CrO4 t平
2 Ag+ + CrO42－ [ Ag+ ] 1.0 10－5
AgCl AgI
34
AgI先沉淀
5. 沉淀的转化
例 浓度为0.10 mol•dm－3 的Na2CrO4 溶液 0.10 dm3，可以使多少克 BaCO3 固体转化成 BaCrO4？ 分析：将过程 BaCO3 + CrO42－ = BaCrO4 + CO32－ 理解为向 Na2CrO4 溶液中加入 BaCO3，直到不再溶解为止。
在沉淀剂慢慢加入的条件下，不同沉 淀分步先后生成的现象称为分步沉淀。 利用分步沉淀的方法可以对溶液中的 混合离子进行分离。
30
例 某溶液中 [ Fe3+ ] 和 [ Mg 2+ ] 均为0.01 mol•dm－3，向该溶液中滴加碱液。求： （1）Fe(OH)3 沉淀开始生成时的 pH 和 Fe3+ 沉淀完全时的 pH； （2）Mg(OH)2 沉淀开始生成时的 pH和 Mg2+ 沉淀完全时的 pH； （3） 拟用沉淀法将 Fe3+ 和 Mg2+分离， pH 应控制的范围。已知 －39 Fe OH 的 K = 2.8 10 （ ） 3 sp
第3章第3节 沉淀溶解平衡
第3章物质在水溶液中的行为第3节沉淀溶解平衡1、了解难溶电解质在水中的溶解情况。
2、理解难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点，能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解与生成进行分析。
3、正确理解和掌握溶度积K SP概念及K SP可以反映难溶电解质在水中的溶解能力，能写出溶度积的表达式一、沉淀溶解平衡与溶解度1、沉淀溶解平衡(1)概念：(2)表示方法：PbI2(s) Pb2＋(aq)＋2I－(aq)。
2、溶度积(1)溶度积是指沉淀溶解平衡的平衡常数，符号为K sp。
(2)表示方法：对M m A n(s) m M n＋(aq)＋n A m－(aq)来说，K sp＝[M n＋]m[A m－]n。
(3)意义：K sp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
(4)影响因素：K sp只与难溶电解质本身和温度有关，与沉淀量无关。
3、注意(1)对于阴、阳离子个数比相同的难溶电解质，它们的溶解能力可以直接用K sp的大小来比较，K sp越小，其物质的溶解度就越小；(2)而对于阴、阳离子个数比不同的难溶电解质，它们的溶解能力就不能直接用K sp的大小来比较，因为K sp 越小，其物质的溶解度不一定就越小。
二、沉淀的溶解和生成1、浓度商：对于难溶电解质A m B n(s) m A n＋(aq)＋n B m－(aq)，其浓度商Q＝c m(A n＋)·c n(B m－)，通过比较Q 和K sp的相对大小，可以判断沉淀的溶解与生成。
2、欲使某物质析出沉淀，必须使其浓度商大于溶度积，即Q＞K sp，常用的方法有：①调节溶液的pH法：使杂质离子转化为氢氧化物沉淀。
②加沉淀剂法：如除去溶液中的Cu2＋、Hg2＋，可加入Na2S、H2S等作沉淀剂。
欲使某物质沉淀溶解，必须使其浓度商小于溶度积，即Q＜K sp，常用的方法有：①酸碱溶解法：加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应，降低离子浓度，本法适用于溶解氢氧化物，弱酸或弱碱盐等难溶物质。
3.第三章酸碱反应和沉淀反应讲解
第三章 酸碱反应和沉淀反应板书： 第3章酸碱反应和沉淀反应板书： 3.1 水的解离反应和溶液的酸碱性板书： 3.1.1酸碱的定义：板书： 1. 电离理论：板书： （1）酸：在水溶液中解离产生的阳离子全部是氢离子（H +）的化合物； （2）碱：在水溶液中解离产生的阴离子全部是氢氧根离子（OH -）的化合物 板书： （3）酸碱反应的实质：2H OH H O +-+→板书： 酸或碱相对强度的判定：（1） 解离出氢离子（H +）程度越大，酸性越强；（2） 解离出氢氧根离子（OH -）的程度越大，碱性越强板书： 2. 酸、碱的溶剂理论：板书： （1）酸：能解离出溶剂正离子的物质例：44 NH Cl NH Cl +-→+酸 溶剂正离子（2）碱：能解离出溶剂负离子的物质。
例：氨基钠 22 NaNH Na NH +-→+碱 溶剂负离子板书： （3）酸碱反应的实质：溶剂正离子 + 溶剂负离子――溶剂 例： NH + + NH 2- ―― 2NH 3 溶剂正离子 溶剂负离子 溶剂板书： 3. 酸碱的质子理论：板书： （1）酸：凡能给出质子（H +）的物质就是酸，例如： HCl ，NH 4+，H 2PO 4-等（2）碱：凡能接受质子（H +）物质就是碱，例如：Cl -，NH 3，NaOH 等。
板书： 例如： HCl H Cl +-→+酸――质子 + 碱板书： （3）酸碱反应的实质：两个共轭酸碱对之间质子传递的反应。
例如： 34 HCl NH NH Cl +-+→+酸 碱 共轭酸 共轭碱 板书： 4. 酸碱的电子理论：板书： （1）酸：凡是可以接受电子对的物质称为酸； （2）碱：凡是可以给出电子对的物质称为碱。
板书： （3）酸碱反应的实质：配位键的形成并生成酸碱配合物。
酸 + 碱 ――― 酸碱配合物 （电子对接受体）（电子对给予体）H + + OH - ―――－ H 2OHCl + NH 3 ―――― NH 4+板书： 3.1.2 水的解离反应和溶液的酸碱性 板书： 1. 水的解离反应：板书： （1）2H O H OH +-→+ 跟据平衡原理，我们可以写出水的解离平衡常数 浓度平衡常数： H OH Kc C C +-= 标准平衡常数： OH H C C K C Cθθθ-+=⋅ 板书： （2）水的离子积OH H W C C K C Cθθθ-+=⋅ 标准平衡常数的一种当T ＝298.15K 时，71.010 /H OH C C mol L +--==⨯；所以：141.010W K θ-=⨯板书： 2. 溶液的酸碱性和PH 值板书： （1）溶液酸碱性的判断：酸性溶液：71.010 /H OH C mol L C +-->⨯>碱性溶液：71.010 /O H HC m o l LC -+->⨯> 中性溶液：71.010 /H O H C C m o l L +--==⨯ 板书： （2）PH 的计算：lg H C pH C θ+=-板书： 3.2 弱电解质的解离反应板书： 3.2.1 解离平衡和解离常数 板书： 对于一元弱酸：HA H A +-→+板书：弱酸的电离常数：H A H A a HA HA C C C C C C K C C C θθθθ+-+-⋅⋅=−−−−→数值上等于对于一元弱碱，例NH 3H 2O 324N H H ON H OH +-→+板书：弱酸的电离常数：443232NH OH NH OH b NH H O NH H OC C C C C C K C C Cθθθθ+-+-⋅⋅=−−−−→数值上等于板书： 弱电解质： 解离常数510K θ-<中强电解质：解离常数 321010K θ--<<板书： 注：a K θ、b K θ为标准平衡常数的一种，仅仅是温度的函数，与电解质的浓度无关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 脱盐： 透析：透析袋（半透膜）
超滤
钟青萍讲授
24
4
第二节 有机溶剂沉淀
Organic solvent precipitation
• 概念：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的 有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。
23
蛋白质的盐析沉淀纯化应用举例
目标蛋白
人干扰素 白细胞介素 2 单克隆抗体
来源
细胞培养液 细胞培养液 细胞培养液
硫酸铵饱和度
一次沉淀 二次沉淀
30（上清） 35（上清） 50（沉淀）
80（沉淀） 85（沉淀）
收率
99 73.5 100
纯化倍数
1.7 7.0 >8
• 盐析沉淀后，需进行脱盐处理，再进行后续操 作（Because of many salts being remained in the
钟青萍讲授
10
盐析原理
低盐溶度下，发生盐溶，是因为： • 无机盐离子在蛋白质表面上吸附，使颗粒
带相同电荷而互相排斥。 • 无机盐离子增加了蛋白质的亲水性，改善
了与水膜的结合，增加了蛋白质分子与水 分子的相互作用力，使溶解度增大。
钟青萍讲授
11
盐溶
钟青萍讲授
12
2
盐析过程
盐析
• 随着中性盐的加入，蛋白质分散体系出现盐析 现象
proteins precipitate out.
钟青萍讲授
8
盐析原理
• 首先需要了解生物大分子在水溶液中的 存在状态：
– 两性电解质，由于静电力的作用，分子间 相互排斥，形成稳定的分散系
– 蛋白质周围形成水化膜，保护了蛋白质粒 子，避免了相互碰撞
钟青萍讲授
9
Electric double layer
of heat stability between the given protein and
the impurity proteins, that must be known very clearly 需对目标蛋白和共存杂蛋白的热稳定性 有充分了解。
钟青萍讲授
35
水溶性非离子型聚合物沉淀剂
• non-ionic polymer : dextrans and polyethylene glycols (PEG,聚乙二醇)
• 加入变性剂 • 选择性酸碱变性 • 选择性热变性
使用时需慎重！！
钟青萍讲授
34
• 热沉淀 Thermal precipitation • Principle：under higher temperature make
heat sensitive proteins precipitate and achieve
At low concentration of the salt, solubility of the proteins usually increases slightly. This is termed Salting in.
钟青萍讲授
7
盐析沉淀（Salt induced precipitation）
increase hydrophobic interactions between neutral protein molecules
钟青萍讲授
13
钟青萍讲授
14
影响盐析的因素
• 盐的种类和浓度：离子半径小,带电荷多的 离子盐析效果好
• 溶质种类的影响 • 溶质浓度的影响：样品溶度0.5-2%
蛋白质浓度大，盐的用量小，但共沉作用 明显，分辨率低；
蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高；
钟青萍讲授
15
影响盐析的因素
• pH值：影响蛋白质表面净电荷的数量，通常调整 体系pH值，使其在pI附近；
• 盐析温度：大多数情况下，高盐浓度下，温度升 高，蛋白质失水，蛋白质的溶解度反而下降。
• 操作条件应温和,一般在较低温度下进行。
钟青萍讲授
16
盐析用盐的选择
• 利用沉淀剂使所需提取的生化物质或杂 质在溶液中的溶解度降低而形成无定形 固体沉淀的过程。
钟青萍讲授
2
• 特点：操作简单、经济、浓缩倍数高 Characteristic: precipitation is a elementary isolation technique. It is widely applied to recovery of biotechnological products .
• 原理： （1）降低了溶质的介电常数，使溶质之间的静电
引力增加，从而出现聚集现象，导致沉淀。 （2）由于有机溶剂的水合作用，降低了自由水的
浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚度，降低 了亲水性，导致脱水凝聚。
钟青萍讲授
25
常用的有机溶剂沉淀剂
• 乙醇：沉淀作用强，挥发性适中，无 毒，常用于蛋白质、核酸、多糖等生物 大分子的沉淀
原因如下：
A.无机离子与蛋白质表面电荷中和，形成离子 对，部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子 之间的排斥力减弱，从而能够相互靠拢；
B.中性盐的亲水性大，使蛋白质脱去水化膜，疏 水区暴露，由于疏水区的相互作用导致沉淀。
疏水区暴露，由于疏水区的相互作用 导致沉淀 the addition of neutral salt can
第三章 沉 淀 Precipitation
钟青萍讲授
1
何谓沉淀？
• Definition：a phenomena of solid aggregates formed in a solution, that is based on a decrease in solubility induced by external factors.
19
钟青萍讲授
20
硫酸铵盐析操作
• 硫酸铵固体加入法： 通常在搅拌下，以少量多次方式缓慢
加入，待加入的硫酸铵溶解后再加入少 量的硫酸铵。
当蛋白质溶液体积不大，所需调整的 硫酸铵浓度不高时，可采用。
钟青萍讲授
21
硫酸钟铵青萍固讲授体加入法
22
硫酸铵盐析操作
• 饱和溶液加入法： 较温和的方法，加入饱和的硫酸铵溶液。
• 可能有降低蛋白质分子表面的水化程度 或空间排阻作用。 This works because the
addition of the polymer reduces the amount of water available to interact with the protein.
钟青萍讲授
36
6
饱和的硫酸铵溶液的配制:一定量的水中加 入过量的硫酸铵，加热至50-60℃保温数分 钟，趁热过滤，在0 ℃ 或25℃平衡1-2天， 有固体析出时即达100%饱和度。
不同饱和度所需加入的量可用公式计算：
S1：原溶液的硫酸铵饱和度
S2：要达到的硫酸铵饱和度
S3：加入的硫酸铵饱和度，通常
为１００％
钟青萍讲授
⎪⎪⎪Others⎪⎪⎪⎨Special
⎪⎩
⎪⎩
⎧non− ionic polymer agents⎪⎨charged polymer
⎪⎩polyvalent metal ions
钟青萍讲授
6
1
第一节 盐析沉淀（Salt induced
precipitation）
• 盐溶（Salting in）：在低浓度的中性盐 存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物 质在水溶液中的溶解度增大的现象。
• 丙酮：沉淀作用更强，用量省，但毒性 大，应用范围不广
• 要求：致变性作用要小，毒性要小、挥 发性适中，水溶性要好
钟青萍讲授
26
有机溶剂沉淀的特点
• 分辨率高 • 溶剂容易分离，并可回收使用 • 产品洁净，无需脱盐等 • 容易使蛋白质等生物大分子失活 • 应注意在低温下操作（有机溶剂预冷） • 成本高
钟青萍讲授
5
• Commonly used methods
⎧Salting− out precipitation
⎪⎪Isoelectric precipitation
⎪Organic solvent precipitation
Pr ecipitation⎪⎨
⎧Thermal precipitation
• 盐析（Salting out ）：在高浓度中性盐存 在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在 水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过 程。 At high concentrations of salt, the
solubility of the proteins drops sharply.
This is termed Salting out and the
• 概念：
调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降， 析出的操作称为等电点沉淀。
钟青萍讲授
30
5
钟青萍讲授
• 由于在等电点附近，溶质仍然有一定的溶解 度，等电点沉淀法往往不能获得高的回收 率，因此等电点沉淀法通常与盐析、有机溶 剂沉淀法联合使用
• 操作时的注意事项： （1）由于无机离子的影响，蛋白质的等电点通
常会发生“漂移”，阳-高，阴-低
（2）溶质的稳定性
（3）盐析效应
31
钟青萍讲授
32
第四 节 其它沉淀法
• 选择性变性沉淀法 • 水溶性非离子型聚合物沉淀剂：如PEG • 成盐类复合物沉淀剂 • 离子型表面活性剂 • 离子型多聚物沉淀剂 • 分离核酸用沉淀剂
钟青萍讲授
33
选择性变性沉淀法