分析化学课件常用的分离和富集方法

解： （2）V有=1/2V水
m2
2
m0DVV有 水V水
m0
( V水/V有 )2 DV水/V有
m0 (D22)21.0(92 92)20.00m 39g
E 2m 0 m 0 m 2 1% 0 1 0.0 0 1 0 .0 .0 00 9 3 .9 9 9 % 6
33
10 用某有机溶剂从100mL含溶质A的水溶液中萃取A。 若每次用20mL有机溶剂，共萃取两次，萃取百分率可达 90.0﹪，计算机该取体系的分配比。
wenku.baidu.com分离前的体系：均相； 分离体系总是两相：液-液；液-固；气-液。
6
三、常用分离方法
1 沉淀分离法 传统分离方法，采用沉淀剂；液-固分离。
2 溶剂萃取分离法 被分离物质由一液相转入互不相溶的另
一液相的过程；液-液两相；互不相溶。
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3 离子交换分离法 通过带电荷溶质与固体（或液体）离子交 换剂中可交换的离子进行反复多次交换而达到 分离。
解：(1) 全量一次萃取： m0=10mg，V水=100mL，V有=90mL
水相中剩I余 2的的 质量为：
m1
m0(DV有 V水 V水)
10 100 0.13mg
8590100
Em0 m110% 0 100.1310% 0 98.7%
m0
10
26
例12-1 有100mL含I210mg的水溶液,用90mLCCl4 分别按下列情况萃取(D=85):(1)全量一次萃取; (2) 每次用30mL分3次萃取。求萃取率各为多少?
30
8 溶液含Fe3+10mg，采用某种萃取剂将它萃入某种有 机溶剂中，若分配比D=99，用等体积有机溶剂分别萃 取1次和2次，问在水溶液中各剩余Fe3+多少毫克？萃取 百分率各为多少？
n
解： 为等体积萃取 m nm 0 D V V 有 水 V 水 m 0(D 1 1)n
等体积萃取1次时
1
m2 m0
1( V水 )2 DV有V水
m1
……
24
若用体积为V有的有机溶剂萃取n 次, 则水相 中剩余的量为mn g , 此时:
mn m0(DVV有水 V水)n E nm 0m 0m n 1m m n 0 1(DV 有 水 V V 水 )n
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例12-1 有100mL含I210mg的水溶液,用90mLCCl4 分别按下列情况萃取(D=85):(1)全量一次萃取; (2) 每次用30mL分3次萃取。求萃取率各为多少?
（2）每次用30 mL分3次萃取时：
E9.99% 9
可见: 同量的萃取溶剂,分几次萃取的萃取 率比一次萃取的萃取率要高，分离效果要好。
在实际工作中，为提高萃取效率，通常可采 取连续萃取（即增加萃取次数）的方法。
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（四）分离系数 ——定量描述两种物质之间的分离效果。
分离系数用来表示A、B两组分在萃取中被
10
回收率：
RA
分离后 分离前
A的质量 A的质量
QA
Q
0 A
RB
分离后 分离前
B的质量 B的质量
QB
Q
0 B
实际工作中，被测组分的含量不同，对Ｒ的要求也不同。
常量组分（含量＞１％）：Ｒ 99%
微量组分（含量0.01%-１％）：R：90%-95%
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第二节 沉淀分离法
沉淀分离法是利用沉淀反应使被测离子与干 扰离子分离的一种方法。
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第三节 溶剂萃取分离法 萃取分离法 按二相状态分
液-液 萃取分离法
液-固 萃取分离法
气-液 萃取分离法
溶剂萃取分离法(液-液萃取分离法)：利用 物质对水的亲疏性不同而进行分离的一种方法。
物质易溶于水而难溶于非极性有机溶剂的性质称 为亲水性；
物质难溶于水而易溶于非极性有机溶剂的性质称 为疏水性。
m 1m 0D 1111 091 910.1mg
E1m0m m1 11 000.19% 9 0
等体积萃取2次时 m 2m 0 D 1 1 21 0 (91 9 1)20.0m 01g
Em 0 m 2 1% 0 1 0 0 0 .00 91 .9 9 % 9
2
m 0
10 31
9 某水溶液含溶质A 10.0 mg，经适当处理后等体积 的有机溶剂进行萃取，D=99。若:（1）用全量的有机 溶剂一次萃取，（2）每次用一半量的有机溶剂分两次 萃取，问萃取率E分别为多少？
例：在HCl介质中，用乙醚萃取Ga时，D = 18 ，若萃取Ga时V水 = V有，则Ga的E = ?
解： 当 V有V水 时
E D 18 94.7% D 1 18 1
21
E D 10% 0 D1
当 V有 = V水 时, E 完全取决于D D= , E = 100%, 一次能萃取完全
D = 100, E = 99%, 一次萃取不完全, 需萃 取二次(痕量分析一次可以)
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（二）分配系数和分配比 1 分配系数
1891年，Nernst发现了分配定律：“在一定温度下， 当某一物质在两种互不混溶的溶剂中分配达到平衡时， 则该物质在两相中的平衡浓度之比为一常数。”即：
A水 A有
KD
[ A ]有 [ A ]水
KD称为分配系数
分配系数大的物质，绝大部分进入有机相，分配系
数小的物质，仍留在水相中，据此可将物质彼此分离。 上式称为分配定律，它是溶剂萃取的基本原理。
分离的情况。
若A、B的分配比分别为DA和DB，则两种
物质的分配比的比值DA/DB称为分离系数，用
βA/B表示。
A/B
DA DB
βA/B越大，DA与DB相差越大，A与B分离就越
完全，即萃取的选择性越高；若DA与DB很接近，
即βA/B接近于1，则两种物质难于分离；若
DA=DB，即βA/B
=1，则说明A与B根本不能分离。 29
E m有
C有 V有
10% 0
m 总 C有 V有C水 V水
C有V有 / C水V有 100% C有V有 C水V水 C水V有 C水V有
C有 / C水 100% C有 V水
D 100% DV水/V有
C水 V有
D, E
V水 ，E V有
20
E
D
10% 0
DV水/V有
当V有=V水，即等体积萃取时， E D 10% 0 D1
D = 18, E = 94.7% D = 10, E = 91%, 需连续萃取多次
D = 1 , E = 50%, 萃取完全比较困难
D < 1 , 反萃取 结论: （1）分配比大，萃取率高；（2） 当 D 较小时，一次萃取不能满足分析的要求。 为提高萃取效率，可采取连续萃取的方法。
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连续萃取原理
（2）每次用30 mL分3次萃取时：
m0=10mg， V水=100mL，V有=30mL
水相中剩I余 2的的 质量为：
m3
m0(DV有 V水 V水)3
10( 100 )3 8530100
5.4104mg
Em0m310% 0 105.410410% 0
m0
10
99.99% 27
计算结果表明：
(1) 全量一次萃取：E98 .7%
一般来说，要使共存于同一体系的A和B分离， A的萃取率E应在99%以上（即DA>100）， 而 B 的 萃 取 率 E 应 小 于 1% （ 即 DB<0.01 ） ， 此时：
A/B
DA DB
100104 0.01
即βA/B ≥104，可使A和B彼此分离。故常将 βA/B ≥104作为两物质相互分离的判据。
解： m2m 0DV V 有 水 V水2m 0(D2 1 0 0100)20
m2 ( 100)2 m0 20D100
E m 0m 2 1m 2 1 ( 10)0 20 .9 m 0 m 0 D 2 0 100
酸盐、碳酸盐、草酸盐、磷酸盐、氢氧化物、硫化物
等。
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二、有机沉淀剂分离法 与无机沉淀剂相比，有机沉淀剂的选择性和灵 敏度都较高，生成的沉淀纯净，溶解度小，易于过滤、 洗涤。所以，有机沉淀剂在沉淀分离法中的应用日益 广泛，有机沉淀剂的研究和应用是沉淀分离法的发展 方向。 有机沉淀剂按其作用原理分为：螯合物沉淀剂、 离子缔合物沉淀剂、三元络合物沉淀剂。
利用沉淀分离法使被测离子与干扰离子分离有两 种情况：1）利用沉淀反应使待测组分沉淀出来；2） 利用沉淀反应将干扰组分沉淀除去。
在定量分析中，沉淀分离法只适合于常量组分而 不适合于微量组分的分离。
一、无机沉淀剂分离法：
基本原理为溶度积原理。Qi > KSP 无机沉淀剂有很多，形成的沉淀类型也很多，如硫
有
E1
m0 m1 m0
1
m1 m0
1 V水 DV有 V水
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若再用体积为V有的有机溶剂再萃取一次，水相中 剩余的A的质量由m1减少到m2，即水相中剩余的被萃 取物质量为m2，萃取到有机相中A的质量为m1-m2 。
则：
m2
m1(DV有 V水V水)
m0(DV有 V水V水)2
V水 mL
V
有
E2
m0 m2 m0
前提：A在两相中仅以一种型体存在
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2 分配比
若萃取物A在两相中并不仅以某一型体存在，如 发生了解离、缔合等副反应，导致A在两相中以多种 型体存在，则用分配比D来表示两相中的分配情况。
分配平衡时，A在有机相中的各种型体的总浓度 CA(有)与在水相中的各种型体的总浓度CA(水)的比值称 为分配比，用D表示。 分配比DCA（有）
４ 色谱分离方法 柱色层；纸色层；薄层色层；
8
四、对分离或富集的要求
理想的分离是把ｎ个组分的物质分成ｎ个 彼此分开的部分
－－理想境界。
任何两组分都不易达到100%的分离。
9
定量分析对分离的要求： 待测组分A在分离过程中的损失要小 ，即回收完全； 干扰组分B的残留量小。 衡量分离效果的量化参数： 回收率－RA ；
解：（1）等体积萃取，V水=V有
n
依 m nm 0 D V V 有 水 V 水 m 0(D 1 1)n m 1m 0D 1 111.091 910.1mg
E1m 0m 0m 111 000 .19.9 0% 32
9 某水溶液含溶质A 10.0 mg，经适当处理后等体积 的有机溶剂进行萃取，D=99。若（1）用全量的有机溶 剂一次萃取，（2）每次用一半量的有机溶剂分两次萃 取，问萃取率E分别为多少？
例如：测定海水中的痕量铀（１～ ２ng/mL）。
常规方法无法测定！
4
怎么办？？？ 需富集！！
活性Ｃ吸附，单宁－甲基紫共沉淀
可将1000L
0.01L(浓度富集105倍), 0.1 ~ 0.2mg/mL。
5
二、分离在定量分析中的作用
1 将被测组分从复杂体系中分离出来后测定 2 把对测定有干扰的组分分离除去 3 将性质相近的组分相互分开 4 把微量或痕量的待测组分通过分离达到 富集的目的
CA（水）
D越大，被萃物进入有机相的浓度越大，一 般要求D在10以上，而且越大越好。
若两相体积相等，D>1,则A进入有机相的多； 若两相体积相等，D<1,则A进入水相的多。
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（三）萃取率E EAA在 在有 两机 相相 中中 的的 总1总 0量 % 0量
若A在两相中的总浓度分别为C有、C水， 两相的体积分别为V有、V水，则：
第十二章 常用的分离和富集方法 第一节 概述
常用的消除干扰的方法：（1）控制分析 条件；（2）掩蔽；（3）分离
试样的分离比测定更困难!
一、为什么分离？
1 样品组成的复杂性，在测定其中某一组分时，共存组 分产生干扰---分离(Separation)。
EDTA
Ca2+、Cu2+
3
2 欲测组分的含量极微，测定方法的灵 敏度不够---富集(Enrichment)。
设体积为V水的水溶液中含有质量为m0的A物质，
若用体积为V有的有机溶剂萃取一次，平衡时，水相
中剩余A的质量为m1，则萃取到有机相的A质量为 m0- m1。
则： D C 有 (m0 m1)/MV有 (m0 m1)/V有
C水
m1/MV水
m1 /V水
V水 mL mo
故 m1 m0DV 有 V水 V水
V
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[定义]
利用二相间的振荡，使一些组 份进入有机相，另一些组份留 在水相中的分离方法。
物质水相 有机相 萃取 反萃取
优点：设备简单、操作快速、 分离效果好。
缺点：劳动强度大、有机溶 剂易挥发、易燃、有 毒。
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一 萃取分离的基本原理 （一）萃取过程的本质：将物质由亲水性转变为疏 水性的过程。 物质对水的亲疏性规律：
（1）金属离子都有亲水性； （2）极性化合物具有亲水性，非极性化合物具有疏 水性；
（3）物质含亲水基团越多，其亲水性越强；物质含 疏水基团越多、疏水基团越大、其疏水性越强。
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常见的亲水基团：羟基(-OH)、羧基 (-COOH)、氨基(-NH2、=NH)和磺酸基 (-SO3H)等为亲水基团。 常见的疏水基团：芳香基(-Ar)、烷基(-R)、 卤代烷基(-RX) 等为疏水基团。