无机化学ppt13.1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,常用分离方法：,沉淀分离，萃取分离，蒸馏，离子交换分离，色谱分离等,现代分离技术：膜分离技术、高效制备色谱、超临界萃取,4/29/2026,1,13.1,萃取分离法,EXTRACTION SEPARATION METHOD,4/29/2026,2,常采用,分液漏斗,将被分离物质从水相萃取到与水互不相溶的有机相中,.,常规分离中的萃取分离法一般是指,液,-,液萃取,(,或称,溶剂萃取,solvent extraction,).,(,separatory,funnel,),I,2,+H,2,O,CCl,4,4/29/2026,3,13.1,萃取分离法,13.1.1,萃取过程的基本原理,13.1.2,重要的萃取体系及其萃取条件,4/29/2026,4,含,O,、,N,等原子的基团,.,利用被分离物质在互不相溶的两相中具不同的分配系数,.,Fundamental:,1.essence of extraction process:,亲水性,(,hydrophilic property,):,物质易溶于水,难溶于有机溶剂的性质,.,亲水基团,:,亲水性是,因形成水合离子,或所带基团中含能与,水分子形成氢键,的原子,13.1.1,萃取过程的基本原理,4/29/2026,5,物质中亲水基越多,亲水性越强,;,物质中所含疏水基越多,疏水性越强,.,疏水基团,:,(,憎水基团,),物质难溶于水,易溶于有机溶剂的性质,.,疏水性,(,hydrophobic property,):,不能与水分子形成氢键的基团,.,如烷基,卤代烷基,芳香基等,.,rule:,如,:-OH,、,-SO,3,H,、,=NH,、,-NH,2,等,.,4/29/2026,6,Ni(H,2,O),6,2+,如要萃取,Ni,2+,到有机相中,:,此螯合物能被氯仿所萃取,.,氨性缓冲溶液,亲水性物质萃取实例：,4/29/2026,7,2.,分配系数与分配比,:,物质,A,同时接触互不相溶的两种溶剂,若,A,在两相中存在形式相同,:,A,水,A,有,分配达平衡时,:,K,D,=,A,有,A,水,分配定律,式中,K,D,为,分配系数,(,distribution coefficient,),与溶质和溶剂的特性以及温度有关,.,I,2,+H,2,O,CCl,4,4/29/2026,8,例,1:,取,0.0700 molL,-1,I,2,液,25.0ml,加,CCl,4,50.0ml,振荡使达平衡后,静置分层,.,取出,CCl,4,液,10.0ml,用,0.0500 molL,-1,Na,2,S,2,O,3,标准溶液滴定至终点,用去,13.60ml,.,计算碘的分配系数,.P479,解,:,K,D,=,I,2,有,I,2,水,2I,2,有,V,有,=(,cV,),Na,2,S,2,O,3,I,2,有,=(0.050013.60)/(10.02)=,0.0340 molL,-1,.,又,I,2,水,V,水,=I,2,0,V,-I,2,有,V,有,I,2,水,=(0.070025.0-0.034050.0)/25.0,=2.0010,-3,molL,-1,K,D,=0.0340/2.0010,-3,=17.0,4/29/2026,9,分配系数,适用范围,:,被萃取物,在两相中存在形式相同,;,实际萃取中可能伴随解离、缔合、配位等多种化学作用,溶质在两相中可能有多种存在形式,.,4/29/2026,10,例如,p479 13.4,分配系数,K,D,=30.0,K,D,=,HAc,有,HAc,水,分配比：,D=?,D=,HAc,有,HAc,水,+,Ac,-,水,4/29/2026,11,物质,A,在两相中存在形式不同或两相中离子强度不同时可用,分配比,(,distribution ratio,),D,:,D,=,c,A,有,c,A,水,式中,:,c,A,有,物质,A,在有机相,各种存在形式,的,总浓度,;,c,A,水,物质,A,在水相中,各种存在形式,的,总浓度,.,D,与物质本性、萃取体系以及萃取条件有关,.,如,I,2,的萃取,:,若,I,2,的浓度较大,或有过量,I,-,存在,c,I,2,水,=I,2,水,+I,3,-,水,4/29/2026,12,因此,对复杂体系,:,K,D,D,对,I,2,的萃取,若浓度较稀,且无其它副反应,c,I,2,水,I,2,水,;,c,I,2,有,=,I,2,有,故对,简单萃取体系,:,K,D,=,D,;,c,I,2,有,=I,2,有,E,=,物质,A,在有机相的总量,物质,A,的总量,萃取完全程度可用,萃取效率,E,衡量,.,3.,萃取效率与分离系数,:,4/29/2026,13,=,(,cV,),A,有,(,cV,),A,有,+(,cV,),A,水,c,A,有,c,A,水,D,=,E,=,D,D,+,V,水,/,V,有,100,若,D,值不大,单次萃取,很难满足分离完全的要求,.,式中,V,水,/,V,有,称为,相比,(,phase ratio,),.,相比一定时,萃取效率高低取决于分配比大小,.,4/29/2026,14,例,2:,含有,1.00g,I,2,的水溶液,10ml,用,9ml,CCl,4,按下述两种方式萃取,:,一次萃取,;,分,三次萃取,每次,3ml,.,分别求出萃取效率,(,已知,D,=85).,解,:,假定原有的,I,2,为,W,0,g,一次萃取后水相剩余的,I,2,为,W,1,g,进入有机相的,I,2,为,(W,0,-,W,1,),D,=,(W,0,-,W,1,)/,V,有,W,1,/,V,水,可得,:,W,1,=,W,0,(,V,水,D,V,有,+,V,水,),若萃取两次,一次萃取后水相剩余的,I,2,为,W,2,g,进入有机相的,I,2,为,(W,1,-,W,2,),4/29/2026,15,D,=,(W,1,-,W,2,)/,V,有,W,2,/,V,水,可得,:W,2,=,W,0,(,V,水,DV,有,+,V,水,),2,若萃取,n,次,同样可得,水相剩余,的,I,2,:,W,n,=,W,0,(,V,水,DV,有,+,V,水,),n,4/29/2026,16,因此,若萃取一次,W,1,=(1.0010)/(85,9,+,10,),=0.013mg,E,=(1.00-0.013)/1.00=98.7%,若分三次萃取,W,3,=,1.0010/(85,3,+,10,),3,=0.00006mg,E,=(1.00-0.00006)/1.00=99.99%,同体积溶剂分数次萃取比单次萃取效率要高,.,一般据要求的萃取效率决定萃取次数,;,萃取效率的要求则据被萃取物的量大小以及方法准确度要求而定,.,4/29/2026,17,=,D,A,/,D,B,两组分的分配比相差越大,分离效果越好,.,返回节,4/29/2026,18,例,p479 13.4,分配系数,K,D,=30.0,K,D,=,HAc,有,HAc,水,分配比,D=,HAc,有,HAc,水,+,Ac,-,水,=,K,D,1+,Ac,-,水,/,HAc,水,=,K,D,1+,k,a,/H,+,4/29/2026,19,如,用,CHCl,3,萃取丁二酮肟镍,.,主要萃取条件,:,酸度,:,一般只要金属离子不水解或不发生其它副反应,酸度应尽可能低些,.,螯合剂,:,所得螯合物稳定,含亲水基少些,疏水基多些,.,有机溶剂,1.extraction system of,chelate,:,:,13.1.2,重要萃取体系及其萃取条件,4/29/2026,20,(1),形成,盐或铵盐的离子缔合物,;,一些含氧溶剂,如醇,醚等,能与,H,+,或其它阳离子结合形成,离子,(,oxonium,ion,).,一般是不含氧的惰性溶剂,与水的比重差别大,粘度小,.,+H,+,C,2,H,5,C,2,H,5,|,|,O,C,2,H,5,C,2,H,5,|,|,OH,+,2.extraction system of ion association,:,休息,4/29/2026,21,有些含氮有机溶剂会形成铵离子型阳离子,.,如三,-,正辛胺,:,CH,3,(CH,2,),7,3,N+H,+,CH,3,(CH,2,),7,3,+,NH,离子,或铵离子能与金属配离子形成相应的,盐或铵盐,能被有机溶剂萃取,.,如,Fe,3+,的,萃取,:,Fe,3+,+4Cl,-,FeCl,4,-,C,2,H,5,C,2,H,5,|,|,OH,+,C,2,H,5,C,2,H,5,|,|,OH,+,+FeCl,4,-,FeCl,4,-,4/29/2026,22,持分液漏斗的方法,分液漏斗放气的方法,4/29/2026,23,如:(C,6,H,5,),4,As,+,+MnO,4,-,(C,6,H,5,),4,As,+,MnO,4,-,主要萃取条件,:,酸度,:,一般要在高酸度条件下进行,;,溶剂,:,盐,萃取一般采用含氧有机溶剂,;,铵盐萃取采用苯、,CHCl,3,等惰性溶剂,.,盐析剂,(salting-out agent):,铵、锂、镁盐,.,(2),碱性染料、,盐,(,arsonium,salt,R,4,As,+,),、,盐,(,phosphonium,salt,R,4,P,+,),等与配离子或酸根离子形成离子缔合物,.,4/29/2026,24,一般根据相似相溶原则,.,如,:,羧酸、酚、胺以及酮的萃取分离,.,反萃取,:,一般离子价态越高,半径越小,盐析作用越强,.,盐析剂,:,能产生盐析作用的盐类,(,或酸类,),物质,.,使已萃取入有机相的物质重返水相的过程,.,萃取系统中加入与被萃取物具有相同阴离子的盐类,(,或酸类,),使萃取效率提高的现象,.,盐析作用,:,3.extraction of organics:,4/29/2026,25,羧酸,酚,胺,酮,NaHCO,3,乙醚,水相,:,羧酸钠,有机相,:,其它,NaOH,水相,:,酚钠,有机相,:,其它,HCl,水相,:,铵盐,有机相,:,酮,4/29/2026,26,