分析化学课件第八章省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院第八章第八章 Methods for Separation and Enrichment(Concentrate)1第1页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.1 8.1 8.1 8.1 概论概论概论概论8.2.1 8.2.1 8.2.1 8.2.1 常量组分沉淀分离常量组分沉淀分离常量组分沉淀分离常量组分沉淀分离8.2.2 8.2.2 8.2.2 8.2.2 微量组分共沉淀分离与富集微量组分共沉淀分离与富集微量组分共沉淀分离与富集微量组分共沉淀分离与富集8.2 8.2 8.2 8.2 沉淀分离法沉淀分离法沉淀分离法沉淀分离法8.3 8.3 8.3 8.3 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法8.3.1 8.3.1 8.3.1 8.3.1 萃取分离基本原理萃取分离基本原理萃取分离基本原理萃取分离基本原理8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 萃取分离类型及条件萃取分离类型及条件萃取分离类型及条件萃取分离类型及条件8.3.3 8.3.3 8.3.3 8.3.3 萃取分离试验方法萃取分离试验方法萃取分离试验方法萃取分离试验方法8.3.4 8.3.4 8.3.4 8.3.4 萃取分离在分析化学中应用萃取分离在分析化学中应用萃取分离在分析化学中应用萃取分离在分析化学中应用8.3.5 8.3.5 8.3.5 8.3.5 萃取分离技术发展萃取分离技术发展萃取分离技术发展萃取分离技术发展（自主研究学习）（自主研究学习）（自主研究学习）（自主研究学习）2第2页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.1 8.1 8.1 8.1 概论概论概论概论问题提出问题提出问题提出问题提出实际样品复杂性实际样品复杂性实际样品复杂性实际样品复杂性干扰消除干扰消除干扰消除干扰消除控制试验条件控制试验条件控制试验条件控制试验条件使用掩蔽剂使用掩蔽剂使用掩蔽剂使用掩蔽剂分离分离分离分离 separation separation分析方法灵敏度不分析方法灵敏度不分析方法灵敏度不分析方法灵敏度不足足足足满足对灵敏满足对灵敏满足对灵敏满足对灵敏度要求度要求度要求度要求选择灵敏度高选择灵敏度高选择灵敏度高选择灵敏度高方法方法方法方法富集富集富集富集enrichment enrichment 例：例：例：例：海水中海水中海水中海水中 U U（IV)IV)测定测定测定测定C C=1 3 =1 3 g/Lg/L难以测定难以测定难以测定难以测定富集为富集为富集为富集为 C C=100 200 =100 200 g/Lg/L能够测定能够测定能够测定能够测定3第3页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院分离效果分离效果分离效果分离效果干扰成份降低至不再干扰干扰成份降低至不再干扰干扰成份降低至不再干扰干扰成份降低至不再干扰待测组分有效回收待测组分有效回收待测组分有效回收待测组分有效回收质量分数质量分数质量分数质量分数 1%1%，回收率回收率回收率回收率 99.9%99.9%以上以上以上以上质量分数质量分数质量分数质量分数 0.01%95%95%或更低或更低或更低或更低质量分数质量分数质量分数质量分数 0.01%1%0.01%1%回收率回收率回收率回收率 99%99%样品中待测组分样品中待测组分样品中待测组分样品中待测组分含量是未知怎样含量是未知怎样含量是未知怎样含量是未知怎样测量回收率测量回收率测量回收率测量回收率？RecoveryRecovery4第4页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院惯用分离方法惯用分离方法惯用分离方法惯用分离方法沉淀分离法沉淀分离法沉淀分离法沉淀分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法离子交换分离法离子交换分离法离子交换分离法离子交换分离法色谱分离法色谱分离法色谱分离法色谱分离法挥发和蒸馏分离法挥发和蒸馏分离法挥发和蒸馏分离法挥发和蒸馏分离法PrecipitationPrecipitationSolvent extractionSolvent extractionIon exchangeIon exchangeChromatographyChromatographyVolatilization Volatilization and distillationand distillation5第5页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院沉淀分离与富集沉淀分离与富集沉淀分离与富集沉淀分离与富集依据溶度积分步沉淀原理依据溶度积分步沉淀原理依据溶度积分步沉淀原理依据溶度积分步沉淀原理氢氧化物沉淀分离氢氧化物沉淀分离氢氧化物沉淀分离氢氧化物沉淀分离经过控制经过控制经过控制经过控制 OH OH-选择性沉淀分离选择性沉淀分离选择性沉淀分离选择性沉淀分离pH12pH12，NaOHNaOH分离两性离子：分离两性离子：分离两性离子：分离两性离子：Al,Zn,Cr,Sn,Pb,Sb Al,Zn,Cr,Sn,Pb,Sb 不沉淀不沉淀不沉淀不沉淀pH 89,NHpH 89,NH3 3分离络氨离子：分离络氨离子：分离络氨离子：分离络氨离子：Ag,Co,Ni,Zn,Cd,Cu,(Mg)Ag,Co,Ni,Zn,Cd,Cu,(Mg)不沉淀不沉淀不沉淀不沉淀pH 5 6,ZnOpH 5 6,ZnO悬浊悬浊悬浊悬浊液或有机碱液或有机碱液或有机碱液或有机碱沉淀：沉淀：沉淀：沉淀：Al,Fe(III),Ti(IV),Th(IV),Bi.Al,Fe(III),Ti(IV),Th(IV),Bi.比如常见阳离子两酸两碱分离比如常见阳离子两酸两碱分离比如常见阳离子两酸两碱分离比如常见阳离子两酸两碱分离分组分组分组分组组试剂组试剂组试剂组试剂HClHClH H2 2SOSO4 4NHNH4 4Cl-NHCl-NH3 3NaOHNaOH可溶组可溶组可溶组可溶组*沉沉沉沉淀淀淀淀出出出出离离离离子子子子Ag Ag Hg(I)Hg(I)(Pb)(Pb)Ca Ca SrSr Ba Ba Pb PbFe(III)Fe(III)Mn(II)Mn(II)Al Al Hg(II)Hg(II)Cr(III)Cr(III)CuCuMgMgCdCdCoCoNiNiNaNaK KZnZnNHNH4 4+有机（酸碱）小分子分离？有机（酸碱）小分子分离？有机（酸碱）小分子分离？有机（酸碱）小分子分离？6第6页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.3 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法萃取分离法萃取分离法萃取分离法萃取分离法在含有被分离物质水溶液中，加入萃在含有被分离物质水溶液中，加入萃在含有被分离物质水溶液中，加入萃在含有被分离物质水溶液中，加入萃取剂和与水不相混溶有机溶剂，震荡，取剂和与水不相混溶有机溶剂，震荡，取剂和与水不相混溶有机溶剂，震荡，取剂和与水不相混溶有机溶剂，震荡，利用物质在两相中分配不一样性质，利用物质在两相中分配不一样性质，利用物质在两相中分配不一样性质，利用物质在两相中分配不一样性质，使一些组分进入有机相中，使另一些使一些组分进入有机相中，使另一些使一些组分进入有机相中，使另一些使一些组分进入有机相中，使另一些组分仍留在水相中，从而到达分离目组分仍留在水相中，从而到达分离目组分仍留在水相中，从而到达分离目组分仍留在水相中，从而到达分离目标。标。标。标。梨形分液漏斗梨形分液漏斗梨形分液漏斗梨形分液漏斗 例：例：例：例：I I2 2萃取萃取萃取萃取7第7页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8第8页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.3.1 8.3.1 萃取分离基本原理萃取分离基本原理萃取分离基本原理萃取分离基本原理萃取分离依据萃取分离依据萃取分离依据萃取分离依据物质物质物质物质亲水性亲水性亲水性亲水性疏水性疏水性疏水性疏水性离子型化合物离子型化合物离子型化合物离子型化合物极性极性极性极性共价键化合物共价键化合物共价键化合物共价键化合物弱极性或非极性弱极性或非极性弱极性或非极性弱极性或非极性相互转换相互转换相互转换相互转换萃取分离实质萃取分离实质萃取分离实质萃取分离实质将待萃取组分将待萃取组分将待萃取组分将待萃取组分由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中。例，例，8-羟基喹啉羟基喹啉-CHCl3对对Al 3+萃取萃取反萃取反萃取反萃取反萃取萃取反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）萃取反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）萃取反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）萃取反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）hydrophilichydrophilichydrophobichydrophobicBack extractionBack extraction9第9页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院例，例，例，例，8-8-羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉-CHCl-CHCl3 3对对对对Al Al 3+3+萃取萃取萃取萃取3亲水亲水亲水亲水疏水疏水疏水疏水溶于溶于CHCl38-8-羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉CHClCHCl3 3萃取剂萃取剂萃取剂萃取剂溶剂溶剂溶剂溶剂水合离子正电性被中和，水合离子正电性被中和，水合离子正电性被中和，水合离子正电性被中和，亲水水分子被疏水有机亲水水分子被疏水有机亲水水分子被疏水有机亲水水分子被疏水有机大分子取代大分子取代大分子取代大分子取代10第10页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院分配系数与分配比分配系数与分配比分配系数与分配比分配系数与分配比分配系数分配系数分配系数分配系数 partition coefficient partition coefficientHA(w)HA HA(w)HA(o)(o)萃取平衡萃取平衡萃取平衡萃取平衡分配定律分配定律分配定律分配定律Water Water 在水相中在水相中在水相中在水相中Organic Organic 在有机相中在有机相中在有机相中在有机相中下标下标下标下标K KD D分配系数分配系数分配系数分配系数热力学常数热力学常数热力学常数热力学常数分配比分配比分配比分配比 distribution ratio distribution ratio条件分配系数条件分配系数条件分配系数条件分配系数HA(w)HA HA(w)HA(o)(o)K Ka aA A(HA)(HA)i i缔合缔合缔合缔合醋酸在苯和水中分配醋酸在苯和水中分配醋酸在苯和水中分配醋酸在苯和水中分配D D分配比分配比分配比分配比条件常数条件常数条件常数条件常数11第11页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院萃取率萃取率萃取率萃取率 The percent extracted The percent extracted称为相比称为相比称为相比称为相比R R R R 可近似地反应溶质浓缩效率可近似地反应溶质浓缩效率可近似地反应溶质浓缩效率可近似地反应溶质浓缩效率当当当当 R=1 R=1 时，时，时，时，其中其中其中其中DE%1001.00.01100500D D1 1101010010010001000E%E%50509191999999.999.9增大萃取率增大萃取率增大萃取率增大萃取率减小相比减小相比减小相比减小相比增加萃取次数增加萃取次数增加萃取次数增加萃取次数12第12页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院屡次萃取屡次萃取屡次萃取屡次萃取设用设用 Vo mL 有机溶剂萃取有机溶剂萃取 Vw mL中含量为中含量为 m0 A 物质，一次物质，一次萃取后剩下萃取后剩下 A 物质量为物质量为 m1 g据分配据分配比定义比定义整理，整理，得得萃取萃取 n 次，同理可得次，同理可得n 次萃取萃取率次萃取萃取率 例：用例：用例：用例：用 CCl CCl4 4 萃取萃取萃取萃取 I I2 2 (R=1)(R=1)Vo=100 mL，m0=0.20 g，D=851)1)、萃取一次、萃取一次、萃取一次、萃取一次 ，mm1 1=0.0023 g =0.0023 g，E%=98.8E%=98.82)2)、分两次萃取，每次用、分两次萃取，每次用、分两次萃取，每次用、分两次萃取，每次用50 mL 50 mL 有机溶剂有机溶剂有机溶剂有机溶剂 mm2 2=0.00016 g =0.00016 g，E%=99.9E%=99.9结论结论结论结论13第13页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院1 1 1 1）用一样量萃取剂，分屡次萃取比一次萃取效用一样量萃取剂，分屡次萃取比一次萃取效用一样量萃取剂，分屡次萃取比一次萃取效用一样量萃取剂，分屡次萃取比一次萃取效率高率高率高率高结论：结论：结论：结论：2 2 2 2）萃取标准：少许屡次）萃取标准：少许屡次）萃取标准：少许屡次）萃取标准：少许屡次N N?14第14页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 萃取分离类型与条件萃取分离类型与条件萃取分离类型与条件萃取分离类型与条件萃取类型萃取类型萃取类型萃取类型螯合物萃取螯合物萃取螯合物萃取螯合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取简单分子萃取简单分子萃取简单分子萃取简单分子萃取溶剂配合萃取溶剂配合萃取溶剂配合萃取溶剂配合萃取螯合物萃取螯合物萃取螯合物萃取螯合物萃取 chelate extractionchelate extraction生成螯合物萃取生成螯合物萃取生成螯合物萃取生成螯合物萃取被三氯甲烷萃取被三氯甲烷萃取被三氯甲烷萃取被三氯甲烷萃取15第15页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院离子缔合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取 ion association extraction ion association extraction阳离子和阴离子经过静电引力相结合形成电中性疏水化合阳离子和阴离子经过静电引力相结合形成电中性疏水化合阳离子和阴离子经过静电引力相结合形成电中性疏水化合阳离子和阴离子经过静电引力相结合形成电中性疏水化合物而被有机溶剂萃取。物而被有机溶剂萃取。物而被有机溶剂萃取。物而被有机溶剂萃取。MM+(w w)+A)+A-(w w)=M)=M+A A-(o)(o)例：例：例：例：HCl HCl 介质中乙醚萃取介质中乙醚萃取介质中乙醚萃取介质中乙醚萃取FeClFeCl4 4-(CH(CH3 3CHCH2 2)2 2O +HO +H+=(CH =(CH3 3CHCH2 2)2 2OO+HH(CH(CH3 3CHCH2 2)2 2OO+H +FeClH +FeCl4 4-=(CH =(CH3 3CHCH2 2)2 2OH OH+FeClFeCl4 4 -被被 (CH3CH2)2O 萃取萃取例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子+BF4-次甲基蓝阳离子次甲基蓝阳离子次甲基蓝阳离子次甲基蓝阳离子被苯、甲被苯、甲被苯、甲被苯、甲苯等惰性苯等惰性苯等惰性苯等惰性溶剂萃取溶剂萃取溶剂萃取溶剂萃取通常在酸性介质中进行通常在酸性介质中进行通常在酸性介质中进行通常在酸性介质中进行16第16页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院连续萃取法连续萃取法连续萃取法连续萃取法Higher-density Higher-density solvent extractionsolvent extractionLow-density Low-density solution solution being being extractedextractedExtraction Extraction solventsolventVaporVaporBoiling flask containing Boiling flask containing high-density extracting high-density extracting solvent and extracted solvent and extracted solutesoluteDiverter for drops of Diverter for drops of condensate of high-condensate of high-density solventdensity solventCondensateCondensateReflux condenserReflux condenserHeatHeat返回17第17页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院Lower-density Lower-density solvent extractionsolvent extractionHeatHeatHigh-density High-density solution being solution being extractedextractedExtracting Extracting solventsolventCondensateCondensateReflux condenserReflux condenserVaporVaporFlask containing Flask containing low-density low-density extracting solvent extracting solvent and extracted soluteand extracted solute连续萃取法连续萃取法连续萃取法连续萃取法返回18第18页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.3.5 8.3.5 萃取分离技术发展萃取分离技术发展萃取分离技术发展萃取分离技术发展uu 固相萃取固相萃取固相萃取固相萃取液固萃取液固萃取液固萃取液固萃取uu超临界流体萃取超临界流体萃取超临界流体萃取超临界流体萃取 超临界流体超临界流体超临界流体超临界流体低粘度，低表面张力，类似于气体穿透力，低粘度，低表面张力，类似于气体穿透力，低粘度，低表面张力，类似于气体穿透力，低粘度，低表面张力，类似于气体穿透力，易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂19第19页