无机及分析化学教案-第八章常用的分离方法-4学时

1、授课题目（章，节）第三章分析化学中常用的分离分析方法授课类型（请打，）理论课口研讨课口习题课口复习课口其他口教学目的：1 ,了解萃取分离、层析分离、挥发和蒸储的基本方法以及一般无机试样制备的过程及分析步骤。2 .理解离子交换法和沉淀分离法的原理。3,掌握常用分离方法在实际工作中的教学方法、手段：板书、多媒体技术辅助教学教学重点、难点：滴定分析的方法和滴定方式，滴定分析的计算教学内容及过程设计补充内容和时间分配一、新课导入：实际分析工作中，遇到的样品往往含有多种组分，进行测定时彼此发生干扰，不仅影响分析结果的准确度，甚至无法进行测定。为了消除干扰，比较简单的方法是控制分析条件或采用适当的掩蔽剂。

2、但是在许多情况下，仅仅控制分析条件或加入掩蔽剂，不能消除干扰，还必须把被测元素与干扰组分分离以后才能进行测定。所以定量分离是分析化学的重要内容之一在痕量分析中，试样中的被测元素含量很低，如饮用水中c/的含量不能超过0.1mg/L、Cr（VI）的含量不能超过0.65mg/L等。低的含量直接用一般方法是难以测定，因此可以在分离的同时把被测组分富集起来，然后进行测定。所以分离的过程也同时起到富集的作用，提高测定方法的灵敏度。在痕量分析中，试样中的被测元素含量很低，如饮用水中CiT的含量不能超过0.1mg/L、Cr（VI）的含量不能超过0.65mg/L等。低的含量直接用一般方法是难以测定，因此可以在分

3、离的同时把被测组分富集起来，然后进行测定。所以分离的过程也同时起到富集的作用，提高测定方法的灵敏度。（10分钟）新课导入第18、19次课学时41.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分离前的体系：均相；两组分A、B的分离；分离体系总是两相；液-液；液-固；气-液；二、讲授新课：沉淀分离法般方法氢氧化物沉淀法(常量组分)两性元素与非两性元素分离pH89,NH3-NHC1:高价与低价金属离子分离H2S系统分组方案对沉淀反应的要求:所生成的沉淀溶解度小、纯度高

4、、稳定1.氢氧化物沉淀分离法沉淀剂：NaOHNH7H2O影响因素：溶液pH,共沉淀(45分钟)第一节沉淀分离表各种金属离子氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH值家氧化物溶度枳K.F开始况淀时的声H值molL流定完全时的片口值ifinl-L4SiMOHhIX10s70.51.31TiO<OH)zIXIQ-1*口.与20Sn(OH>2IXlDiTL73；F-IXm-lfia.q5.5Al(OH)3IX1口-04.154r(OH>3IX1DS1465P如UOH2IXUO"?江三S.5J.XID-15丁斗N1.(011)aIX6.484NIlHOHhixinu8S皿8Mg(O

5、H)；1xicr119611.62 .硫化物沉淀分离法沉淀剂：H2S约40余种金属离子可生成难溶硫化物沉淀；各种金属硫化物沉淀的溶解度相差较大；根据H2s的分布曲线，溶液中S2-的浓度与pH有关，控制溶液pH可控制分步沉淀。H2s有毒，气味难闻；选择性差。混合物试样 WHCl：AgHg2*,PNF我运人日仁猛区小) (IL银老目,(HCllt) HzS+0,3mol/LHCI(H2SflL): (II)A,辛1司打LPI士73曰+*：U*+, (II)B,卡班组，Au,Sb,Sn Al",仁耳*,Fb3*,Mr»q+,Nn)*CoJ+>Nli+ ("l).铁

6、，n (NHhCO3-t-NH-NHCIiCa*,Sr2*,DaJ+(IV),需丐HI (NH4)aCO3H:JVIg-1*,IM5,",ZH/,(7),讷绢.均匀沉淀法：改善分离条件?4.共沉淀法：分离富集微量组分?例：吸附作用共沉淀，选择性低?1）用Cu2+S2-富集0.02g/LHg2+?2）用Ca2+C2Q2-富集Re+?3）用Fe3+OH富集铜中的微量铝?生成混合晶体，选择性高?4）用Ba2+SO2-富集R?5）用Sr2+CO2-富集海水中亿万分之一的Ccf+?6）用MgNH4P瑞集AsO3-3 .有机试剂沉淀分离法高选择性、高灵敏度；应用普遍；有机沉淀剂与金属离子生成的三

7、种沉淀类型：1）螯合物沉淀8-羟基唾咻与M0+生成六元环结构的螯合物沉淀；在氨缓冲溶液中，可实现镁与碱金属及碱土金属的分离；2）缔合物沉淀四苯基硼化物与K的反应产物；溶度积2.25X10-8；3）三元配合物沉淀提高选择性和灵敏度的一条途径；4.盐析法在溶液中加入中性盐使溶质生成沉淀析出；易产生共沉淀，选择性差；成本低，简便；（45分钟）第二节萃取与分离蛋白质的分离：对其生物活性有稳定作用；常用的中性盐：硫酸盐、磷酸盐、氯化物等；在蛋白质的分离中硫酸钱、硫酸钠应用较多。第二节萃取与分离1、分离的原理与特点：定义：被分离物质由一液相转入互不相溶另一液相的过程称为萃取。特点：萃取分离体系由互不相溶的

8、两液相组成；优点：设备简单，操作快速，分离效果好，应用广泛缺点：费时，工作量大，萃取溶剂易挥发，易燃，有毒原理：被分离组分在两液相中的溶解度具有较大的差异；物质易溶于水而难溶于有机溶剂的性质叫亲水性，物质易溶于有机溶剂而难溶于水的性质叫疏水性。萃取的过程，是将物质的亲水性转化为疏水性的过程。萃取分离法正是根据物质的亲水性和疏水性的差异来进行萃取分离。将亲水性的离子变为疏水性的化合物。如果需要把有机相中的物质再转入水相中，这个过程叫反萃取。一般说来，同量的萃取溶剂，分几次萃取的效率比一次萃取的效率高。但应注意，增加萃取次数，会增加萃取的工作量，影响工作效率。2 .分配系数（Distributio

9、ncoefficient）:在恒温、恒压、较稀浓度下，溶质（A）在两相中达到平衡时，溶质在两相中的浓度比值为一常数.讨论：1）不同溶质在不同的溶剂中具有不同的K值；2）K值越大表示该溶质在上层溶剂中的溶解度越大；3）当混合物中各组分的K值很接近时，须通过不断更新溶剂进行多次抽提才能彼此分离；4）分配系数与物质在两相体系中的溶解度有关，但分配系数不等于溶质在两种溶剂中溶解度的比值。溶解度是指饱和状态，萃取则常用于稀溶液；3 .萃取步骤1）萃取液两相溶剂系统：水相：水或水醇有机相：碳烧化合物、醍、酯等3）多次间歇萃取当一次萃取不能满足要求时，采取多次萃取。4）逆流分配萃取逆流分配仪：可连续上百次萃

10、取。4、萃取的操作方法在分析中应用较广泛的萃取方法为间歇法（亦称单效萃取法）。这种方法是取一定体积的被萃取溶液，加入适当的萃取剂，调节至应控制的酸度。然后移入分液漏斗中，加入一定体积的溶剂，充分振荡至达到平衡为止。静置待两相分层后，轻轻转动分液漏斗的活塞、使水溶液层或有机溶剂层流人另一容器中，使两相彼此分离。如果被萃取物质的分配比足够大时，则一次萃取即可达到定量分离的要求。如果被萃取物质的分配比不够大，经第一次分离之后，再加入新鲜溶剂，重复操作，进行二次或三次萃取。但萃取次数太多、不仅操作费时，而且容易带人杂质或损失萃取的组分。?静置分层时，有时在两相交界处会出现一层乳浊液，其原因很多。?在萃

11、取过程中，如果在被萃取离子进入有机相的同时还有少量干扰离子亦转入有机相时，可以采用洗涤的方法以除去杂质离子。洗涤液的组成与试液基本相同，但不含试样。洗涤的方法与萃取操作相同。通常洗涤1-2次即可达到除去杂质的目的。?分离以后，如果需要特被萃取的物质再转到水相中进行测定，可改变条件进行反萃取。例如Fe3+在盐酸介质中形成FeCl4-与甲基异丁酮结合成洋盐而被萃取到有机机再用水反萃取到水溶液中（由于酸度降低）即可进行测定。（45分钟）第三节层析分离法第三节层析分离法一、柱层析层析分离法也叫色谱法。根据操作形式不同，此法可分为柱层析、纸层析和薄层层析等方法。柱层析法是把吸附剂装在一根由玻璃管做成的柱

12、子中，制成色谱柱。然后将柱液加在柱内，若试液中含有A、B两种组分，则A和B便被吸附剂吸附在柱的上端。再用一种洗脱剂进行洗脱，如对A的吸附能力较弱，则A就较易溶解，在柱中移动就较快。当冲洗到一定程度时，两者就完全分开，形成两个带（图101）。再继续冲洗，A物质便从柱中流出来，将流出液承接于一个容器中。然后B物质洗脱下来，用另一容器承接。这样就将A、B两种组分完全分离开来。图101柱层析分离示意图二、纸层析纸层析法是以滤纸条作载体，用毛细管吸取待分离的试液，点在滤纸条的一端离边缘一定距离的原点处。利用滤纸纤维素吸着的水分或某些溶剂作为固定相，将滤纸条上点试液的一端浸入有机溶剂中，该有机溶剂为流动相

13、（展开剂）。由于滤纸条毛细管的作用，流动相将不断上升，当流动相上升时，与点在滤纸条上的试样相遇，这时试样中欲分离的组分就溶解在流动相中并随之上升。当欲分离组分遇到上面的固定相时，又溶解在固定相中而停留下来，接着又被不断上升的流动相所溶解。由于各种组分的分配系数不同，移动速度各不相同，从而将各种组分逐个分开。待溶剂前缘上升一定距离后，取出滤纸条，如各个组分是有色的，在滤纸条上可以看到各色斑；如为无色的，则应用物理的或化学的方法使各组分显现出来，即可得到（图102）所示的几种分离色谱图102纸层析分离法1 .层析用滤纸的选择滤纸必须质地均匀，平整无折痕，边沿整齐；纸质要纯净，杂质要少，不能有明显的

14、斑点；疏松度适当。2 .点样3 .展开剂4 .显色5 .定量测定纸上层析分离法用样量少，设备和操作简单，分离效果好，所以特别适用于少量试样中微量成分或性质差别不大组分的分离。三、薄层层析薄层层析法也叫薄层色谱法，是在纸层析法的基础上发展起来的。薄层色谱固定相为吸附剂，一般均匀地涂铺在条形玻璃板上，一般厚度为0.25mm,制成层析用的薄层板。薄层板经“活化”后，用微量注射器吸取试液，点在薄层板的一端离边缘一定距离处，然后把此板放入层析缸中使点有试样的一端浸入由氯仿、苯所配成的展开剂中，另一端斜靠在层析缸壁上，形成10o20o倾斜。由于氧化铝薄层的毛细管作用，展开剂将沿着薄层逐渐上升。于是点在薄层

15、上的试样将被溶解，并随着展开剂沿着氧化铝薄层上升。（15分钟）离子交在上升过程中，当遇到新的吸附剂氧化铝时，又被吸附下来，接着又被不断流过的展开剂溶解，再随着展开剂继续上升，试样中的各种组分将按它们对氧化铝吸附能力强弱的不同而分离开来。待层析进行到溶剂前缘已接近薄层上端时，可停止层析，取出整个薄层板，然后以碘蒸气熏，使之显现出各种有色的斑点，所得层析图谱和标准样进行对照比较，即可确定其成分。换分离法（20分钟）一般物质的分析步骤第四节离子交换分离法一、离子交换树脂根据树脂中可交换基团不同.离广交换树脂可分为两类：】.卬肉子女换树脂此类树脂的离子交换基|才|为酸性.其中的阳离了可与溶液中的阳离子

16、发生交换作用。2.由离子交换树脂这类树脂的离子交换基团为硬性，化的阴禽了可被溶液中的叨离子所交换仲二、离子交换分离操作1 .装柱进行离子交换通常在离子交换柱中进行。将润湿的玻璃棉塞在交换柱的下端，以防止树脂流出。然后在交换柱中充满水的情况下，将处理好的树脂加入到交换柱中。2 .交换将欲分离的试液缓慢注入交换柱中，并以一定的流速，流经交换柱进行交换。3 .洗脱过程将交换到树脂上的离子，用洗脱剂置换下来，是交换过程的逆过程。4 .再生使交换柱上的树脂恢复到交换前形式的过程叫再生，有时洗脱过程就是再生过程。三、离子交换法的应用1 .硬水的软化在实践中常用离子交换树脂来软化硬水。有氢型强酸性阳离子交换

17、树脂H2R和氢氧型强碱性阴离子交换树脂R（OH）2（R代表交换树脂中乩OH以外的复杂部分）两种。以CaCl2为例：H2R+CaCl2CaR+2HClR（OH）2+2HClRCl2+2H2O2 .微量组分的富集离子交换树脂是富集微量组分的有效方法之一。第五节一般无机试样的制备（自学）第六节一般物质的分析步骤一、初步观察及溶样试样外表的初步观察是指观察试样的性状，如颜色、颗粒大小、结晶形状等，由此可推断试样中可能含有的元素。溶样是取少量试样，先以水为溶剂，若不溶时，可依次选盐酸、硫酸或硝酸溶解，以确定适合的溶剂。由溶样所得溶液的颜色还可估计可能存在的离子。二、阳离子分析阳离子分析可分三种情况：有溶于水的试样，有不溶于水但溶于酸的试样，也有不溶于水不溶于酸的试样，取约2030m