1、 第 3 章 沉淀分离法定义沉淀分离法是利用沉淀反应有选择地沉淀某些离子，而其它离子则留于溶液中从而达到分离的目的。在实际的操作中：在试液中加入适当的沉淀剂，使待测组分沉淀出来，或将干扰组分沉淀除去，从而达到分离的目的。 沉淀分离法的特点（1）操作较繁琐且费时 （2 ） 分离选择性较差改进：（1 ）加快过滤、洗涤速度；（2 ）使用选择性较好的有机沉淀剂，提高了分离效率；沉淀分离法的适用范围（1 ）沉淀分离通常用于较大量或中等含量（一般0.01mol/L) 而以剩余被沉淀离子浓度小于 10-5mol/L 为沉淀完全的标志。（2 ） 在低含量分析中，沉淀分离主要是利用共沉淀现象将痕量组分分离或富集
2、。溶度积：在含有金属离子 Mm+的 溶液中，加入含有沉淀剂 Xn的 另一溶液时，生成难溶性沉淀 MnXm，这时溶液中存在如下的平衡： 体系达到平衡时，其平衡常数 Ksp 称为溶度积 它的大小主要取决于沉淀的结构、温度等因素。 在特定温度下，由已知的 Ksp 可以计算出某化合物的溶解度。 根据溶度积规则，又可判断沉淀的生成与溶解。 为了能够进行有效分离Ksp 应为 106 或更小。如有几种离子均可沉淀时，则它们的 Ksp 值要有足够的差异才能使其中溶解度最小的物质在特定条件下沉淀出来，而其他的离子留在溶液之中盐效应：当溶液中有与构成沉淀的离子不同的离子存在时，沉淀的溶解度增大，这种现象叫做盐效应
3、：其实质是大量的无关离子存在时，溶液的离子强度增大，离子的活度系数相应减小使原来饱和的难溶盐溶液变为不饱和，因此沉淀的溶解度变大。有机溶剂的影响：于水中加入乙醇、丙酮等有机溶剂，无机盐的溶解度一般会减小。这是由于离子在这些溶剂中的溶剂化作用一般较小，而且介电常数较低(25时，水的介电常数 785，乙醇 24)。较低的介电常数增大了正负离子间的吸引力，减小了电离作用。为了沉淀完全，加入有机溶剂往往有效。例如，PbSO4 在 l00g 水中的溶解度为 4.1mg，在 20(vv)乙醇中只有此量的 l10，在纯乙醇中则仅为 11500 。但无机盐中也有 LiI，HgCl 2 等，与水比较更易溶于乙醇
4、。温度的影响：沉淀的溶解，绝大部分是吸热反应，故其溶解度一般随温度的升高而增大。其增大程度各不相同。如与 25相比，100时的溶解度，AgCl 增加了 l0 倍以上，而BaS04 则连 2 倍都不到。影响金属氢氧化物沉淀 pH 值的因素（1 ）金属离子浓度： 浓度越低， pH 值就越高；（2 ）离子的本性：阳离子电荷越多，半径越小则极化作用越强，沉淀所需 pH 值较低；（3 ）同一周期，自左向右，阳离子电荷增加，极化作用增强，与 OH-结合逐渐牢固，则阳nmMsn)(mKp离子沉淀时的 pH 值就逐渐降低。沉淀分离法分类; 沉淀法中主要包括：沉淀分离法和共沉淀分离法 。两种方法的区别主要是：沉
5、淀分离法主要使用于常量组分的分离；而共沉淀分离法主要使用于痕量组分的分离和富集。均相沉淀：为了进一步改善沉淀形成的条件，不是把沉淀剂直接加入溶液中，而是通过在溶液中进行化学反应，使反应产生的沉淀剂均匀分布在整个溶液中，这样可以获得结构紧密，颗粒较粗大的沉淀。 (1)pH 上升及下降法 pH 上升法： 最常用的是尿素水解法 (NH2)2CO2NH 3 CO2 pH 下降法 过硫酸铵水解 (2) 酯类及含硫化合物水解生成沉淀剂 硫酸二甲酯水解： 用于 Ba2+、Ca 2+、Pb 2+硫酸盐均相沉淀 硫脲、硫代乙酰胺水解：均相生成硫化物沉淀氢氧化物沉淀分离的特点 （1 ） 金属氢氧化物沉淀的溶度积的
6、相差很大，通过控制酸度使某些金属离子相互分离。 （ 2）氢氧化物沉淀为胶体沉淀，共沉淀严重影响分离效果。 提高氢氧化物沉淀分离的方法（1 ） 采用“小体积”沉淀法小体积、大浓度且有大量对测定没有干扰的盐存在下进行沉淀。如：在大量 NaCl 存在下，NaOH 分离 Al3+与 Fe3+。（2）加入掩蔽剂提高分离选择性。 （3 ） 控制 pH 值选择合适的沉淀剂 不同金属形成氢氧化物的 pH 值及介质不同。（4）采用均匀沉淀法或在较热、浓溶液中沉淀并且热溶液洗涤消除共沉淀 均相沉淀法原理： 在沉淀作用开始的时候，整个溶液中沉淀物质的相对过饱和度均匀的保持在刚能超过临界过饱和度，使晶核可以形成，聚集
7、速度较小，形成的晶核也较少，这样就能获得颗粒粗大，而且形状完整的晶形沉淀。均相沉淀法，就是根据这个原理。 临界过饱和度：对于任何一种沉淀来说，只有当相对过饱和度超过一定数值时，晶核才能开始形成，这个相对过饱和度，称为。 表面吸附共沉淀痕量组分的选择性服从下述经验规律： 1）痕量组分被载带的量与其所形成的化合物的溶解度有关，而与载体的溶解度无关。 2）溶液的 pH 值如大于痕量组分氢氧化物沉淀时的 pH 值时，则被载带的痕量组分可达定量完全，否则就较低。 3）被载带量与载体沉淀表面的带电性质有关。 4）痕量组分被载带的量还与沉淀的表面积有关，而沉淀的表面积大小主要取决于具体的实验条件。典型的混晶
8、 当 M 和 N 离子的电荷相同、半径相近、化学构型相同时，形成的混晶为真正的混晶或典型的混晶 第 4 章 溶剂萃取分离法.萃取分离法：是将样品中的目标化合物选择性的转移到另一相中或选择性地保留在原来的相中（转移非目标化合物） ，从而使目标化合物与原来的复杂基体相互分离的方法被萃取物 指原先溶于水相，然后被有机相萃取的物质。(萃合物)。萃取液和萃余液 萃取分层后的有机相称为萃取液，此时的水相为萃余液。萃取剂 指能与被萃取物质发生化学反应，形成能溶于有机相的萃合物的试剂。或指能与亲水性物质反应生成可被萃取的疏水性物质的试剂。萃取溶剂 指与水不相混溶且能够构成连续有机相的液体。活性萃取溶剂 可与被
9、萃取物发生化学反应，形成配合物、离子缔合物或溶剂化物。例：磷酸三丁酯，正丁醇等。惰性萃取溶剂 本身不与被萃取物发生化学反应，仅起溶解被萃取物，改变萃取剂的物理性质，使萃取两相易于分层的作用。例：四氯化碳，三氯甲烷，苯等助萃剂（助萃络合剂）：水相中加入能促进被萃取物的分配比或萃取率增大的络合剂，是萃取过程中不可缺少的辅助试剂。例：二安替比林甲烷(DAPM)萃取钴，生成能溶于 CHCl3 的(DAPM)H 2Co(SCN)4。萃取剂： DAPM；萃取溶剂： CHCl3; 助萃剂: SCN- 反萃取剂 一种新的不含被萃取物的水相与萃取液接触，使被萃取物返回水相的过程叫反萃取；使被萃取物返回水相的物质
10、叫反萃取剂。盐析剂 指易溶于水而不被萃取，但能促进萃取物转入有机相，提高萃取效率的无机物盐类。相比：指有机相和水相的体积比。常用符号 Vo/Vw 表示；抑萃络合剂：指溶于水且与被萃金属离子形成溶于水而不溶于有机相的试剂。抑萃剂的存在常降低萃取率和分配比。由于抑萃剂常用来提高分离的选择性，有时在溶剂萃取中又称掩蔽剂。无机酸：用于控制水溶液的酸度，或参与萃取反应，或防止金属离子的水解，使待萃取金属离子得到较好得分离。常用的无机酸：HCl, HNO3, H2SO4, HClO4, HBr溶剂溶解度的相似原理结构相似的化合物易相互混溶，结构相差大的化合物不易互溶。萃取过程的本质：是将物质由亲水性转化为
11、疏水性的过程。物质亲水性与疏水性强弱的规律：1） 凡是离子都有亲水性。2）物质含亲水性基团越多，其亲水性越强。常见的亲水基团：-OH，-SO 3H，-NH 2，=NH 等。3）物质含疏水性基团越多，其疏水性越强。常见的疏水基团：烷基、芳香基等。反萃取有时需要采取与萃取相反的步骤，把有机相的物质再转入水相中，这一过程称为反萃取。萃取分离的基本参数1、分配定律，分配系数当某一种溶质在基本上不相混溶的两个溶剂之间分配时，在一定温度下，两相达到平衡后，且溶质在两相中的分子量相等。则其在两相中的浓度比值为一常数。即：当某一溶质 A 同时接触到两种互不混溶的溶剂时，例如一种是水，另一种是有机溶剂时，溶质
12、A 就分配在这两种溶剂中。 A(w) A(o分配过程达到平衡： KD分配系数woDK说明（1） KD 只在一定温度下 （2 ）溶液中溶质的浓度很低（3）溶质在两相中的存在形式相同时 浓度高，达平衡时： PA热力学分配系数2、 分配比分配比：表示溶质在两相中以各种形式存在的总浓度的比值3、 萃取百分率（萃取率）萃取百分率：表示被萃取的组分已萃入有机相的总量与原始溶液中被萃取组分总量比值的百分数。用 E 表示例 3 用 100mL 乙醚从 100mL10-2mol/L 的某药物水溶液中萃取该药物后，计算在每一相中的物质量和浓度及萃取效率。 （假设该药物在乙醚和水中的分配比为 3.0） 。如果用 1
13、000mL乙醚萃取，萃取效率又怎样？解（1）V 有 = 100mL V 水 = 100mL C0=10-2mol/L设萃取后乙醚相中药物的浓度 CD=C/C 水相中药物的浓度 CC0 V 水 = CV 水 + C V 有 = CV 水 + CD V 有C = C0 V 水 / (V 水 + D V 有 ) = C0/(1+D)=10-2/4=2.510-3mol/LC=DC=3 2.510-3mol/L= 7.510-3mol/Ln= CV 水 = 2.510-3 100 10-3 = 2.510-4 moln=C V 有 =7.510-3 100 10-3 = 7.510-4 molE= D
14、/(D+V 水 /V 有 )=D/(D+1)=3/(3 + 1)=75%(2) V 有 = 1000mL V 水 = 100mL C0=10-2mol/L C = C0 V 水 / (V 水 + D V 有 ) = 10-2/(1+310)=3.2210-4mol/LE= D/(D+V 水 /V 有 ) =3/(3 + 100/1000)=96.8%连续萃取：溶质经一次萃取后，分离两相，再用新鲜的有机溶剂萃取剩余在水相中的溶质，再分离，如此反复。n 次连续萃取的萃取率?4 分离系数(分离因子或分离因数) 为了定量说明两种组分的分离效果，一般用分离系数表示。分离系数：同一萃取体系中相同萃取条件下
15、两种组分分配比的比值。用 表示分三种情况：=1，即 DA=DB，表明两种组分不能或难以萃取分离1，即 DA DB，表明两种组分可用萃取分离， 且 值越大，分离效果越好。 woDwooAKaP)(AoC水 相 中 溶 质 总 浓 度有 机 相 中 溶 质 总 浓 度 %10/有水水水有有 有有 在 两 相 中 的 总 含 量在 有 机 溶 剂 中 的 总 含 量VDVAE10%)(1()nnEE2)0lg(11，即 DA DB，表明两种组分可用萃取分离， 且 值越小，分离效果越好。1、某有机酸在乙醚与水中的分配比是 2.50，将 5.00g 溶于 100mL 水中形成水溶液。（1 ） 用乙醚萃取
16、 3 次，每次乙醚用量为 20mL（2 ）用 60mL 乙醚萃取 1 次。试分别计算残留在水相中酸的克数1、简单分子萃取体系：单质、难电离的共价化合物及有机化合物在水相和有机相中以中性分子的形式存在，使用惰性溶剂可以将其萃取。 简单分子萃取体系特点：（1 ）萃取过程为物理分配过程，没有化学反应，无需加其它的萃取剂。 （2）无机物采用此法萃取的不多，该萃取体系特别适合于有机物的萃取。 萃取条件：根据被萃取物的性质要严格控制萃取的酸度。 常用于简单萃取的物质：单质、难电离的化合物、有机化合物、有机化合物。萃取能力的大小主要取决于形成佯盐能力的大小。形成佯盐的能力： R2O级级 级级(3) 流动相的
17、极性 石油醚环己烷二硫化碳四氯化碳三氯乙烯苯甲苯二氯甲烷氯仿乙醚乙酸甲酯丙酮正丙醇乙醇甲醇吡啶酸 分配柱色谱 原理：根据欲分离组分在两种互不混溶(或部分混溶) 溶剂间 溶解度的差异进行分离 柱操作（1 ）装柱 （2）平衡（3 ）上样 （4 ）洗涤（5）洗脱 （6 ）清洗 （7）再生洗脱方法 按操作方式 a 恒定洗脱 (isocratic elution) b 分步洗脱 (stage elution)c 梯度洗脱 (gradient elution) 逐渐改变溶剂的性质，形成一个离子强度、pH 或极性的递增梯度从而使各组分依次被洗脱 优点：减少拖尾现象按洗脱机理专一性洗脱（specific el
18、ution） 非专一性洗脱（nonspecific elution） 添加剂：乙二醇, NaCNS 、脲素、盐酸胍 洗脱体积：5 倍床体积亲和层析 亲和层析：利用生物体内存在的特异性相互作用的分子对而设计的层析方法。(1) 酶底物或抑制剂 (2) 抗原抗体。 (3) 激素受体。(4) 糖蛋白与凝集素, (5) 生物素 生物素结合蛋白等 活化: 基质（ matrix）上的化学基团是不活泼的,无法与配基直接偶联 ,通过化学反应使介质上化学基团处于活化状态。活化方法 A 溴化氰法碱性条件，与多糖上的-OH 反应导入氰酯键或亚氨碳酸酯优点: （1 ） 适用于含羟基多糖及含羟基的合成基质（2） 用于含伯
19、氨基小分子配基及伯氨基大分子配基的偶联（3）操作步骤简单,重现性好。（4）偶联条件温和缺点：（1）形成的异脲键易产生非特异性吸附（2 ）不稳定,配基易脱落（3 ）活化操作危险性大，反应后的残余液 需经处理再排放 B 环氧氯丙烷（1 ）形成的共价键稳定,配基不易落脱（2 ）自动引入手臂（3 ）有更小的非特异性吸附,（4 ）活化操作简单易行,危险性相对较小 缺点：强碱性条件反应。 C 对甲苯磺酰氯活化 （1 ）用于含羟基基质,将羟基转化为磺酰基 ,（2 ）形成稳定化学键。（3 ）在无水丙酮环境中进行。偶联配基在有机相或水相中进行 疏水层析 将疏水性基团如丁烷、辛烷、苯固定化到介质上, 这些基团会与
20、蛋白质生物大分子上的疏水区亲和 纸层析 纸层析：利用滤纸作为支持体,吸附在滤纸上的少量水分作为固定相,这是 1944 年开始出现的一种分配色谱。 纸层析是利用滤纸中含约 20%的水分作为固定相，样品点放在滤纸上，用有机溶剂展开。 影响 Rf 的因素 1 分配系数和滤纸常数 2 化学结构 3 温度 4 滤纸种类和渗透距离 5 共存物质及试液性质 薄层层析法特点1、快速作一次薄层层析需要 10 分钟至 1 小时，而纸层析则需要数小时至十几小时2、分离效率高,其每秒钟的有效塔板数比柱层析高 10100 倍3、灵敏度高,其可检测出 0.01 微克的物质，比纸层析灵敏 100 倍4、可用各种方法显色，可
21、以喷强腐蚀性的浓硫酸，可以高温灼烧。这些是纸层析办不到的 5、应用范围广 选择不同的薄层材料，可作吸附层析，分配层析，离子交换层析等。点放样品的负荷量也比纸层析大，薄层层析的操作比较方便。缺点 薄层的质量好坏，影响 Rf 的重现性 边缘的展开剂，移动速度快，出现所谓的边缘效应 色谱不易保存 影响因素 1、主要取决于被分离物质的情况 与选择固定相、流动相有关，与被分离物质在流动相、固定相的 K 有关 2、展开时温度 由于展开时间短，温度影响较小，温度低时展开速度慢，但分离效果好 3、薄层厚度 当其厚度 0.2 毫米时，厚度增加， Rf 下降速度下降。当薄板厚度增加到 0.25mm 时，活化层为
22、0.15mm 时，分离效果最好。 4、吸附剂含水量的影响 不仅对 Rf 影响较大 ，而且还影响分离原理 。吸水量较小时，原理为吸附色谱；含水量大时，则为分配色谱。 5、层吸缸中溶剂饱和度 不饱和层吸缸中展时 Rf 较大 第 6 章离子交换分离法离子交换分离法：离子交换法是通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。该方法主要依赖电荷间的相互作用，利用带电分子中的电荷的微小差异而进行分离，具有较高的分离容量。优点：分离效率高，设备简单，操作不复杂，树脂又具有再生能力，可反复使用，应用广泛。缺点：分离周期长，耗时过多离 子 交 换 剂 分 类离子交换剂：具有离子交换能
23、力的所有物质，通常指固体离子交换剂，固体离子交换剂又称为吸着离子交换剂。无机离子交换剂： 由天然的(粘土、沸石类矿物) 和合成的(合成沸石、分子筛、水合金属氧化物、多价金属酸性盐类、杂多酸盐等)化合物构成。有机离子交换剂 ：人工合成的带有离子交换功能团的高分子聚合物其中应用最为广泛的是离子交换树脂，其化学结构、类型、性质及其应用本章将作重点介绍。 离子交换树脂主要性能测定1）含水量：2)膨胀度：3)密度 4）交换容量 例、称取 1g 干树脂，置于 250mL 锥形瓶中，准确加入 0.1 mol.L-1 NaOH 标准溶液 100 mL，塞紧后振荡，放置过夜，移取上层清液 25 mL，以酚酞为指
24、示剂，用 0.1mol.L-1HCl 标液 12.5 mL 滴定至红色消失，计算树脂交换容量。解：干树脂（强酸型）与 Na+交换，剩余 NaOH 用 HCl 滴定阳离子交换树脂：4.3 离子交换的基本理论杜南理论1、树脂在水中溶胀后，树脂表面和外界溶液之间的界面可以看成是一个半透膜，膜的一边是树脂相，膜的另一边是液相。2、树脂网状上的固定离子不能透过膜，而平衡离子则可以通过膜进行扩散。3、由于树脂中的固定离子的存在，使能通过膜的可交换离子在膜的两边处于不均匀的平衡状态。离子交换的亲和力1、亲和力：离子在离子交换树脂上的交换能力称为离子交换树脂对离子的亲和力。是离子交换分离某些元素的主要依据。2、影响亲和力大小的因素： 离子的体积越大，电荷越低，静电引力越小，亲和力越小。 决定于水合离子的大小和电荷数的多少。同价的离子，其水合离子半径大，亲和力小 ,反之则大。 ).(5120.0. 1)( 1)(gmolcVgHClNaO树 脂）交 换 容 量 )(VccHClNaOH干 树 脂 质 量交 换 容 量
