吉林大学：《化学分析》课程教学资源（课件讲稿）第六章 分析化学中常用的分离方法（2/3）§6-3 溶剂萃取分离法

§6-3溶剂萃取分离法 沉淀分离法是将某组分从液相转入固相的过程。 溶剂萃取分离法是用一种有机溶剂，把某组分从一个液相 (水相)转移到互不相溶的另一个液相（有机相）的过程。 一、基本原理 1.萃取过程的本质 亲水性：易溶于水而难溶于有机溶剂的性质。金 属离子在水中形成水合离子，具有亲水 性，亲水基团有-OH、-S0H、-NH2 疏水性：难溶于水而易溶于有机溶剂的性质。 疏水基团有烷基、卤代烷、芳香基 (苯基、萘基等)。 萃取过程的本质是将物质由亲水性变为疏水性的过程

§6-3 溶剂萃取分离法 沉淀分离法是将某组分从液相转入固相的过程。 溶剂萃取分离法是用一种有机溶剂，把某组分从一个液相 (水相)转移到互不相溶的另一个液相（有机相）的过程。 一、基本原理 1.萃取过程的本质 亲水性：易溶于水而难溶于有机溶剂的性质。金 属离子在水中形成水合离子，具有亲水 性，亲水基团有- OH、-SO3H、-NH2。 疏水性：难溶于水而易溶于有机溶剂的性质。 疏水基团有烷基、卤代烷、芳香基 （苯基、萘基等）。 萃取过程的本质是将物质由亲水性变为疏水性的过程

2、分配系数和分配比 一定温度下，溶质A在水相和有机相达平衡A 孔（有） ，一分配定律.叫分配系数，只与温度有关。 [A] 分配定律适用条件： (1)稀溶液，此时可用浓度代替活度。 (2)A在两相中均以单一形式存在，无其它副反应。 (C)有=D D叫分配比，当在两相中以单一形 (Ca)求 式存在，溶液又稀时K,D

2、分配系数和分配比 一定温度下，溶质A在水相和有机相达平衡 A(水) A(有) D [A] [A] = K 水 有 ——分配定律. KD叫分配系数，只与温度有关。 分配定律适用条件： （1）稀溶液，此时可用浓度代替活度。 （2）A在两相中均以单一形式存在，无其它副反应。 D c c = 水 有 ( ) ( ) A A D 叫分配比，当在两相中以单一形 式存在，溶液又稀时 KD=D

(1)在水相中络合，非单一形式存在： 当I浓度较大时，【2在水中以两种型体存在 12+(过)=l3P=102.9 I2在水和CCl4中达平衡时 有 水 1+I= D=(C)u []省 []有 (G)永]k+l]k]*+]]* []有 =K1+0门 []水(1+]水) C,* 当水<103mol/L时KD=D

(1) 在水相中络合，非单一形式存在： 当I-浓度较大时，I2在水中以两种型体存在 I2+I-（过）=I3- β =102.9 I2在水和CCl4中达平衡时 水 水 水 水 有 水 水 水 有 水 水 有 水 有 I (I ) D D 2 2 2 2 2 2 3 2 I I 2 2 2 1 [I ] 1 [I ] (1 [I ] ) [I ] [I ] [I ] [I ] [I ] [I ] [I ] [I ] ( ) ( ) − = + = + = + = + = = − − − − β β α β K K c c D 当[I-]水<10-3 mol/L 时 KD=D I2 水 有 I3- I2+ I- β

(2) 如果A为有机酸，在水中发生离解 HA 有 水 HA H++A D=五= H+K。 6 A 当[H]>时 D=KD 有机弱酸（碱）萃取，注意溶液的H值

(2) 如果A为有机酸，在水中发生离解 [ ] [ ] [ ] a D HA D HA HA H K H K K HA (c ) (c ) D + = = = = + + δ HA δ [ ] HA 水 有 水 有 当[H+]>Ka 时 D=KD 有机弱酸(碱)萃取，注意溶液的pH值。 HA H+ + A￾HA 有水

(3)A在有机相中聚合 如HAc在苯中以二聚体形式存在，在水中发生离解。 K 2HAc (HAc)2 有 [HAcl直=K2 水 [HAc]有 HAc 之 H++Ac D- G)有_[HAc]有+2HAc2]车_[HAc]有+2KHAc有 Cae)水 [HAc]+[Ac HAc]本 =KDOHAC(1+2K2KD[HAC]) D除与一些常数有关外，还与酸度、溶质的浓度等 有关，D不是一个常数

(3) A在有机相中聚合 如 HAc在苯中以二聚体形式存在，在水中发生离解。 2 2 2 [HAc] [(HAc) ] = K 有 有 (1 2 [HAc] ) [HAc] [HAc] 2 [HAc] [HAc] [Ac ] [HAc] 2[(HAc) ] ( ) ( ) D HAc 2 D HAc 2 2 2 HAc HAc 水 水 有 有 水 水 有 有 水 有 K K K δ K c c D = + + = + + = = − δ D 除与一些常数有关外，还与酸度、溶质的浓度等 有关，D 不是一个常数。 2HAc （HAc）2 K2 HAc H++Ac- 有 水

3、萃取率 表示萃取的完全程度 E= 溶质A在有机相中总量 x100% 溶质A的总量 萃取分数P:A在有机相中的量占总量的分数，FP×100% 残留分数gA:A在水相中的量占总量的分数， 9e1-P 单次莘取： (m)有 (cx)有'有 (mA)有+(ma)永 (CA)有'有+(ca)本Y水 分子分母同除以()水V*,令 V箱=飞，称相比

3、萃取率 表示萃取的完全程度 萃取分数 PA：A在有机相中的量占总量的分数，E=PA×100% 残留分数 qA：A在水相中的量占总量的分数， qA=1-PA 单次萃取： 有 有 水 水 有 有 有 水 有 c V c V c V m m m ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) A A A A A A + = + Vr V V = 水 分子分母同除以 有 (cA)水V水 ，令 , Vr称相比 100% A A × 溶质 的总量 溶质 在有机相中总量 E =

DV PF DV+1 9h=1-Ph= DV+1 E与D和r有关 当V=1时 D 1000 100 10 1 E99.9 99 91 50 一次萃取分析要求D>100 当D=10时 r 0.1 1 10 E 50 90 97 增加片的缺点 (1)A到有机相中浓度稀了 (2)有机溶剂消耗量大 因此可采取在有限溶剂下多次萃取的办 法

PA= r 1 r DV + DV 1 1 DVr + qA=1-PA= E 与D和Vr有关 当Vr=1时 D 1000 100 10 1 E 99.9 99 91 50 一次萃取分析要求 D > 100 当D=10时 Vr 0.1 1 10 E 50 90 97 增加 Vr 的缺点 (1) A到有机相中浓度稀了 (2) 有机溶剂消耗量大 因此可采取在有限溶剂下多次萃取的办 法

固定V 41=qA= m q2= m意 m总 9=g=p+ 分别为第一、二次萃取的残留量。 多次萃取的萃取率 E=-giowwn-on+rxiow

固定Vr m总 m q q 1 1 = A = n n DV q q ) 1 1 ( r n 1 + = = ) ] 100% 1 1 (1 ) 100% [1 ( r × + = − × = − n n DV E q m1 m2 分别为第一、二次萃取的残留量。 多次萃取的萃取率 2 A 总 1 A 总 2 2 q m m q m m q = = =

例>10.0mL含I21.00mg的水溶液，用cC149mL 萃取，D85，求一次、三次萃取的萃取率。 解： 一次萃 9 取： E= DV. 85× ×100%= 10 ×100%=98.7% DV,+1 9 85× +1 10 三次萃取： .=g=(+= 八85 =5.4×10 10 E1-9%≈100% 不是多次萃取都可达到100%，E只能达到一个极 值

5 3 3 r 3 1 5.4 10 1 10 3 85 1 ) 1 1 ( − = ×             × + = + = = DV q n q 10.0 mL 含 I 2 1.00 mg 的水溶液，用CCl 4 9 mL 萃取， D=85，求一次、三次萃取的萃取率。 100 % 98.7 % 1 10 9 85 10 9 85 100 % 1 r r × = × + × × = + = DV DV E 解： 一次萃 取： 三次萃取： E=1- q3 ≈ 100% 不是多次萃取都可达到100%，E只能达到一个极 值

4、两种物质的分离 A,B两种物质对同一种溶剂的分配比为D,和A 分离因素： S= De (初始浓度相等) 0 S= DeCp (初始浓度不等) 一般1g26 常量组分定量分离，E达99.9% 1g4 微量组分定量分离，E达99% 两种物质的最佳分离条件为 C至xn,xn,x=引 即可通过调节4来满足最佳分离条件 D1000 0.1C0=C8 K=(1000x0.1)-1/2=0.1E99%-1%

4、两种物质的分离 A, B两种物质对同一种溶剂的分配比为 DA 和 DB 分离因素： （初始浓度相等 ） （初始浓度不等 ） B A D D S = o B B o A A D C D C S = 一般lg S≥6 常量组分定量分离，E 达99.9% lg S≥4 微量组分定量分离，E 达99% 两种物质的最佳分离条件为 即可通过调节 Vr来满足最佳分离条件 1 2 r 0 B A A 0 B × D × D × V = C C 2 1 0 B A A 0 B ( ) − × D × D C C DA=1000 DB=0.1 CA O = CB O Vr=(1000 ×0.1)-1/2=0.1 EA= 99% EB=1%