§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。 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、-S02H、-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 定温度下,溶质A在水相和有机相达平衡A(水)A(有) Al有 D——分配定律.K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 =DD叫分配比,当在两相中以单一形 式存在,溶液又稀时KD=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: 例》>当|浓度较大时,12在水中以两种型体存在 2+(过)=13B=1029 2在水和04中达平衡时有 水 ,+ D 有 (c2)水[21k+11水2】+121水水 4k(1+(1水) +P] 水12()水 当H水<103moL时b=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 H++A D=∈m) HA H KS DˇHA K D C HA 水HA H+K HA 当[>Z时D=KD 有机弱酸(碱)萃取,注意溶液的lH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+ + AHA 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。 2HAC (HAc) 有 (HAC)2J 水 HAC]有 HAC E H++Ac O、(h。[Ac有+2(HA、国A+2KHAC于有 HAc水 HAC水+[Ac]水 HAC水 KDCHA (1+ 2K,KDIHAc 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 溶质A在有机相中总量 E 100 溶质A的总量 萃取分数PA在有机相中的量占总量的分数,BP×100% 残留分数:A在水相中的量占总量的分数,q=1-P 单次萃取: )有+(mn)水 分子分母同除以你, V,V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 =
DVr =1-P DV+1 DV+ E与D和r有关 当V=1时D100100 E999999150 一次萃取分析要求D>100 当D=10时 r 0.1 10 E50 90 97 增加的缺点 (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 my g-g m, g m总 〔ml qn=q1 D+1 a1B2分别为第一、二次萃取的残留量。 多次萃取的萃取率 E=(1-qn)×100%=1 "]×100% D+1
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〉10.0m含L21.00mg的水溶液,用C49mL 萃取,D=85,求一次、三次萃取的萃取率。 解:一次萃 取 D E 100 100%=98.7%0 D.+1 85×-+1 次萃取: qn q1 54×10 Dy+ 85×-+1 E1-q3100% 不是多次萃取都可达到100%,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 分离因素:S D—DD-D (初始浓度相等) 。(初始浓度不等) BB 一般lg≥6常量组分定量分离,E达99.9% lg4微量组分定量分离,E达99% 0 两种物质的最佳分离条件为。×D×Dx 即可通过调节W来满足最佳分离条件( OXDXD)2 A 例>D=10002=0.1CC=C0 =(100.120.1E=99%2=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%