Lecture2蒸馏与挥发.ppt

1,蒸馏与挥发,利用物质挥发性的差异分离共存组分。 挥发法是将气体和挥发组分从液体或固体样品中转变气相的过程，它包括蒸发、蒸馏、升华、气体发生和驱气，有时有称之为气态分离法。 蒸馏主要用于物质组分的分离提纯或制备，其它挥发法多用于分析化学中，或用于分离基体，或用于分离待测痕量组分。,2,3,一、 蒸馏,蒸馏是基于气液平衡的原理将物质的组分分离。 蒸气相的富集程度随二组分进行的相对蒸气压的大小而定。 简单的蒸馏技术只能使二组分部分分离，没有一相是纯净的。 分馏技术可将二组分分离并得到所需的纯度。,4,(一) 相对挥发度,5,可看作是一个富集因子,6,(二) 理论塔板数和芬斯克(Fenske)方程 应用分馏法分离混合物时，要选用效率适当的分馏柱。 柱的分离效果可用“理论塔板数n”表示。 一个理论塔板数相当于一次理想的蒸馏所达到的效率。 n可用实验方法测得，它等于在沸点组成图中，从开始的组成分馏到指定的组成时，所需要的蒸发冷凝的平衡次数。,7,它表示经过n+1次反复蒸发冷凝过程后的分离效果,8,(三) 应用实例 普通蒸馏法 基于物质的挥发性和沸点的差异进行分离 是最常用的制备和提纯试剂的方法 实验室中常用蒸馏法提纯盐酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸和硫酸等。,9,(1)蒸馏法提纯恒沸盐酸,10,(2)减压蒸馏提纯高氯酸,市售高氯酸的浓度为7072，接近恒沸混合物的浓度，故蒸馏后的浓度不变。 在500mL硬质玻璃蒸馏瓶中，加入250300mL分析纯高氯酸，将蒸馏瓶置于硫酸浴上加热并接好冷凝管和接受瓶。当硫酸浴温度为6080时开始用机械真空泵抽真空，将系统中压力抽至 46666666Pa时，继续升高硫酸浴温度，在140时，高氯酸开始蒸出。 维持浴温在140160,11,亚沸蒸馏技术 亚沸蒸馏是近代发展起来的蒸馏技术。该方法主要持点是用红外灯或电热丝从上方加热提纯液态物质，使液体在低于沸点条件下表面蒸发，从而避免沸腾状态下气泡自液体底部上升，使母液的雾状颗粒不致于带入馏出液中。 常用石英亚沸蒸馏器提纯水、盐酸、硝酸、高氯酸，用聚四氟乙烯亚沸蒸馏器提纯氢氟酸。,12,1加料器； 2三通活塞；3排水管；4红外线加热器； 5蒸馏液出口；6冷凝器；7益出口；8冷却水,13,14,等温或等压蒸馏 可用于制备少量的高纯盐酸和氨水。,将大约50mL浓盐酸和50mL水，分别盛于开口的容器并置于同一干燥器内、在室温的等温条件下其蒸气就扩散到水里。 放置3天后就可得到c(HCl)=10mL/L。 用这种方法提纯的盐酸，通常测定的20种元素的含量都小于109g/L 。,15,4. 利用形成恒沸混合物的蒸馏,例：乙醇与水的分离 95%乙醇5H2O，恒沸点78。 加苯作为夹带剂形成一沸点更低的的恒沸点混合物，除去5的水。,16,二、 挥发分离,两大类： (1)直接蒸馏挥发一种或一种以上的组分。 主要用于挥发性相差悬殊的组分。 (2)将各组分转化为具有不同挥发性的化合物。 在适当温度下用活性气态试剂处理、使主要组分或痕量组分可以蒸馏挥发； 用适当的方法分解样品，使有关组分转化为易挥发的化合物。 最常见的试剂是氟、氯、溴或者卤化氢等。,17,(一)痕量组分的挥发,溶液中痕量组分的挥发 在液体样品(或者通常把固体溶解成溶液)中，使痕量组分定量挥发，常用的有气流载带法、热挥发法和化学反应等方法。 挥发出来的元素或化合物，用适当的溶液吸收，冷凝或用其它捕集方法进行富集，然后进行测定。 也可直接与各种检测仪器相联接，实现试样的分解、富集分离和测定同时进行。,18,19,20,固体和熔融体中痕量组分的挥发 大约在1000或更高的温度下，于真空状态，惰性保护气或活性气体中，各种痕量元素可以在固体或熔融体样品中进行选择性挥发，挥发的化合物收集到吸收剂、冷阱或冷凝器里。 例如： 合成二氧化硅或天然石英中的Al，Be，Co，Fe，Ga，In，Mn，Ni， Sn和Ti等在氢气流中加热挥发，同时冷凝在一水冷碳吸收器上。,21,22,应用实例 氢化物发生法分离砷、锑、铋、锗、硒、铅、锡、碲 这8种元素能与氢生成共价的氢化物，在常温常压下具有挥发性，即呈气体状态。,23,24,氢化物的生成方式，现在最常用的是1972年Braman等提出的NaBH4HCl体系还原。 硼氢化钠(钾)遇酸后发生激烈水解反应，产生初生态氢，并把待测元素从高价态还原成挥发性氢化物。 BH4 3H2O HH3BO38H 3H As()AsH3,25,(2) 蒸馏挥发蒸馏硫,26,(二)主要组分的挥发 当基体的挥发性高于待测痕量组分时，挥发分离基体是可行的，但高温挥发会造成痕量组分的损失，特别是像As，B，Cr，Ge，Hg，Os，Re，Ru，Sb，Se，Sn等易挥发元素。 1. 溶液中基体成分的挥发,27,28,并不是所有元素都能在溶液中挥发,下列元素不论用哪种试剂均不挥发： Ag, Al, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cs, Cu, Fe, Ga, Hf, In, Ir, K, Li, Mg, Na, Nb, Ni , Pb, Pt, Rb, Rh, 稀土, Si, Th, U, W, Zn, Zr,29,30,31,固体和熔融体中基体成分的挥发 在真空中冷冻样品，水以升华的方式分离，称为低温冻干法或冻干法。该方法用于分离测定生物组织中的水分和水中的痕量杂质。 真空蒸馏法是提纯制备某些高纯金属，如，锌、镉、硒、汞和钠等的重要方法。这些金属可以分别在500，400，460，80和350的温度下蒸馏。,32,33,34,(三)有机基体的灰化 测定有机物料中的无机痕量组分时，通常需要把样品预先灰化，以除去有干扰的有机基体。 灰化方法： (1)干法灰化 (2)湿法消化,35,干法灰化: 在空气或氧气中使样品的有机基体燃烧。 将样品置于适当的容器中，用