第二章-第五节---酸性络合和螯合萃取----化学与化学工程-分离技术-教学课件

第五节酸性络合和螯合萃取,一、螯合萃取螯合萃取剂的特点：多官能团的有机弱酸，其结构中含有两种官能团。酸性官能团OH配位官能团,（一）螯合萃取平衡,螯合萃取的总反应可表示为：,Mn+nHA（有）MAn（有）+nH+,萃取平衡常数为：,例如，从含NaCl的HCl溶液中用PMBP的甲苯溶液萃取Th4的反应可表示为：Th4+4HA(有)ThA4(有)+4H+萃合物ThA4的结构为：,PMBP:1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮,用HL萃取金属离子M，有如下平衡,1,2,3,4,螯合萃取的总反应平衡由下列各种平衡组成：(1)螯合萃取剂在两相间的分配平衡：(2)螯合萃取剂在水相中的离解平衡：,(4)螯合物在两相间的分配平衡：,(3)被萃取金属离子与螯合剂阴离子在水相中的络合平衡：,讨论：（1）假定在有机相中金属离子仅以中性螯合物MAn形式存在，且没有其他副反应，在水相中Mn+不发生其他络合、水解和聚合等副反应。（2）Kex的数值随萃取剂的种类，有机溶剂的性质和金属离子的不同而各有差异。,将以上平衡式整理之后得到总式：,若当Mn+在水相中仅生成一种螯合物MA，且一旦生成即被萃入有机相中，则：,螯合物的分配系数,螯合物的稳定常数,螯合剂的离解常数,螯合剂的分配比,（二）影响螯合萃取的因素螯合剂和螯合物的性质螯合物的稳定常数n越大，则萃取分配比越大。螯合物在两相中的分配系数KD越大，则萃取分配比越大。螯合剂在两相中的分配系数KD(HA)越小，则萃取分配比越大。螯合剂的离解常数Ka越大，即酸性越强，则萃取分配比越大。小结：选用酸性强、较易溶于水的螯合萃取剂有利于金属螯合物的形成，有利于提高萃取率。,水相酸度的影响由于螯合剂是弱酸，因此萃取率与水相的酸度关系很大，这是螯合萃取的突出特点。lgD=lgKex+nlgHA有+npH讨论：1）对某一定的螯合萃取体系，当HA有一定，则lgDnpH。2）pH每增加一个单位，D就增加10n倍，n为金属离子的价数。（考虑当n=1或2时的具体情况？）,Kex,半萃取pH值的概念对一定的螯合萃取体系，分配比D1时所对应的pH值称为半萃取pH值，以pH1/2表示。可得到：分析：1）一个萃取体系HA有一定时，pH1/2值决定于金属离子的价数n和萃取平衡常数Kex。2）价态相同的金属离子，Kex越大，pH1/2越小，该离子就越容易被萃取。,螯合剂浓度的影响,分配比和有机相中螯合剂浓度的n次方成正比，所以有时可以通过提高螯合剂的浓度来提高萃取率。一般萃取剂的浓度总是过量的。但在实际工作中，考虑螯合剂浓度的提高不如pH值的提高来得方便有利，因螯合剂浓度增加10倍，仅相当于pH值升高一个单位。在实际工作中，提高一个pH单位是容易达到的，而再增加10倍螯合剂的用量，在经济上将难以允许。,4稀释剂的影响许多与水不相混溶的溶剂，如氯仿、四氯化碳、苯、环己烷、甲苯、甲基异丁基酮等都常用于螯合萃取的稀释剂。溶剂不同，将对两个常数值KD(HA)和KD都有影响。一般说来，其他实验条件相同，改变溶剂种类使KD增加，KD(HA)也将增加。KD使分配比增大但KD(HA)却使分配比降低。,小结,螯合剂和螯合物的性质选用酸性强、较易溶于水的螯合萃取剂有利于金属螯合物的形成，有利于提高萃取率。水相酸度的影响pH每增加一个单位，D就增加10n倍。螯合剂浓度的影响4.稀释剂的影响,习题试剂（HR）与某金属离子M形成MR2后而被有机溶剂萃取，反应的平衡常数即为萃取平衡常数，已知K=KD=0.15。若20.0mL金属离子的水溶液被含有HR为2.010-2molL-1的10.0mL有机溶剂萃取，计算pH=3.50时，金属离子的萃取率。M+2HR有=MR2有+2H+萃取平衡常数为,分配比为,萃取率,习题2.现有0.1000molL-1某有机一元弱酸（HA）100mL，用25.00mL苯萃取后，取水相25.00mL，用0.02000molL-1N