有機共沉澱劑

有機共沉澱劑

有機共沉澱劑具有較高的選擇性,得到的沉澱較純淨。沉澱通過灼燒即可除去有機共沉澱劑而留下待測定的元素。由於有機共沉澱劑具有這些優越性,因而它的實際套用和發展,受到了人們的注意和重視。

發展過程

在沉澱分離中,凡化合物未達到溶度積,而由於體系中其他難溶化合物在形成沉澱時引起該化合物同時沉澱的現象稱為共沉澱,如果這裡所析出的難溶化合物是被分離組分的話,那么共沉澱現象便是污染沉澱的主要因素,共沉澱現象則必須加以克服。以溶液中一種沉澱(這種沉澱稱為載體)析出的同時,將共存於溶液中的某些微量組分一起沉澱下來的方法,稱作為共沉澱分離法。

眾所周知,沉澱分離的方法只適用於常量組分的分離,對於微量元素的分離和富集,則必須用微量組分分離、富集的方法進行,而共沉澱方法便是適用於大量成分中的一些微量元素分離、富集的有效方法之一。例如海水中的微量元素測定是分析化學中的難題之一,這是因為海水是由五十種以上的元素所組成的複雜鹽溶液,在含量如此低的溶液中,這些元素的量是難以用光度法、極譜法、光譜法等手段進行直接測定的。為了克服這種困難,可以在測定前套用共沉澱方法富集被測元素,然後再配合套用其他方法(如光譜法等)進行含量測定,這便是共沉澱分離、富集方法套用實例。

在共沉澱分離方法中使用的共沉澱劑,有無機共沉澱劑和有機共沉澱劑兩類。近二十年來,隨著有機試劑的發展,有機共沉澱劑的套用資料逐漸積累,為解決許多生產實踐中的具體問題(如天然水、濃鹽溶液、礦石,無機材料,金屬以及高純物質等對象中的微量組分的分離、富集和測定)提供了有效而簡捷的方法,迄今至少有五十種以上離子的有機共沉澱劑已被研究。

分類

利用有機共沉澱劑進行分離和富集的作用,大致可分為兩種類型。

1、利用膠體的凝聚作用。例如,在硝酸介質中,HWO膠體帶正電荷,加入帶負電荷的丹寧膠體,則發生膠體的凝聚作用,使大部分的鎢酸被沉澱下來。還有少量帶負電荷的HWO膠粒,仍留在溶液中。此時再加入一種丹寧型的共沉澱劑辛可寧,它是一種含氨基的生物鹼,在酸性條件下,以R-NH的狀態存在。加入後,由於發生膠體凝聚作用,使少量的鎢酸膠體並沉澱析出。

2、利用固體萃取劑的萃取作用。有機沉澱劑與金屬離子可以形成螯合物或締合物沉澱。但是,當金屬離子的濃度甚低時,則沉澱難以析出。對此,可以設法使溶液中形成一種固體萃取劑,使之與螯合物或締合物發生共沉澱作用,從而一起析出。例如,痕量Ni與丁二酮肟生成很少量的丁二酮肟鎳螯合物分散在溶液中,若加入丁二酮肟二烷酯的酒精溶液(丁二酮肟二烷酯難溶於水),則析出固體的丁二酮肟二烷酯(載體),丁二酮肟鎳便被共沉澱出來。這裡丁二酮肟二烷酯只起載體的作用,並未與Ni及其螯合物發生反應。因此,稱為“惰性共沉澱劑”,常用的惰性共沉澱劑還有α-萘酚、酚酞等。

優點

有機共沉澱劑的優點主要有三個方面:

1、有效性。即使當被分離或被富集濃縮的對象的含量低至1*10克/毫升甚至更低的情況下,套用有機共沉澱劑往往得到滿意的效果。

2、有機共沉澱劑的選擇性較好,在共沉澱過程中幾乎完全不會吸附不相干的離子,經共沉澱分離後在與作為載體的被沉澱離子的相對含量提高的同時,則與其他離子實現了有效的分離。

3、利用有機共沉澱法所得到的沉澱不易被污染,通常只需在馬弗爐中灼燒後便可將有機載體從沉澱中除去,操作比較簡便,正是由於這樣,近年來有機共沉澱劑的套用和研究更引入注意。

共沉澱機理

有機共沉澱實質上是在其溶液中由於加入某種共沉澱劑後形成難溶沉澱,這種沉澱具有誘導痕量元素沉澱析出的能力,只是被共沉澱的痕量元素(離子)絕不是以簡單離子的形態進入載體的,而必須首先轉變成一定形態的化合物後才能得以共沉澱,因此,有機共沉澱劑的選擇原則取決於被共沉澱的離子在共沉澱時所呈現的化合物形態和性質。一般來說,這些化合物必須符合三個基本要求:即溶解度小、難離解和在所生成的化合物分子中具有一個較大的有機基團。這類化合物大致可以分為以下三種形式:

1、締合物的形式。某些離子能與中性絡合劑或陰離子配位體形成穩定的絡離子,這種絡離子能與帶有相反電荷的有機體生成難溶鹽形式的離子締合物,進入具有相似結構的載體而被共沉澱析出,例如鈽和鉈的共沉澱便是如此。

2、生成螯合物的形式。金屬離子大都具有與螯合劑形成螯合物的能力,許多離子便能以金屬螯合物的形式進入載體而被共沉澱,這種螯合物既可以是不溶於水的,也可以是水溶性的,只是凡生成溶於水的螯合物在共沉澱時需要加入憎水性有機陽離子,如二苯胍等形成呈電中性的離子締合物,然後隨著過量的有機試劑,或者隨著加入的惰性共沉澱劑(如萘酚,酚酞等)析出時被共沉澱帶下,例如可溶於水的金屬偶氮胂鹽的共沉澱機理便是如此,水溶性的螯合物與兩份二苯胍首先形成中性的締合物後,再被過量的螯合劑與二苯胍形成的締合物所其沉澱。

3、以膠體質點或水解聚集陽離子形式。這類共沉澱劑與金屬離子間並不形成固定形式的化合物,而可理解形成“膠體化學機理”的共沉澱,作為這類共沉澱劑套用的例子是丹寧和一些鹼性染料等,共沉澱現象在形式上相似於溶劑萃取,惟液相換作為固體,有人跚曾對此進行了進一步的研究,表明影響這些金屬螯合物與有機共沉澱劑如萘酚或酚酞等惰性載體進行共沉澱的因素,與影響它們溶劑萃取的因素極為相似,如果很好地被氯仿等有機溶劑萃取的金屬螯合物常常亦能很好地隨著某些有機載體沉澱共沉澱帶下。

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