分离分析化学5-1 离子交换分离法.ppt

分离分析化学5-1 离子交换分离法
离子交换树脂的基本类型

离子交换树脂按孔隙结构分凝胶型和大孔型两种。
凝胶型树脂
大孔型树脂

-1,+,多少毫克Na+？已知ArCa = ,ArNa = 。
解：Ca2+带两个正电荷，因此与阳离子交换剂发生离子交换时，1mol交换下来2molH+；而Na+带一个正电荷，因此与阳离子交换剂发生的是等物质的量的交换。
吸附钙的质量
mCa = 1/2××× = (mg)
吸附钠的质量
mNa = ×× = (mg)

离子交换的热力学过程
离子交换动力学过程
离子交换层析理论
离子交换分离方式

平衡常数（选择系数）

分别表示离子交换剂中两种离子的浓度；
分别表示溶液中两种离子的浓度。
一定条件下，K值的大小表示离子交换剂对B离子的交换能力的强弱，既树脂对离子亲和力的大小。
某离子Bn+和离子交换剂进行交换反应达到平衡后， Bn+ 离子在离子交换剂相浓度和液相中浓度之比值称为该离子的分配系数
分配系数D
分离因子α
两种离子的分配系数之比
H+式离子交换剂，与100mL --1Ca2+的溶液一起震荡，计算交换达到平衡时，钙残留于溶液中的百分率．已知交换平衡常数Kc= ．-1表示，-1表示，-1。
解：Ca2+带两个正电荷，因此与阳离子交换剂发生离子交换时，1mol交换下来2molH+，假定大部分Ca2+都进入离子交换剂，设Ca2+和H+在交换剂和溶液中的浓度分别为[Ca2+]r,[H+]r,[Ca2+],[H+]。
交换剂中[H]r为
[H+]r = (×-×100×2)/ = (mmol)
溶液中的H+浓度为
[H+] = +2× = (-1)
已知交换平衡常数Kc= ，即
Kc= [Ca2+]r [H+]2/[Ca2+][H]2r =
Ca2+在交换剂相和溶液相间的分配系数Kd 为
Kd =[Ca2+]r /[Ca2+] = Kc[H]2r /[H+]2 = ×()2/()2 = ×103
溶液体积为100mL，，因此残留于溶液中Ca的百分率为
溶液中钙／交换剂上钙　＝　1×100/（×103×） = 1/148
钙残留在溶液中百分率　＝　1/(148+1) ×100% = %
交换的选择性
离子半径
离子半径小，水合离子半径大，其亲和力小；
弱酸性阳离子交换剂中交换基团上的静电场引力强，它将和水分子竞争阳离子，结果它从水合离子中夺取阳离子并与之结合,离子裸半径最小的离子结合能最大,离子交换亲和力最大
强酸性阳离子交换剂中交换基团上的静电场引力较弱, 水合离子最小的离子结合能最大,离子交换亲和力最大。
离子化合价
离子交换剂与各种水合离子的结合力是与离子的电荷量成正比，所以，离子所带电荷增加，亲和力强，离子交换剂的选择性高。
交换的选择性
交换的选择性
离子交换剂的交联度
当交联度增加时，离子交换剂的膨胀度降低，水的含量也降低。结果，离子交换剂相的浓度增加。
对于无机离子交换，当交联度增加时，使平衡常数k增大，选择性提高。
对于有机离子交换，对交联度较低的离子交换剂具有正常的亲和力顺序，但是，对交联度高的交换剂，由于空间位阻作用，这种顺序就反转过来。
交换的选择性
离子交换剂与样品的分子间力
某种离子与离子交换剂的活性基团形成分子间力的能力越强，这种离子对离子交换剂的亲和力也越强，选择性高。
阳离子交换剂对有机碱的选择性是pKb愈大，亲和力愈大。
阴离子交换剂对于有机酸的选择性为pKa愈大，亲和力愈大。这是由于离子交换剂对有机酸或有机碱存在着较强的分子间吸引力，有机酸、碱愈弱，有机酸、碱分子存在愈多，交换亲和力就愈大。
交换的选择性
溶液中有机溶媒