沉淀与共沉淀课时课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,.,对分离的要求,：,1,）干扰组分应减小至不再干扰被测组分的测定；,2,）被测组分在分离过程中的损失要小到可以不计。,被测组分,A,的回收率（,R,A,）：,A,为主要组分：,R,A,99.9%,A,在,1%,：,R,A,99%,A,为微量组分：,R,A,95%,或更低,第1页/共47页,.A为主要组分：RA99.9%第1页/共47页,1,气液分离,：,挥发和蒸馏,液液分离,螯合物萃取,离子缔合物萃取,三元络合物萃取,支撑型液膜,乳状液型液膜,生物膜,萃取分离,液膜分离,其他分离方法,：,萃淋树脂、螯合树脂、,泡沫,浮选,分离分析法：气相色谱法，,液相色谱法,、,电泳分析法,分 离 方 法,固液分离,沉淀分离,离子交换分离,氢氧化物：,NaOH,、,NH,3,硫化物：,H,2,S,有机沉淀剂：,H,2,C,2,O,4,阳离子交换树脂,阴离子交换树脂,固相萃取,气固分离,-,超临界流体萃取,第2页/共47页,气液分离：挥发和蒸馏液液分离螯合物萃取支撑型液膜萃取分离 液,2,第一章,沉淀与共沉淀分离法,第3页/共47页,第一章 沉淀与共沉淀分离法第3页/共47,3,沉淀,从液相中产生一个可分离的固相的过程，或指从过饱和溶液中析出的难溶物质。,沉淀作用表示一个新的凝结相的形成过程，或由于加入沉淀剂使某些离子成为难溶化合物而沉积的过程。,产生沉淀的化学反应称为沉淀反应。,第4页/共47页,沉淀从液相中产生一个可分离的固相的过程，或指从过饱和溶液中析,4,溶度积常数,：,物质的沉淀和溶解是一个平衡过程，通常用溶度积常数,K,SP,来判断难溶盐是沉淀还是溶解。溶度积常数是指在,一定温度,下，在难溶电解质的,饱和溶液,中，组成沉淀的各离子浓度的乘积为一常数。各种难溶盐有不同的溶解度，通过测定难溶盐在纯水中的溶解度，便可以算出溶度积。它决定了从溶液中可分离出组分的限度,，,这在分析化学上经常应用,第5页/共47页,溶度积常数：物质的沉淀和溶解是一个平衡过程，通常用溶度积常数,5,沉淀的结构类型：可分为晶形沉淀和非晶形沉淀两大类。非晶形沉淀又称为无定形沉淀或胶状沉淀,如硫酸钡是典型的晶形沉淀，,Fe,2,O,3,nH,2,O,是典型的非晶形沉淀,它们之间虽无绝对界限，但仍有明显差异。晶形沉淀颗粒大，直径约在,0.1,1,微米之间，内部排列较规则，结构紧密，易于沉降和过滤；非晶形沉淀颗粒很小，其直径通常小于,0.02,微米，没有明显的晶格，排列杂乱，结构疏松，体积庞大，易吸附杂质，难以过滤，也难以洗干净。,第6页/共47页,沉淀的结构类型：可分为晶形沉淀和非晶形沉淀两大类。非晶形沉淀,6,沉淀的形成过程很复杂，至今尚不完全了解沉淀形成的机理。实验证明，沉淀和颗粒的类型、大小，既取决于物质的本性，又取决于沉淀的条件。,沉淀条件,：在实际工作中，必须根据不同的沉淀类型选择不同的沉淀条件，以获得合乎要求的沉淀。对于晶形沉淀，主要是创造条件以生成较大的晶粒，避免形成能穿透滤纸的微小结晶。对于无定形沉淀，主要是加速沉淀微粒凝聚、防止形成胶体溶液，力争获得含水少、结构较紧密的沉淀,第7页/共47页,沉淀的形成过程很复杂，至今尚不完全了解沉淀形成的机理。实验证,7,什么是共沉淀？,当沉淀从溶液中析出时，溶液中的某些原本可溶的组分被沉淀载带而混杂于沉淀中，这种现象称为,共沉淀现象,。,共沉淀现象是玷污沉淀的主要因素。在重量分析中，总是设法减少共沉淀。但是共沉淀分离法却是富集痕量组分的有效方法之一。这是利用溶液中主沉淀物（称为载体或搜集剂）析出时将共存的某些微量组分载带下来而得到分离的方法。,例如，在痕量,Ra,存在下，将硫酸钡沉淀时，几乎可载带下来所有的,Ra,2+,第8页/共47页,什么是共沉淀？当沉淀从,8,共沉淀的产生,表面吸附,。,由于沉淀表面的离子电荷未达到平衡，它们的残余电荷吸引了溶液中带相反电荷的离子。这种吸附是有选择性的：首先吸附晶格离子；其次，凡与晶格离子生成的盐类溶解度越小的离子，就越容易被吸附；离子的价数愈高，浓度愈大，则愈容易被吸附。升高溶液温度，减小沉淀的表面积，可减小吸附。,包藏,。,在沉淀过程中，如沉淀剂较浓，又加入过快，则沉淀颗粒表面吸附的杂质离子来不及被主沉淀的晶格离子取代，就被后来沉积上来的离子所覆盖，以至杂质离子陷入沉淀的内部，称为包藏，又叫吸留。由包藏引起的共沉淀也遵循表面吸附规律。,生成混晶,。,如果晶形沉淀晶格中的阴、阳离子被具有相同电荷的、离子半径相近的其他离子所取代，就形成混晶。,第9页/共47页,共沉淀的产生表面吸附。由于沉淀表面的离子电荷未达到平衡，它,9,共沉淀分离法的历史及优势,一种古老的分离方法,为放射化学发展作出了巨大贡献,后来出现了许多更优秀的分离方法，如萃取，离子交换法等,但是由于方法简便，实验条件易于满足，共沉淀分离法在微量元素或放射性核素分析中仍应用广泛。,镭的发现,第10页/共47页,共沉淀分离法的历史及优势一种古老的分离方法镭的发现第10页/,10,居里夫妇发现镭时就采取了共沉淀分离法中的分级结晶技术。,镭的发现,返回,第11页/共47页,居里夫妇发现镭时就采取了共沉淀分离法中的分级结晶技术。镭的发,11,良好的选择性,定量性，能定量沉淀微痕量物质,不干扰测定（或者至少易被除去或掩蔽）,便于与母液分离，易洗涤和过滤,共沉淀效率高,应具有以下特点：,共沉淀分离法中所使用的常量沉淀物质叫做载体（也称共沉淀剂）,第12页/共47页,良好的选择性应具有以下特点：共沉淀分离法中所使用的常量沉淀物,12,混晶共沉淀,吸附共沉淀（包藏，吸留）,形成单质晶核的共沉淀,形成化合物的共沉淀,共沉淀分离法按使用载体的不同可分为无机共沉淀和有机共沉淀两大类，另外还有盐析法,无机共沉淀：,按其作用机理，可分为以下几类：,NEXT,第13页/共47页,混晶共沉淀共沉淀分离法按使用载体的不同可分为无机共沉淀和有机,13,有机共沉淀（简介）,有机共沉淀剂可用强酸强氧化剂破坏，或用灼烧挥发，易消除干扰,选择性高,载体分子量大，富集效率高,有机共沉淀剂的显著优点,NEXT,第14页/共47页,有机共沉淀（简介）有机共沉淀剂可用强酸强氧化剂破坏，或用灼烧,14,（一）利用大分子胶体凝聚作用,常用丹宁（,C,76,H,52,O,46,）,，辛可宁（,C,19,H,22,N,2O,）,，动物胶等,（二）以离子络合物形成共沉淀,常用阴离子有：卤离子，,SCN,-,，,阳离子：甲基紫，罗丹明,例如，可在酸化的海水中加入甲基紫和,NH,4,SCN,，可定量沉淀低至,0.2,微克的铀。,有些载体的共沉淀效果类似于萃取且不与共存离子反应，叫做惰性共沉淀剂（固体萃取剂）。其沉淀效果好,固体萃取,返回,第15页/共47页,（一）利用大分子胶体凝聚作用常用丹宁（C76H52O46）,15,生物大分子的沉淀分离,中性盐沉淀（盐析法）,：,各种蛋白质和酶的分离纯化,有机溶剂沉淀：,蛋白质和酶、多糖、核酸以及生物小分子的分离纯化,选择性沉淀（热变性沉淀和酸碱变性沉淀）：,除去某些不耐热的和在一定,pH,值下易变性的杂蛋白,等电点沉淀,：,氨基酸、蛋白质及其他两性物质的沉淀，但此法单独应用较少，多与其他方法结合使用,有机聚合物沉淀：,是发展较快的一种新方法，主要使用,PEG,聚乙二醇（,Polyethyene glycol,）作为沉淀剂,第16页/共47页,生物大分子的沉淀分离中性盐沉淀（盐析法）：各种蛋白质和酶的分,16,中性盐沉淀（盐析法）,在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程称为,“,盐析,”,。除了蛋白质和酶以外，多肽、多糖和核酸等都可以用盐析法进行沉淀分离，,20,40,饱和度的硫酸铵可以使许多病毒沉淀，,43,饱和度的硫酸铵可以使,DNA,和,rRNA,沉淀，而,tRNA,保留在上清,盐析法应用最广的还是在蛋白质领域，已有八十多年的历史，其突出的优点是：,成本低，不需要特别昂贵的设备。操作简单、安全。对许多生物活性物质具有稳定作用。,第17页/共47页,中性盐沉淀（盐析法）在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的,17,中性盐沉淀蛋白质的基本原理,蛋白质和酶均易溶于水，因为该分子的,COOH,、,NH,2,和,OH,都是亲水基团，这些基团与极性水分子相互作用形成水化层，包围于蛋白质分子周围形成,1nm,100nm,颗粒的亲水胶体，削弱了蛋白质分子之间的作用力，蛋白质分子表面极性基团越多，水化层越厚，蛋白质分子与溶剂分子之间的亲和力越大，因而溶解度也越大。,亲水胶体在水中的稳定因素有两个：即电荷和水膜。,因为中性盐的亲水性大于蛋白质和酶分子的亲水性，所以加入大量中性盐后，夺走了水分子，破坏了水膜，暴露出疏水区域，同时又中和了电荷，破坏了亲水胶体，蛋白质分子即形成沉淀。,第18页/共47页,中性盐沉淀蛋白质的基本原理蛋白质和酶均易溶于水，因为该分子的,18,中性盐的选择,常用的中性盐中最重要的是,（,NH,4,）,2,SO,4,，因为它与其他常用盐类相比有十分突出的优点：,溶解度大,：尤其是在低温时仍有相当高的溶解度，这是其他盐类所不具备的。由于酶和各种蛋白质通常是在低温下稳定，因而盐析操作也要求在低温下（,0,4,）进行。在,0,时,，（,NH,4,）,2,SO,4,仍有,70.6,的溶解度，远远高于其它盐类,分离效果好,：有的提取液加入适量硫酸铵盐析，一步就可以除去,75,的杂蛋白，纯度提高了四倍。,不易引起变性,，有稳定酶与蛋白质结构的作用。有的酶或蛋白质用,2,3mol/L,的（,NH,4,）,2,SO,4,保存可达数年之久,价格便宜，废液不污染环境,第19页/共47页,中性盐的选择常用的中性盐中最重要的是（NH4）2SO4，因为,19,盐析的操作方法,最常用的是固体硫酸铵加入法,。欲从较大体积的粗提取液中沉淀蛋白质时，往往使用固体硫酸铵，加入之前要先将其研成细粉不能有块，要在搅拌下缓慢均匀少量多次地加入，尤其到接近计划饱和度时，加盐的速度更要慢一些，尽量避免局部硫酸铵浓度过大而造成不应有的蛋白质沉淀。,第20页/共47页,盐析的操作方法最常用的是固体硫酸铵加入法。欲从较大体积的粗提,20,各种饱和度下需加固体硫酸铵的量可由文献中查出。硫酸铵浓度的表示方法是以饱和溶液的百分数表示，称为百分饱和度。,第21页/共47页,各种饱和度下需加固体硫酸铵的量可由文献中查出。硫酸铵浓度的表,21,盐析的影响因素,蛋白质的浓度：,通常高浓度的蛋白质用稍低的硫酸铵饱和度即可将其沉淀下来，但若蛋白质浓度过高，则易产生各种蛋白质的共沉淀作用，除杂蛋白的效果会明显下降。对低浓度的蛋白质，要使用更大的硫酸铵饱和度，共沉淀作用小，分离纯化效果较好，但回收率会降低。,第22页/共47页,盐析的影响因素 蛋白质的浓度：通常高浓度的蛋白质用稍低,22,pH,值对盐析的影响,：,蛋白质所带净电荷越多，它的溶解度就越大。改变,pH,值可改变蛋白质的带电性质，因而就改变了蛋白质的溶解度。远离等电点处溶解度大，在等电点处溶解度小，因此用中性盐沉淀蛋白质时，,pH,值常选在该蛋白质的等电点附近。,第23页/共47页,pH值对盐析的影响：蛋白质所带净电荷越多，它的溶解度就越,23,温度的影响：,对于蛋白质、酶和多肽等生物大分子，在高离子强度溶液中，温度升高，它们的溶解度反而减小。在低离子强度溶液或纯水中蛋白质的溶解度大多数还是随浓度升高而增加的。,在一般情况下，对蛋白质盐析的温度要求不严格，可在室温下进行。,但对于某些对温度敏感的酶，要求在,0,4,下操作，以避免活力丧失。,第24页/共47页,温度的影响：对于蛋白质、酶和多肽等生物大分子，在高离子强,24,有机溶剂沉淀法,其沉淀作用的原理,主要是降低水溶液的介电常数，溶剂的极性越大，介电常数越大，因而向溶液中加入有机溶剂能降低溶液的介电常数，减小溶剂的极性，从而削弱了溶剂分子与蛋白质分子间的相互作用力，增加了蛋白质分子