lecture2蒸馏与挥发

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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。12一、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。3(一)相对挥发度4α可看作是一个富集因子5(二)理论塔板数和芬斯克(Fenske)方程应用分馏法分离混合物

2、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。6它表示经过n+1次反复蒸发－冷凝过程后的分离效果7(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。8(1)蒸馏法提纯恒沸盐酸9(2)减压蒸馏提纯高氯酸市售高氯酸的浓度为70％～72％，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

3、，加入250～300mL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60～80℃时．开始用机械真空泵抽真空，将系统中压力抽至4666～6666Pa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140～160℃10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。111－加料器；2－三通活塞；3－

4、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1213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10－9g/L。144.利用形成恒沸混合物的蒸馏例：乙醇与水的分离95%乙醇－5％H2O，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。15二、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

5、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。16(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。171819固体和熔融体中痕量组分的挥发大约在1000℃

6、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。2021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。2223氢化物的生成方式，现在最常用的是1972年Braman等提出的NaBH4－HCl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

7、从高价态还原成挥发性氢化物。BH4－＋3H2O＋H＋→H3BO3＋8H3H＋As(Ⅲ)→AsH324(2)蒸馏挥发蒸馏硫25(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2627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,M