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沉淀分离(precipitationseparation)是一种经典的分离方法。在药物分析中,最为常用的是离子的沉淀分离和蛋白质的沉淀分离。
一、离子的沉淀分离
离子的沉淀分离是根据溶度积原理,利用某种沉淀剂有选择地沉淀一些离子,其他组分离子留在溶液中,从而达到分离的目的。离子的沉淀分离法耗时长,由于共沉淀的影响,分离效果差,但仍然具有实用意义。可以通过控制沉淀条件、加入掩蔽剂、使用有机试剂等提高分离效率搬在沉淀分离中先沉淀微量组分。若先沉淀主成分,会将微量组分带下,达不到相互分离的要求。
1.用无机沉淀剂进行分离
以控制酸度生成氢氧化物和硫化物沉淀分离为例进行讨论。
(1)应用氢氧化物的沉淀分离
①酸度控制原理大多数金属离子都能形成氢氧化物沉淀,若沉淀的溶解度相差较大,就有可能通过控制酸度使之分离。根据溶度积原理,有
[Mn+][OH-]=Ksp,M(OH)n(20一3)3
从理论上讲,将Mn+的初始浓度代入上式,便可算得Mn+开始沉淀所需的最低[OH-]。如果沉淀至[Mn+]<原浓度的0.1%时,就可认为沉淀完全,则同样可以由式(20—3)求得沉淀完全时的pH值。但是,计算所得pH值都是近似的,因为溶液中的金属离子可能形成多种羟基络合物以及其他多种络合物。因此,金属离子分离的适宜pH值范围必须由实验确定。原则上,在不考虑共沉淀现象时,只要控制溶液的pH值,在A组分以氢氧化物沉淀完全时,B组分还未形成氢氧化物沉淀,便可达到分离的目的。
②小体积沉淀法由于一般得到的氢氧化物沉淀都是无定形沉淀,共沉淀现象严重,所以分离效果并不理想。采用小体积沉淀法可以改善沉淀的性质,提高分离效果。方法是先将溶液蒸发近干,再加人大量无干扰的固体盐类,如NaCl、NH4C1,拌成砂糖状,然后加入浓的沉淀剂,搅拌使沉淀形成,最后用热水稀释后过滤。这样形成的沉淀比较紧密,含水分较少。大量盐的加入使沉淀对其他组分的吸附量减少,提高了分离效果。
③氢氧化物沉淀分离时的常用沉淀剂常用沉淀剂有氢氧化钠、氨水、ZnO悬浊液、六亚甲基四胺等。
许多非两性的金属元素在NaOH溶液中能够完全沉淀,而两性元素则以含氧酸盐形式(NaAlO2):、Na2Zn02、Na2PbO3等)留在溶液中,可使它们分离。
在铵盐存在时加入氨水,一是构成pH=8~10的缓冲体系,使Mg(OH)2等不致形成沉淀;另可使Ag、Cu、Co、Ni、Zn等金属离子与氨形成稳定络合物而留于溶液中。因此可用氨水使Fe(OH)3、Al(OH)3、Ti0(OH)2等定量沉淀而与上述元素分离。
用ZnO可以控制溶液pH值,可在弱酸性条件下,使一部分氢氧化物完全沉淀以达到分离的目的。沉淀时溶液始终保持酸性,使氢氧化物沉淀首先吸附H’,减少对其他阳离子的吸附。当然,用ZnO悬浊液作沉淀剂时,Zn应该不干扰被测离子的测定。除ZnO外,CaCO3、MgCO3和MgO等也有类似的作用。
六亚甲基四胺是有机弱碱,pKb=8.87,它加到酸性溶液中以后,可以构成pH=5~6的缓冲溶液。六亚甲基四胺与铜试剂合用并采用小体积沉淀法,是将钙、镁与其他金属离子分离的非常有效的方法。
(2)应用硫化物的沉淀分离
①酸度控制原理硫化物沉淀分离与氢氧化物沉淀分离相似,是根据金属硫化物溶度积的大小,控制[S2-]使金属离子相互分离。常用的沉淀剂为H2S溶液中S2-]与[H+]之间的关系如下:
[S2-]=[H2S]/[H+]ka1ka2
在常温常压下,H2S饱和溶液的浓度接近常数(约为0.1moL/L),所以[S2-]与[H+]2成反比,可以通过控制溶液的pH值来调节[S2-],达到分离的目的。但和氢氧化物沉淀一样,由于有副反应存在,计算得到的硫化物沉淀的pH值与实际测得值之间是有差异的。
②应用硫化物沉淀大多是无定形沉淀,共沉淀现象比较严重,有时还会出现后沉淀现象,故分离效果不是很理想。但利用硫化物沉淀来分离并除去成批的重金属离子,还是具有一定实用价值的。例如在03mol/LHCl溶液中通人H2S,则铜组元素Cu、Pb、Bi、Cd、Ag和砷组元素Sn、Sb、Hg、As(硫化物溶于Na。S)可以沉淀除去。再在弱酸条件下通入H2S,则Zn在pH=2~3,Co和Ni在pH=5~6时沉淀,可与Mn等分离。
(3)与其他化学方法相结合的沉淀分离
结合掩蔽剂来提高沉淀分离的选择性。如通人H2S时,Cu2+、Cd2+都会生成硫化物沉淀,若在通H2S之前加入KCN,则Cu2+因形成稳定的Cu(CN)2-3络合物,而不再沉淀;Cd2+却因Cd(CN)2-4一络合物不够稳定,仍生成CdS沉淀,这样就使Cu2+与Cd2+分离。
许多元素在不同价态时的反应常常不同,可以通过预先氧化或预先还原来达到沉淀分离的目的。如用氨水作沉淀剂是不能将Fe3+与Cr3+分离的,如果预先将Cr3+氧化成CrO2-4,而CrO2-4不被氨水沉淀,从而使得Fe3+与Cr3+被定量分离。
2.用有机沉淀剂进行分离
有机沉淀剂在沉淀分离中的使用较为普遍。
在重量法一章中,曾从重量分析角度对有机沉淀剂进行讨论。用有机沉淀剂分离干扰离子时,一方面它仍具有吸附杂质少、选择性较高、易形成大颗粒沉淀等优点;
另一方面由于分离的要求与重量分析不同,即使形成的沉淀没有固定组成或沉淀剂本身可能析出,都不会影响分离效果。因此,一些重量分析中不宜使用的有机沉淀剂,在分离中却经常使用。常用的有机沉淀剂有8一羟基喹啉、铜铁试剂(N一亚硝基苯胲铵)和铜试剂(二乙基胺二硫代甲酸钠,DDTC)等。
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