物质分离提纯的方法及其应用

物质分离提纯的方法及其应用

王永红

陕西省长武中学王永红

物质的分离是把相互混在一起的不同物质彼此分开而得到相应组分的纯净物的过程。物质的提纯是将物质中混有的少量杂质除去而得到纯净物的过程。

一、分离提纯的基本原则

1．不增：不能引入新的杂质，加入的过量的试剂也应最后除去。

2．不减：选择的试剂一般只与杂质反应，不减少被提纯的物质。

3．不变：分离提纯物质后物质的状态不变。

4．易分：加入试剂的杂质与被分离提纯物质容易分离。

5．实验过程和操作方法简单易行：即选择分离提纯的方法应遵循先物理方法后化学方法，先简单后复杂的原则。

二、分离提纯方法的选择思路

分离提纯方法的选择是根据分离提纯物质的性质和状态来决定，混合物的状态主要有三类：气体型、液体型、固体型。

1．固体型：（从简单到复杂）加热（灼烧、升华、热分解），溶解、过滤（洗涤沉淀），蒸发、结晶（重结晶）、电精炼。

2．液体型：（从简单到复杂）萃取、分液、蒸馏、渗析、盐析气体法、沉淀法、转化法等。

3．气体型：洗气。

三、物质分离提纯的方法

1．物理方法

（1）升华：用于固体与有升华特点的固体杂质的分离提纯。如碘与其他固体物质的分离。

（2）过滤：用于固体不溶物与液体的分离提纯。如粗盐溶液中固体杂质的除去。

（3）蒸发：用于溶液中固体溶质和溶剂的分离。如蒸发NaCl溶液得固体NaCl晶体。但受热易分解的溶质不能用该方法。

（4）结晶：用于分离提纯在同一溶剂里溶解度不同的固体混合物，根据需要，还可以进行重结晶。如KNO3中的NaCl分离，先制成高温饱和溶液，再降温，则析出KNO3晶体。

（5）分液：用于互不相溶且密度不同的液体的分离提纯。如乙酸乙酯中乙酸的除去，可加饱和Na2CO3溶液，待分层后分液分离。

（6）萃取：用于不同物质在同一溶剂中溶解度不同的液体混合物的分离提纯。如用苯从碘水中萃取碘。

（7）渗析：用于混有离子或小分子杂质的胶体的分离提纯。如除去Fe(OH)3胶体中混有的少量NaCl。

（8）蒸馏：用于能互溶，但沸点不同的液体混合物的分离提纯。为了能更好的分离提纯，往往在蒸馏前加入一种试剂，使其中的一些物质转化为非挥发性的盐，

2．化学方法

（1）洗气法：用于分离提纯气体，即用一定的吸收剂除去气体中的杂质。如用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl气体。

（2）加热分解法：用于混合物中有热稳定性差的物质的分离提纯。如ZnSO4和NH4Cl的分离。

（3）生成气体法：用于加热或加入某种试剂，杂质可变为气体逸出的物质分离提纯。如NaCl溶液中混有Na2CO3或NaHCO3，可加入盐酸除去。

（4）生成沉淀法：用于向混合物中加入某试剂，其中一种能生成沉淀的物质分离提纯，有时根据需要可进行分步沉淀。如NaCl和CaCl2的分离，先加入Na2CO3溶液，过滤，再在沉淀中加入盐酸便可分离。

（5）酸碱溶解法：用于被提纯物不与酸（或碱）反应，而杂质与酸（或碱）反应，故用酸（或碱）作除杂试剂除去杂质。如Ba2SO4中Ba（OH）2杂质的除去，可加入硫酸。

（6）转化法：用于提纯杂质能通过加热或加入试剂转化为被提纯物的混合物。如NaHCO3溶液中的Na2CO3，可通入CO2使之转化。

（7）水解法：用于溶液中的杂质存在水解平衡，可加入试剂破坏水解平衡，使杂质生成沉淀而被分被离提纯。如除去MgCl2酸性溶液中Fe3+的，可加入Mg2CO3，破坏Fe3++3H2O==Fe(OH)3+3H+平衡，产生Fe(OH)3沉淀而除去Fe3+。

（8）氧化还原法：用于混合物中还原性（或氧化性）的杂质，加入适当氧化剂（或还原剂），使其氧化(或还原)为被提纯物质。如除去Fe2+中的Fe3+，可加入过量的铁粉，将Fe3+还原为Fe2+。

（9）盐析：用于高分子化合物的分离提纯。如蛋白质的分离提纯可用此法。

（10）电解精炼法：用于不活泼金属的提纯。如粗铜经电解精炼可得纯铜。