实验室常用的提纯与分离方法速览
实验室常用的提纯与分离方法速览
在实验室工作中，提纯与分离是常见的操作。提纯是指将混合物净化除去其杂质，得到混合物中的主体物质。混合物的分离方法有许多种，但根据其分离本质可分为两大类：化学分离法与物理分离法。本文将对这些方法进行详细说明。
分离与提纯的原则
- 引入的试剂一般只跟杂质反应；
- 后续的试剂应除去过量的前加的试剂；
- 不能引进新物质；
- 杂质与试剂反应生成的物质易与被提纯物质分离；
- 过程简单，现象明显，纯度要高；
- 尽可能将杂质转化为所需物质；
- 除去多种杂质时要考虑加入试剂的合理顺序；
- 如遇到极易溶于水的气体时，要防止倒吸现象的发生。
概念区分
1. 清洗
从液体中分离密度较大且不溶的固体，分离沙和水。
2. 过滤
从液体中分离不溶的固体，净化食用水。
3. 溶解和过滤
分离两种固体，一种能溶于某溶剂，另一种则不溶，分离盐和沙。
4. 离心分离法
从液体中分离不溶的固体，分离泥和水。
5. 结晶法
从溶液中分离已溶解的溶质，从海水中提取食盐。
6. 分液
分离两种不互溶的液体，分离油和水。
7. 萃取
加入适当溶剂把混合物中某成分溶解及分离，萃取水溶液中的碘。
8. 蒸馏
溶液中分离溶剂和非挥发性溶质，海水中取得纯水。
9. 分馏
分离两种互溶而沸点差别较大的液体，液态空气中分离氧和氮；石油的精炼。
10. 升华
分离两种固体,其中只有一种可以升华，分离碘和沙。
11. 吸附
除去混合物中的气态或固态杂质，活性炭除去黄糖中的有色杂质。
分离和提纯常用的化学方法
1. 加热法
当混合物中混有热稳定性差的物质时，可直接加热，使热稳定性差的物质分解而分离出去。如，NaCl中混有NH4Cl，Na2CO3中混有NaHCO3等均可直接加热除去杂质。
2. 沉淀法
在混合物中加入某种试剂，使其中一种以沉淀的形式分离出去的方法。使用该方法一定要注意不能引入新的杂质。若使用多种试剂将溶液中不同微粒逐步沉淀时，应注意后加试剂的过量部分除去，最后加的试剂不引入新的杂质。如，加适量的BaCl2溶液可除去NaCl中混有的Na2SO4。
3. 酸碱法
被提纯的物质不与酸碱反应，而杂质可与酸碱反应，用酸碱作除杂试剂。如用盐酸除去SiO2中的CaCO3，用氢氧化钠溶液除去铁粉中的铝粉等。
4. 氧化还原法
如果混合物中混有还原性杂质，可加入适当的氧化剂使其被氧化为被提纯物质。如将氯水滴入混有FeCl2的FeCl3溶液中，以除去FeCl2杂质；同样如果混合物中混有氧化性杂质，可加入适当的还原剂使其被还原为被提纯物质。如将过量的铁粉加入混有FeCl3的FeCl2溶液中，以除去FeCl3杂质。
5. 转化法
不能通过一次达到分离目的的，需要经过多次转化，将其转化成其它物质才能分离，然后再将转化的物质恢复为原物质。如分离Fe3＋和Al3＋时，可加入过量的NaOH溶液，生成Fe(OH)3和NaAlO2，过滤后，再加入盐酸重新生成Fe3＋和Al3＋。在转化的过程中尽量减少被分离物质的损失，而且转化物质要易恢复为原物质。
6. 调节PH
通过加入试剂来调节溶液的pH，使溶液中某组分沉淀而分离的方法。一般是加入相应的难溶或微溶物来调节。如，在CuCl2溶液中含有FeCl3杂质，由于FeCl3的水解，溶液是酸性溶液，就可采用调节pH的方法将Fe3＋沉淀出去，为此，可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。
7. 电解法
利用电解原理来分离提纯物质，如，电解精炼铜，就是将粗铜作阳极，精铜作阴极，用含铜离子的溶液作电解液，在直流电的作用下，粗铜中比铜活泼的杂质金属失去电子，在阴极只有铜离子得到电子析出，从而提纯了铜。