除杂不引入新的杂质.doc

如何杜绝除杂过程中新杂质的引入
安康

生活中经常会听到一些食品安全方面的新闻：如用工业用盐冒充食用盐，用工业酒精勾对白酒等。这些现象都说明了杂质的任意混入对生产生活产生了恶劣影响。前一段时间在做学生实验时，由于新购的硝酸银里面混有杂质导致银氨溶液一直配不出来。可见对于科学实验若引入杂质将会得不出正确的现象和结论。
由于杂质本身具有一定的化学性质，因此无论是科学研究还是生产生活都要严格控制杂质的含量。除杂也成了一项重要的科研课题。什么是除杂？杂质可以百分子百除去吗？在对混合物进行分离提纯的过程中，我将除目标产物以外的物质都视为杂质，故杂质是相对而言的。我们又常说百分之百纯净的物质几乎不存在。一般化学实验认为，若某一杂质离子的浓度小于1×10-5mol/L就视为除干净了。所以杂质不可能百分之百除去。
如何在除杂过程中使杂质的含量降到我们要求范围之内，同时又不引入新的杂质是高中化学教学需要渗透的一个重要理念。以下是高中化学中常见的物理、化学除杂方法。通过对比可以给我们除杂带来一些启示。
物理方法除杂：
过滤或水洗。该法能较好的分离难溶固体或易溶液体杂质，并能很好的避免引入新的杂质。前提是固体的溶解度要小。此外还可以通过选择合适的洗涤剂来减少固体的溶解。如可用非极性有机溶剂清洗有极性的盐晶体。
蒸发、结晶及重结晶。通过加热浓缩分离溶质。如除去NaCl中混有的KNO3。
蒸馏。利用不同液体互相溶解但熔沸点相差较大的特点，将液体分开。通过多次蒸馏可以极大提高目标产物的含量。如通过此法可以将乙醇溶液的纯度达到98%以上。
分液和萃取。此法唯一不好的是引入新杂质有机溶剂。但只要萃取剂选取合适也可取得较好的效果。如最近医药萃取领域发展较好的超临界二氧化碳萃取技术，较好的克服了萃取剂有毒、不易分离等特点。
升华。如碘单质的分离提取。
渗析。如利用半透膜提纯精制胶体。随着材料技术的不断更新，各种功能高分子材料（选择透过性膜）在海水净化领域发挥了重要的作用。该法不需要引入过多除杂试剂便可以除去海水中大部分杂质离子。
盐析。例如皂化反应中分离肥皂和甘油。
色谱法。不引入新的杂质，可以将性质相似的混合物彼此分开。
利用磁性。该法能较好快速分离出含铁的物质。
电泳法。如化工厂废气中颗粒物的除去。
化学方法除杂：
1加热分解。如食盐中混有氯化铵。如杂质的稳定性较差，则该方法能取得较好的效果。
2洗气。适当增大气体与洗液的接触面积可较彻底的除去气体中的气体杂质。
2沉淀法。要除去杂质离子，需要加入稍过量的除杂试剂,将引入新的杂质离子。
3转化法。利用一定的化学反应将杂志转化为易于除去的物质或目标产物。（1）阳离子转化为沉淀、阴离子转化为气体，即将杂质转化为易于除去的其它物质。（2）杂质转化为目标产物。如铁离子中混有亚铁离子；碳酸钠中混有碳酸钠等。
4利用杂质的特征反应。利用BaSO4难溶于一般的酸，可将其它易溶于酸的沉淀除去；利用铝单质极其化合物的两性，即能溶于强碱，可以将其从其它不溶于碱的混合物中分离除去；AgOH能溶于过量的氨水中等等。
5利用电解法。如精炼铜。
6特殊情况下，还可将杂质掩蔽。
7运用绿色化学、原子经济学理念想，选择绿色的生产路线，也就是从源头上杜绝杂质。
如利用乙烯水化法生产乙醇，就能较好的杜绝产物中引入杂质。
回顾两类方法，不难发现对于高中阶段简单物质的分离，物理方法有明显的优势。物理方法常利用物性差异来除杂，故较少引入新杂。但其不足时有些物理除杂需要特殊仪器。化学方法要引入除杂试剂，因此除杂时要稍复杂些。但化学方法也有其有点：不需要特殊的仪器，应用范围广，除杂速度快等。
上述方法也渗透出除杂的一般原则：
不增—除去杂质时，不引入新杂志。
不减—尽量不减少被提纯物质。
简便—分离操作简便易行。
最好—所选用的方法，在保证除去杂质的同时，最好能增加被提纯物质的量。
为了减少杂质的引入，在除杂时应优先选择不引入杂质的方法，如物理方法除杂、杂质转化法。若非要引入新杂，则后续步骤要能除去新杂。在实际生产中或科研中，除杂往往会用到多种方法，力求尽量减少杂质离子的引入。下面我们以分析化学中阳离子检验系统为例，来说明实际科研中如何减少杂质离子的引入：
以24种常见阳离子：、Ag+、Hg22+、Pb+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、As(Ⅲ，Ⅴ)、Sb(Ⅲ，Ⅴ)、Sn(ⅡⅣ)、Al3+、Cr3+、Fe2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+为例来说明。总体思想，不断利用化学性质的差异进行分组，最后在进行小组内鉴别。在此过程中，需不断将组外杂质离子除去。因此阳离子检测系统很好的体现了除杂的思想。
氨水中和调节
0.6mol/LHCl,S2-,加热，稀释一倍，S2-加热
NaS
NH3-NH4Cl