分析化學_概論

1、分析化學分析化學11.1 分析化學的定義、任務作用分析化學的定義、任務作用1.6 滴定分析法概述滴定分析法概述 1.2 分析方法的分類與選擇分析方法的分類與選擇1.3 分析化學發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢分析化學發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢1.4 分析化學參考文獻分析化學參考文獻1.5 分析化學過程及分析結果的表示分析化學過程及分析結果的表示1.7 基準物質和標準溶液基準物質和標準溶液1.8 滴定分析中的計算滴定分析中的計算分析化學分析化學2分析化學分析化學3 徐光憲院士指出：徐光憲院士指出：“化學的定位是與時俱進的。化學的定位是與時俱進的。19世紀恩格斯把化學定位為研究原子的科學；世紀恩格斯把化學定位為研究原子

2、的科學；20世紀化世紀化學被定位為研究分子的科學；學被定位為研究分子的科學；21世紀美國世紀美國C.A.Reg No.登錄的分子數(shù)已近登錄的分子數(shù)已近1億，其中合成的化合物占三分之一，億，其中合成的化合物占三分之一，識別的生物分子占三分之二。所以，識別的生物分子占三分之二。所以，21世紀化學的核世紀化學的核心任務已經(jīng)演變成廣義的分子合成化學和廣義的分析心任務已經(jīng)演變成廣義的分子合成化學和廣義的分析化學化學 包括分子的識別和序列測定、結構分析、形包括分子的識別和序列測定、結構分析、形貌分析、粒度分析和物質成像等。貌分析、粒度分析和物質成像等?！?.1 分析化學的定義、任務和作用分析化學的定義、任

3、務和作用分析化學分析化學41.1 分析化學的定義、任務和作用分析化學的定義、任務和作用(一一)什么是分析化學什么是分析化學?1、定義、定義分析化學分析化學是研究是研究物質化學組成和結構物質化學組成和結構的的分析方法分析方法及有關理論及有關理論的一門的一門科學科學；分析化學分析化學是研究是研究物質化學組成的表征與測量物質化學組成的表征與測量的的科科學學；分析化學分析化學5歐洲化學會歐洲化學會(FECS：Federation of European Chemical Societies)分析化學分析化學是發(fā)展和應用各種理論、方法、儀器和策略，是發(fā)展和應用各種理論、方法、儀器和策略，以獲取有關物質在

4、相對時空內的組成和性質的信息的以獲取有關物質在相對時空內的組成和性質的信息的一門科學。一門科學。 is a scientific discipline that develops and applies methods, instruments and strategies to obtain information on the composition and nature of matter in space and time.分析化學分析化學6成分分析成分分析結構分析結構分析定性分析定性分析定量分析定量分析2、主要任務、主要任務（1）確定物質的化學組成）確定物質的化學組成（定性分析）（定

5、性分析）（2）確定各組分的含量）確定各組分的含量 （定量分析）（定量分析）（3）表征物質的化學結構）表征物質的化學結構（結構分析）（結構分析）3、內容、內容分析化學分析化學7（二）分析化學的作用分析化學的作用1、科學研究：、科學研究：宇宙科學，生命科學宇宙科學，生命科學分析化學分析化學8登陸火星的海盜者登陸火星的海盜者1號（美國）號（美國）Viking Lander 1 to Mars于于1975年年8月月20日發(fā)射升空，日發(fā)射升空，1976年年6月月19日進入火星（距地球日進入火星（距地球3.5億公里）的軌道，億公里）的軌道，7月月20日在火星著陸。日在火星著陸。 分析化學分析化學9海盜者海

6、盜者1號說明號說明分析化學分析化學10“勇氣勇氣”號火星探測器（美國）號火星探測器（美國）2003年年6月月10日發(fā)射，日發(fā)射，2004年年1月月4日登陸火星。日登陸火星。分析化學分析化學11中國首個火星探測器中國首個火星探測器“螢火一號螢火一號” 于于2011年年11月月9日搭乘俄羅斯運載火箭前往火星日搭乘俄羅斯運載火箭前往火星 ，行程，行程3.56億公里，歷時億公里，歷時11個月個月 分析化學分析化學12嫦娥一號于嫦娥一號于2007年年10月月24日日18時時05分在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空，在累計飛行近分在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空，在累計飛行近494天后，于北天后，于北京時間京時間2007年年3

7、月月1日日16點點13分分10秒成功落在月球的豐富海區(qū)域。秒成功落在月球的豐富海區(qū)域。 分析化學分析化學13Adenine (A) Guanine (G) 腺嘌呤腺嘌呤 鳥嘌呤鳥嘌呤 BaseSuger-phosphoate backboog Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U) 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 尿嘧啶尿嘧啶DNA測序是現(xiàn)代分析化學中的一項重要任務測序是現(xiàn)代分析化學中的一項重要任務DNA雙螺旋結構與堿基結構示意圖雙螺旋結構與堿基結構示意圖分析化學分析化學14 人類人類基因組基因組計劃計劃(human genome project, HGP)是由

8、是由美國美國科學家于科學家于1985年率先提出，于年率先提出，于1990年正式啟動的。年正式啟動的。美國、美國、英國英國、法蘭西共和國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國德意志聯(lián)邦共和國、日本日本和我國科學家共同參與了這一價值達和我國科學家共同參與了這一價值達30億美元的人類基億美元的人類基因組計劃。這一計劃旨在為因組計劃。這一計劃旨在為30多億個多億個堿基堿基對構成的人類對構成的人類基因組精確測序，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在基因組精確測序，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體染色體上的位置，破譯人類全部上的位置，破譯人類全部遺傳信息遺傳信息。與曼哈頓原子彈計。與曼哈頓原子彈計劃和劃和阿波羅計劃阿波羅

9、計劃并稱為三大科學計劃。并稱為三大科學計劃。分析化學分析化學15 我國于我國于1993年加入該計劃，承擔其中年加入該計劃，承擔其中1%的任務，的任務，即人類即人類3號染色體短臂上約號染色體短臂上約30Mb的測序任務。的測序任務。2000年年6月月28日人類基因組工作草圖完成。由于人類基因日人類基因組工作草圖完成。由于人類基因測序和基因專利可能會帶來巨大的商業(yè)價值，各國測序和基因專利可能會帶來巨大的商業(yè)價值，各國政府和一些企業(yè)都在積極地投入該項研究，如政府和一些企業(yè)都在積極地投入該項研究，如1997年年AMGE公司轉讓了一個與中樞神經(jīng)疾病有關的基公司轉讓了一個與中樞神經(jīng)疾病有關的基因而獲利因而獲

10、利3.92億美元。億美元。 分析化學分析化學162008年，日本科學家下村修、美國科年，日本科學家下村修、美國科學家馬丁學家馬丁沙爾菲和美籍華裔科學家沙爾菲和美籍華裔科學家錢永健。這三位科學家因在發(fā)現(xiàn)和研錢永健。這三位科學家因在發(fā)現(xiàn)和研究綠色熒光蛋白方面作出貢獻而獲獎。究綠色熒光蛋白方面作出貢獻而獲獎。 分析化學分析化學17萬卡特拉曼萬卡特拉曼-萊馬克里斯南萊馬克里斯南(VenkatramanRamakrishnan，英，英)、托馬斯、托馬斯-施泰施泰茨茨(Thomas Steitz，美，美)和阿達和阿達-尤納斯尤納斯(AdaYonath，以色列，以色列)因對因對“核糖體結核糖體結構和功能的研

11、究構和功能的研究”做出突出貢獻而獲得做出突出貢獻而獲得2009年諾貝爾化學獎。年諾貝爾化學獎。 分析化學分析化學18資源開發(fā)；生產過程控制；產品質量資源開發(fā)；生產過程控制；產品質量檢測；新產品開發(fā)；檢測；新產品開發(fā)；“三廢三廢”處理等。處理等。分析化學是工業(yè)生產中的分析化學是工業(yè)生產中的“眼睛眼睛”土壤成份監(jiān)測；化肥、農藥使用；微土壤成份監(jiān)測；化肥、農藥使用；微量元素對農作物的生長調節(jié)等。量元素對農作物的生長調節(jié)等。（二）分析化學的作用分析化學的作用2、工農業(yè)生產：、工農業(yè)生產：工業(yè)生產：工業(yè)生產：農業(yè)生產：農業(yè)生產：分析化學分析化學193、環(huán)境保護、環(huán)境保護:污染物監(jiān)測；環(huán)境質量評價；環(huán)境污

12、染物監(jiān)測；環(huán)境質量評價；環(huán)境污染治理。污染治理。4、國防、國防:高純材料、高能材料、高強度材料高純材料、高能材料、高強度材料5、生命科學、生命科學:生命本質探求、生命重要物質、記生命本質探求、生命重要物質、記憶本質憶本質6、醫(yī)藥衛(wèi)生、醫(yī)藥衛(wèi)生:疾病診斷、藥品檢驗、藥品作用過疾病診斷、藥品檢驗、藥品作用過程程7、日常生活、日常生活:衣、食、住、行衣、食、住、行公安公安:案件偵破（法醫(yī)）案件偵破（法醫(yī)）分析化學分析化學20快速三聚氰胺檢測方法快速三聚氰胺檢測方法 檢出限達檢出限達1 g/Kg 利用三維多孔結構的氧化鋯中空纖維，對乳制利用三維多孔結構的氧化鋯中空纖維，對乳制品中三聚氰胺品中三聚氰胺（

13、化學式：化學式：C3H6N6）進行同步富集與進行同步富集與萃取，再聯(lián)合氣相色譜萃取，再聯(lián)合氣相色譜-質譜聯(lián)用法快速測定乳制品質譜聯(lián)用法快速測定乳制品中三聚氰胺含量。它的最低檢出限達到每毫升中三聚氰胺含量。它的最低檢出限達到每毫升0.001微克微克。河北三鹿奶粉系列案河北三鹿奶粉系列案分析化學分析化學21Analytical Chemistry PhysicsAstrophysics Astronomy Biophysics分析化學分析化學與化學的與化學的其他分支其他分支及其他科及其他科學的關系學的關系引自美引自美Douglas A. Skoog等著等著 AnalyticalChemistry,

14、 2000,7th ed. Chemistry Biochemistry Inor.Chem. Organic Chem. Physical Chem.BiologyBotanyGeneticsMolecular Biology MicrobiologyZoologyGeologyGeophysicsGeochemistryPaleontologyPaleobiologyEnvironmentalSciencesEcologyMeteorologyOceanographyAgricultureAgronomyAnimal ScienceCrop ScienceFood ScienceHorti

15、cultureSoil Science Social Sciences ArcheologyAnthropology ForensicsMaterials ScienceMetallurgyPolymersSolid State Medicine Clin. Chem.Medicinal Chem. Pharmacy ToxicologyEngineering Civil Chemical ElectricalMechanical分析化學分析化學22 IUPAC91大會主席、日本東京大學大會主席、日本東京大學NiKi教教授在大會報告上指出：授在大會報告上指出：Whether the comin

16、g 21st century will be bright or dark depends largely on the advances of science and technology in the various information, energy, resource, environment and health fields. The analytical sciences will be key factors for solving problems in these fields.分析化學分析化學23(三) 學習分析化學達到的目的學習分析化學達到的目的了解分析化學的基本知

17、識體系；了解分析化學的基本知識體系；掌握常見的化學分析方法的原理、特點及應用掌握常見的化學分析方法的原理、特點及應用;掌握常用的儀器分析方法的原理、特點及應用；掌握常用的儀器分析方法的原理、特點及應用；獲取分析問題和解決問題的能力；獲取分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和工作作風。培養(yǎng)嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和工作作風。分析化學分析化學241、掌握方法、多記多練，學好理論知識；掌握方法、多記多練，學好理論知識；2、重視實驗、耐心細致，培養(yǎng)實驗技能。重視實驗、耐心細致，培養(yǎng)實驗技能。（四）怎樣學好分析化學怎樣學好分析化學分析化學分析化學1.2.1 根據(jù)分析的目的、任務

18、根據(jù)分析的目的、任務25結構分析（結構分析（Structure Analysis）研究物質的分子結構、晶體結構等研究物質的分子結構、晶體結構等定性分析（定性分析（Qualitative Analysis）定量分析（定量分析（Quantitative Analysis）鑒定物質由哪些元素、原子團或化合物所組成鑒定物質由哪些元素、原子團或化合物所組成測定物質中有關成分的含量測定物質中有關成分的含量1.2 分析方法的分類與選擇分析方法的分類與選擇分析化學分析化學無機分析（無機分析（Inorganic Analysis）:26有機分析（有機分析（ Organic Analysis ）對象對象: 無機物

19、（定性分析、定量分析）無機物（定性分析、定量分析）對象對象: 有機物（結構分析）有機物（結構分析）1.2.2 根據(jù)分析對象的化學屬性根據(jù)分析對象的化學屬性分析化學分析化學27化學分析（化學分析（Chemical Analysis）儀器分析（儀器分析（Instrumental Analysis）以物質的化學反應為基礎，又稱經(jīng)典分析法以物質的化學反應為基礎，又稱經(jīng)典分析法以物質的物理和物理化學性質為以物質的物理和物理化學性質為基礎基礎 光學分析法光學分析法電化學分析法電化學分析法熱分析法熱分析法色譜法色譜法 分析化學分析化學28第十三屆全國普通高校分析化學教學研討會第十三屆全國普通高校分析化學教學

20、研討會(2008.7)浙江大學浙江大學: 陳恒武陳恒武分析化學分析化學29方方 法法(Method)所取試樣質量所取試樣質量/mg所取試液體積所取試液體積 /mL常量分析常量分析(Meso Analysis)100-100010-100半微量分析半微量分析(Semi-micro Analysis)10-1001-10微量分析微量分析(Micro Analysis)0.1-100.01-1超微量分析超微量分析(Ultramicro analysis) 0.1 1%微量組分分析微量組分分析 (Micro Component Analysis): 0.01-1%痕量組分分析痕量組分分析 (Trace

21、 Component Analysis): 99.9%）;在空氣中十分穩(wěn)定，不吸收在空氣中十分穩(wěn)定，不吸收H2O, CO2, 不與不與O2 反反應等。應等。 如如: Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等等d. 參加滴定反應時，應按反應式定量進行，無副反應。參加滴定反應時，應按反應式定量進行，無副反應。e. 最好有較大的摩爾質量。最好有較大的摩爾質量。分析化學分析化學 根據(jù)所需配制標準溶液濃度大小和體積，根據(jù)所需配制標準溶液濃度大小和體積，準準確稱取確稱取一定量的一定量的基準物質基準物質，溶解后，定量轉移到相，溶解后，定量轉移到相應體積的容量瓶中，搖勻后，計算其準確濃度。應體積的容量瓶中，

22、搖勻后，計算其準確濃度。66)/(LmolVMmcAAA 如如：配制：配制 0.1000 molL-1 K2Cr2O7溶液。溶液。B 標準溶液直接配制法標準溶液直接配制法分析化學分析化學67B. 濃度標定濃度標定 稱取一定量的基準物質，溶解后，用待標定液來稱取一定量的基準物質，溶解后，用待標定液來 滴定，根據(jù)計量關系，計算其濃度。滴定，根據(jù)計量關系，計算其濃度。2、間接配制法（標定法）、間接配制法（標定法）A. 配制方法配制方法： 根據(jù)所需配制溶液濃度大小和體積，先配制成近根據(jù)所需配制溶液濃度大小和體積，先配制成近 似濃度，再用標定方法確定其準確濃度。似濃度，再用標定方法確定其準確濃度。如如：

23、配制：配制 0.1 mol L-1NaOH溶液溶液。 用基準物質標定用基準物質標定分析化學分析化學68化學計量比化學計量比基基基基標標標標 MmVc標定要求：標定要求：標定平行做標定平行做23次，相對標準偏差控制在次，相對標準偏差控制在0.1% 以內；以內； 適當?shù)幕鶞饰镔|稱量（適當?shù)幕鶞饰镔|稱量（m0.2 g）;消耗適當?shù)臉藴嗜芤后w積（消耗適當?shù)臉藴嗜芤后w積（v 20 mL）用已知準確濃度的標準溶液去標定未知濃度的標準溶液。用已知準確濃度的標準溶液去標定未知濃度的標準溶液。 用標準溶液標定：用標準溶液標定：分析化學分析化學69還有一些特殊試劑還有一些特殊試劑：如：如: 基準試劑，光譜純試劑等

24、基準試劑，光譜純試劑等級別級別1級級2級級3級級生化試劑生化試劑中文名中文名優(yōu)級純優(yōu)級純分析純分析純化學純化學純英文標志英文標志GRARCPBR標簽顏色標簽顏色綠綠紅紅藍藍咖啡色咖啡色實驗室常用試劑分類實驗室常用試劑分類Guaranteed Reagent; Analytical Reagent; Chemical Pure; Biochemical Reagent 分析化學分析化學701.8 滴定分析中的計算滴定分析中的計算1、物質的量與物質的量濃度、物質的量與物質的量濃度A. 物質的量物質的量：描述微觀物質世界所含某種單元數(shù)目描述微觀物質世界所含某種單元數(shù)目的專門名稱。某一系統(tǒng)內所含的的專

25、門名稱。某一系統(tǒng)內所含的基本基本單元單元數(shù)與數(shù)與 0.012 kg C-12的原子數(shù)目相的原子數(shù)目相同同(6.0220450.000031)1023，即，即為為1摩爾。摩爾。基本單元：基本單元：分子；原子；離子；微粒組合分子；原子；離子；微粒組合分析化學分析化學71B：化學式：化學式cB：B 的物質的量濃度的物質的量濃度nB: 物質物質B的物質的量的物質的量V：體積：體積BBncV B 物質的量濃度物質的量濃度（濃度）（濃度）a 定義：定義：某物質某物質B的物質的量濃度是指單位體積內所的物質的量濃度是指單位體積內所含含B的物質的量。的物質的量。分析化學分析化學 國際單位制國際單位制 nB: m

26、ol, V: m3, 所以，所以，cB： mol/m3 使用上，此單位太小，通常用其倍數(shù)單位：使用上，此單位太小，通常用其倍數(shù)單位： molL-1; moldm-3; mmolmL-1 1 molL-1 =1000 molm-3 72b. 單位單位分析化學分析化學73C 物質的量物質的量nB與基本微粒單元的選擇與基本微粒單元的選擇 )()()(BBBMmn物物質質單單元元的的摩摩爾爾質質量量物物質質單單元元的的質質量量物物質質的的量量 21 例如例如H2SO4, 可以選可以選H2SO4 ；2H2SO4 ； H2SO4 等等 當當MB的單位為的單位為g/mol時，任何物質單元的摩爾質時，任何物質

27、單元的摩爾質量在數(shù)值上等于其化學式量。量在數(shù)值上等于其化學式量。物質的量物質的量nB： 其數(shù)值取決于該物質基本微粒單元的其數(shù)值取決于該物質基本微粒單元的選擇，因此在計算物質的量濃度時，選擇，因此在計算物質的量濃度時，必須指明其基本單元，即必須指明其基本單元，即cB中的中的B必必須明確。須明確。分析化學分析化學74babaaBBBbbBBaBmmnnMMbBBaabnn bBabBann bBBabacc BabBabn 當物質的基本單元由當物質的基本單元由B 變?yōu)樽優(yōu)?后，后，nB與與 的關系？的關系？因為：因為：所以：所以：分析化學分析化學224?H SOc 751242?H SOc 42S

28、OHc例如例如：若：若 =0.1 molL-1, 則：則：12MMTM1：標準溶液的化學式：標準溶液的化學式M2：被測組分的化學式：被測組分的化學式2、滴定度、滴定度(titer; titre)A 定義：定義：每每 mL 滴定劑標準溶液相當于被測物質的質量滴定劑標準溶液相當于被測物質的質量;在固定分析試樣的稱量時，每在固定分析試樣的稱量時，每 mL 滴定劑標準溶滴定劑標準溶液相當于被測物質的質量分數(shù)。液相當于被測物質的質量分數(shù)。分析化學分析化學76例例：mLgTSOHNaOH/004000. 042 %69. 242 SOHNaOHT方便，根據(jù)滴定分析中所用標準溶液體積方便，根據(jù)滴定分析中所用

29、標準溶液體積可直接算出被測物質的質量或質量分數(shù)?？芍苯铀愠霰粶y物質的質量或質量分數(shù)。例：例：測定燒堿中測定燒堿中NaOH含量，若含量，若 的的H2SO4, 共用去共用去H2SO4 10.50 mL, 求求NaOH含量？含量？%69. 242 SOHNaOHTC 優(yōu)點優(yōu)點：分析化學分析化學77 t T + b B = c C + d D (標準溶液標準溶液) (待測物待測物)化學計量比化學計量比：標準溶液與待測物的反應系數(shù)之比標準溶液與待測物的反應系數(shù)之比t/b或或b/t。表示每表示每mL T標準溶液相當于被測組標準溶液相當于被測組分分B的質量（的質量（g）3、物質的量濃度與滴定度之間的換算、物

30、質的量濃度與滴定度之間的換算:TBT根據(jù)定義根據(jù)定義分析化學分析化學10001:B TBTcTbMt 1000B TTBTtcMb 781000:B TBTM 表示每升表示每升T標準溶液相當于被測組分標準溶液相當于被測組分B的物質的物質的量的量(mol)所以有所以有: t T + b B = c C + d D cT11000B TBTM cT：標準溶液物質的量濃度標準溶液物質的量濃度cT1： 每升標準溶液每升標準溶液T物質的量物質的量設設:分析化學分析化學滴定反應：滴定劑滴定反應：滴定劑T， 濃度濃度cT， 體積體積 VT， 物質的量物質的量nT 被測物被測物B，質量，質量mB，摩爾質量，摩

31、爾質量MB，物質的量，物質的量nB t T + b B = cC + dDTTTncV 79TBntnb BBBmnM A、三個基本關系、三個基本關系4、滴定分析中的主要計量關系、滴定分析中的主要計量關系分析化學分析化學a 求被測物質的物質的量求被測物質的物質的量: 80BTTTbbnnc Vtt VT用用L表示。當表示。當VT用用mL時，式中時，式中VT改為改為VT/1000 b 求被測物質的質量求被測物質的質量:BBBTTBbmnMc V Mt c 求被測物質的質量分數(shù)求被測物質的質量分數(shù)：100100%TTBBBssbc V MmtWmm B、三個導出關系、三個導出關系分析化學分析化學81C 幾點注意：幾點注意： 注意計算式中的符號單位，特