分子化學(xué)第1章緒論

1、 第第1 1章章 分析化學(xué)概論分析化學(xué)概論 11.1 分析化學(xué)的任務(wù)與作用分析化學(xué)的任務(wù)與作用分析化學(xué)是發(fā)展和應(yīng)用各種方法、儀分析化學(xué)是發(fā)展和應(yīng)用各種方法、儀器和策略，以獲得有關(guān)物質(zhì)在空間器和策略，以獲得有關(guān)物質(zhì)在空間和時(shí)間方面組成和性質(zhì)的一門科學(xué)，和時(shí)間方面組成和性質(zhì)的一門科學(xué)，是是表征和量測的科學(xué)表征和量測的科學(xué)。原子量的準(zhǔn)確測定、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)原子量的準(zhǔn)確測定、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、生命過程的展、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、生命過程的控制等都離不開分析化學(xué)?？刂频榷茧x不開分析化學(xué)。2正如正如19911991年年IUPACIUPAC國際分析科學(xué)會國際分析科學(xué)會議主席議主席E.NIKIE.N

2、IKI教授所說，教授所說，2121世紀(jì)世紀(jì)是光明還是黑暗取決于人類在是光明還是黑暗取決于人類在能能源與資源科學(xué)、信息科學(xué)、生命源與資源科學(xué)、信息科學(xué)、生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)四大領(lǐng)域科學(xué)與環(huán)境科學(xué)四大領(lǐng)域的進(jìn)步，的進(jìn)步，而而取得這些領(lǐng)域進(jìn)步的關(guān)鍵問題取得這些領(lǐng)域進(jìn)步的關(guān)鍵問題的解決主要依賴于分析科學(xué)。的解決主要依賴于分析科學(xué)。3 醫(yī)學(xué)與分析化學(xué)醫(yī)學(xué)與分析化學(xué)1) 1) 肉毒桿菌毒素肉毒桿菌毒素：迄今最毒的致死毒素：迄今最毒的致死毒素,據(jù)推算據(jù)推算,成人致死量僅成人致死量僅需一億分之七克需一億分之七克(70ng),有有7種不同免疫型體種不同免疫型體.2) 硒與白內(nèi)障硒與白內(nèi)障:營養(yǎng)需要范圍為營養(yǎng)需要范

3、圍為110-7 210-6;達(dá)到達(dá)到310-6 110-5將引起慢性中毒將引起慢性中毒;超過超過110-5會引起急性中毒會引起急性中毒,以致突然以致突然死亡死亡. 人視網(wǎng)膜含硒量人視網(wǎng)膜含硒量7 g正常。正常。 動物肝臟、海味、大蒜、蘑菇等含硒豐富。動物肝臟、海味、大蒜、蘑菇等含硒豐富。3) 碘鹽碘鹽:黑龍江省集賢村黑龍江省集賢村,1000多人多人.約約200個(gè)傻子個(gè)傻子,引用水、土壤嚴(yán)引用水、土壤嚴(yán)重缺碘所致。重缺碘所致。4)拿破侖死因拿破侖死因：頭發(fā)分析：頭發(fā)分析(中子活化、熒光中子活化、熒光)，As、Pb含量特高，含量特高，中毒而死。侍者所為。中毒而死。侍者所為。4現(xiàn)代分析化學(xué)學(xué)科發(fā)展趨

4、勢及特點(diǎn)現(xiàn)代分析化學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢及特點(diǎn)1 1）提高靈敏度提高靈敏度解決解決復(fù)雜體系復(fù)雜體系的分離問題及提高分析方法的的分離問題及提高分析方法的選擇性選擇性3 3）擴(kuò)展時(shí)空）擴(kuò)展時(shí)空多維信息多維信息4 4）微型化微型化及微環(huán)境的表征與測定及微環(huán)境的表征與測定5 5）形態(tài)、狀態(tài)分析及表征）形態(tài)、狀態(tài)分析及表征6 6）生物大分子及生物活性物質(zhì)的表征與測定生物大分子及生物活性物質(zhì)的表征與測定7 7）非破壞性檢測及）非破壞性檢測及遙控遙控8 8）自動化與智能化自動化與智能化56Analytical Chemistry Chemistry Biochemistry Inor.Chem. Organic C

5、hem. Physical Chem. PhysicsAstrophysics Astronomy BiophysicsEngineering Civil Chemical ElectricalMechanical Medicine Clin. Chem.Medicinal Chem. Pharmacy Toxicology Materials Science Metallurgy Polymers Solid State Social Sciences ArcheologyAnthropology ForensicsBiologyBotanyGeneticsMolecular Biology

6、 MicrobiologyZoologyGeologyGeophysicsGeochemistryPaleontologyPaleobiologyEnvironmentalSciencesEcologyMeteorologyOceanographyAgricultureAgronomyAnimal ScienceCrop ScienceFood ScienceHorticultureSoil Science分析化學(xué)分析化學(xué)與化學(xué)的與化學(xué)的其他分支其他分支及其他科及其他科學(xué)的關(guān)系學(xué)的關(guān)系引自美引自美Douglas A. Skoog等著等著 Analytical Chemistry 2000,7t

7、h ed.生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究的是生命體內(nèi)的化學(xué)生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究的是生命體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)(基因工程、克隆技術(shù)、生物芯片基因工程、克隆技術(shù)、生物芯片-) 。需要學(xué)習(xí)基本理論、方法、實(shí)驗(yàn)技能；培需要學(xué)習(xí)基本理論、方法、實(shí)驗(yàn)技能；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、科學(xué)態(tài)度；建立養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、科學(xué)態(tài)度；建立準(zhǔn)確的量的概念；訓(xùn)練科學(xué)研究素質(zhì)。準(zhǔn)確的量的概念；訓(xùn)練科學(xué)研究素質(zhì)。7 1.2 定量分析過程定量分析過程取樣取樣 處理處理 消除干擾消除干擾 測定測定 計(jì)算計(jì)算均勻均勻 溶解溶解 掩蔽掩蔽 常量常量組分組分有代表性有代表性 熔融熔融 分離分離 (1%,化學(xué)化學(xué)法法) )符合實(shí)際符合實(shí)際 消解消解 微量微量組

8、分組分妥善保存妥善保存 灰化灰化 ( (儀器分儀器分析法析法) )8 1.3 定量分析方法定量分析方法儀器分析法儀器分析法：光化學(xué)：光化學(xué)：紫外紫外- -可見可見、紅外、熒光、磷光、激、紅外、熒光、磷光、激光拉曼、核磁共振、原子發(fā)射、原子吸收光拉曼、核磁共振、原子發(fā)射、原子吸收電化學(xué)：電化學(xué)：電位、電導(dǎo)、庫侖、安培、極譜電位、電導(dǎo)、庫侖、安培、極譜色譜法：色譜法：柱、紙、薄層、柱、紙、薄層、GC、HPLC其他：其他：MS、電子能譜、活化分析、免疫分析、電子能譜、活化分析、免疫分析9化學(xué)分析法化學(xué)分析法: 重量分析重量分析 滴定分析滴定分析: 酸堿、絡(luò)合、氧化還原、沉淀酸堿、絡(luò)合、氧化還原、沉淀

9、 按試樣量大小分按試樣量大小分方法方法 固體試樣質(zhì)量固體試樣質(zhì)量(mg) (mg) 液體試樣體積液體試樣體積(mL)(mL)常量常量 100 10100 10半微量半微量 1010100 1100 11010微量微量 10 110 1%)、微量組分微量組分(0.01-1%)、痕量組分痕量組分(99.9%; 3. 穩(wěn)定穩(wěn)定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等等） 13實(shí)驗(yàn)室常用試劑分類實(shí)驗(yàn)室常用試劑分類級別級別 1級級 2級級 3級級 生化試劑生化試劑14中文名中文名 優(yōu)級純優(yōu)級純 分析純分析純 化學(xué)純化學(xué)純英文標(biāo)志英文標(biāo)志 GR AR CP BR標(biāo)簽顏色標(biāo)簽顏色 綠綠 紅紅 藍(lán)藍(lán) 咖啡

10、色咖啡色實(shí)驗(yàn)講義實(shí)驗(yàn)講義p7-15 標(biāo)準(zhǔn)試劑、高純試劑、專用試劑標(biāo)準(zhǔn)試劑、高純試劑、專用試劑1.4.4 滴定分析中的體積測量滴定分析中的體積測量常用容量分析儀器常用容量分析儀器: : 容量瓶容量瓶(量入式量入式) )、 移液管移液管(量出式量出式) )、 滴定管滴定管(量出式量出式)校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)方法: 1.絕對校準(zhǔn)絕對校準(zhǔn) 2.相對校準(zhǔn)相對校準(zhǔn): 移液管與容量瓶移液管與容量瓶151.4.5 滴定分析計(jì)算滴定分析計(jì)算分析化學(xué)中常用的量和單位分析化學(xué)中常用的量和單位物質(zhì)的量物質(zhì)的量 n (mol、 mmol)摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量M(gmol-1)物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度c(molL-1)質(zhì)量質(zhì)量m(g

11、、mg)， 體積體積V(L、mL)質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(%),質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度 (gmL-1 、mgmL-1)相對分子量相對分子量Mr、相對原子量、相對原子量Ar16必須指明必須指明基本單元基本單元A. 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制1:稀釋后標(biāo)定稀釋后標(biāo)定(NaOH、HCl) n1=n2 c1V1= c2V22: 用基準(zhǔn)物質(zhì)直接配制用基準(zhǔn)物質(zhì)直接配制(K2Cr2O7) 準(zhǔn)確稱量并配成準(zhǔn)確體積。準(zhǔn)確稱量并配成準(zhǔn)確體積。17AAAmnM AAAncV 例例1.1 配配0.01000 molL-1 K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 溶液溶液250.0mL,求求m=?解解 m(K2Cr2O7)=nM=cVM =0

12、.010000.2500294.2=0.7354(g)通常僅需要溶液濃度為通常僅需要溶液濃度為0.01 molL-1左右左右, 做法是做法是:準(zhǔn)確稱量準(zhǔn)確稱量0.74g(10%) K2Cr2O7基準(zhǔn)物質(zhì)基準(zhǔn)物質(zhì), 于于容量瓶中定容容量瓶中定容, 再計(jì)算出其準(zhǔn)確濃度：再計(jì)算出其準(zhǔn)確濃度：18227227227227(K CrO )(K CrO )(K CrO )(K CrO )mcMV B. 標(biāo)定及滴定計(jì)算標(biāo)定及滴定計(jì)算方法方法1 1：等物質(zhì)的量規(guī)則等物質(zhì)的量規(guī)則 1911AB(A)(B)nnZZAAAAMMZZ11()=( )AA1(A)(A)nZnZ AA1(A)(A)cZcZ ZA和和ZB

13、分別為分別為A物質(zhì)和物質(zhì)和B物質(zhì)在反應(yīng)中物質(zhì)在反應(yīng)中的得失質(zhì)子數(shù)或得失電子數(shù)。的得失質(zhì)子數(shù)或得失電子數(shù)。等物質(zhì)的量規(guī)則舉例等物質(zhì)的量規(guī)則舉例 H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O20H2SO4 的基本單元的基本單元: NaOH 的基本單元的基本單元: NaOH等物質(zhì)的量規(guī)則等物質(zhì)的量規(guī)則: 241()()2H SONaOHnnMnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O241H SO2MnO4-的基本單元的基本單元: Fe2+的基本單元的基本單元: Fe2+等物質(zhì)的量規(guī)則等物質(zhì)的量規(guī)則:241( MnO )(Fe)5nn 41MnO5

14、 例例1.4 以以K2Cr2O7為基準(zhǔn)物質(zhì)為基準(zhǔn)物質(zhì),采用析出采用析出I2的方法的方法標(biāo)定標(biāo)定0.020molL-1Na2S2O3溶液的濃度溶液的濃度,需稱多少需稱多少克克K2Cr2O7?如何做才能使稱量誤差不大于如何做才能使稱量誤差不大于0.1%?解解: Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O I2+2S2O32-=2I-+S4O62-+6eCr2O72- 2Cr3+16 n( K2Cr2O7)=n(Na2S2O3)161616m(K2Cr2O7 )= n( K2Cr2O7) M( K2Cr2O7)=c(Na2S2O3) V(Na2S2O3) M(K2Cr2O7)=0.

15、0200.025294.18/6=0.025(g)-2e2S2O32- S4O62-稱大樣稱大樣-減少稱量誤差減少稱量誤差 準(zhǔn)確稱取準(zhǔn)確稱取0.25g左右左右K2Cr2O7,于小燒杯中溶解于小燒杯中溶解后定量轉(zhuǎn)移到后定量轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中定容容量瓶中定容,用用25mL移移液管移取液管移取3份于錐形瓶中份于錐形瓶中,分別用分別用Na2S2O3滴定滴定. 22r0.00020.08% 0.1%0.25E 標(biāo)定標(biāo)定0.10molL-1NaOH: 若用若用H2C2O42H2O,約約0.15g, 應(yīng)稱大樣應(yīng)稱大樣; 若用若用KHC8H4O4,約約0.5g, 稱小樣稱小樣為好為好(?)計(jì)算方法二計(jì)算

16、方法二: 換算因數(shù)法換算因數(shù)法ABCDabcd23(A)(B)(A)(A)(B)(B)acVanncVbb ( (例例1.6)1.6)2+4444(Ca)(Ca)5 (KMnO )(KMnO )(Ca)(Ca )2115( KMnO )(KMnO )(Ca)0.0500 1.20 40.005522 2.00nMcVMVVcVMV Ca2+C2O42- CaC2O4(s) H2C2O42MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2(g)+8H2O52n(Ca2+)=n(H2C2O4)= n(KMnO4)5H2C2O4 2KMnO41Ca2+ 1H2C2O4 A物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算根據(jù)根據(jù)等物質(zhì)的量規(guī)則等物質(zhì)的量規(guī)則: :25BAS11(B)(B)(A)(A)100%cVMZ