分析化學(xué)一緒論

分析化學(xué)

授課人：張小華2024/2/61第一章緒論本章主要內(nèi)容一、分析化學(xué)的定義二、分析化學(xué)的任務(wù)三、分析化學(xué)的特點(diǎn)四、分析化學(xué)的作用和地位五、分析化學(xué)的分類(lèi)六、分析化學(xué)的進(jìn)展七、本課程的教學(xué)要求和成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)2024/2/62一、分析化學(xué)的定義分析化學(xué)是獲得物質(zhì)化學(xué)組成，結(jié)構(gòu)信息，分析方法及相關(guān)理論的科學(xué)。

──化學(xué)中的信息科學(xué)，以降低系統(tǒng)的不確定度為目的。2024/2/63二、分析方法的任務(wù)?定性分析：鑒定物質(zhì)中含有那些組分，及物質(zhì)由什么組分組成。?定量分析：測(cè)定各種組分的相對(duì)含量。?結(jié)構(gòu)分析：研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或晶體。下一頁(yè)2024/2/64三、分析化學(xué)特點(diǎn)1.分析化學(xué)中突出“量”的概念

如：測(cè)定的數(shù)據(jù)不可隨意取舍；數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度、偏差大小與采用的分析方法有關(guān)。

2.分析試樣是一個(gè)獲取信息、降低系統(tǒng)的不確定性的過(guò)程

2024/2/653.實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能，提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4.綜合性強(qiáng)涉及化學(xué)、生物、電學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)等,體現(xiàn)能力與素質(zhì)。分析化學(xué)工作者應(yīng)具有很強(qiáng)的責(zé)任心。2024/2/66三、分析化學(xué)的作用和地位在化學(xué)學(xué)科發(fā)展中的作用：分子科學(xué)、遺傳密碼在化學(xué)研究工作中的作用：新物質(zhì)鑒定結(jié)構(gòu)與性能在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中的作用：質(zhì)量控制與自動(dòng)檢測(cè)分析化學(xué)與社會(huì)：環(huán)境、體育、破案2024/2/67?在科學(xué)的應(yīng)用中占有顯著的地位。稱(chēng)為科學(xué)和技術(shù)的眼睛。?諾貝爾物理、化學(xué)獎(jiǎng)中，有四分之一的項(xiàng)目與分析化學(xué)有關(guān)。?國(guó)際：36國(guó)家，1075個(gè)分析化學(xué)機(jī)構(gòu)；美國(guó)20萬(wàn)化學(xué)家，4萬(wàn)熱從事分析化學(xué)，3000多所大學(xué)，270多所有分析化學(xué)專(zhuān)業(yè)。?有的國(guó)家、大學(xué)單獨(dú)設(shè)系。2024/2/68中國(guó)：?10個(gè)國(guó)家級(jí)分析測(cè)試中心?12個(gè)部級(jí)測(cè)試中心?21個(gè)省市測(cè)試中心?137個(gè)國(guó)家級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心?300多個(gè)進(jìn)出口商品檢驗(yàn)室?8千多個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)?數(shù)十萬(wàn)龐大的分析隊(duì)伍2024/2/69研究成果：?人工合成胰島素的結(jié)構(gòu)分析；?DNA新結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)；?生命登月計(jì)劃的1%；?超導(dǎo)材料的研究；?興奮劑檢測(cè)中心等。2024/2/610五、分析化學(xué)的分類(lèi)51.按分析任務(wù)分類(lèi)

(1)定性含何種元素，何種官能團(tuán)

(2)定量含量

(3)結(jié)構(gòu)形態(tài)分析,立體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)與活性2024/2/6112.

按分析對(duì)象分類(lèi)5

(1)無(wú)機(jī)分析

(2)有機(jī)分析

(3)生物分析

(4)藥物分析2024/2/6123.按分析方法分類(lèi)5

化學(xué)分析：重量分析容量分析（各種滴定分析）儀器分析：電化學(xué)分析光化學(xué)分析色譜分析波譜分析2024/2/613分析化學(xué)化學(xué)分析儀器分析酸堿滴定配位滴定氧化還原滴定沉淀滴定電化學(xué)分析光化學(xué)分析色譜分析波譜分析重量分析滴定分析電導(dǎo)、電位、電解、庫(kù)侖極譜、伏安發(fā)射、吸收，熒光、光度氣相、液相、離子、超臨界、薄層、毛細(xì)管電泳紅外、核磁、質(zhì)譜2024/2/614續(xù)前

常量分析半微量分析微量分析超微量分析S>0.1g,V>10mLS0.01~0.1g,V1~10mLS0.1~10mg,V0.01~1mLS<0.1mg,V<0.01mL4.按試樣用量和操作規(guī)模分2024/2/6155.例行分析和仲裁分析例行分析是指一般化驗(yàn)室日常生產(chǎn)中的分析仲裁分析是指不同單位對(duì)分析結(jié)果有爭(zhēng)議時(shí)，請(qǐng)權(quán)威單位以公認(rèn)的分析方法進(jìn)行裁判的分析。2024/2/6165例行分析和仲裁分析例行分析：是指一般化驗(yàn)室對(duì)日常生產(chǎn)中的原料和產(chǎn)品所進(jìn)行的分析，又叫常規(guī)分析。仲裁分析：是因?yàn)椴煌瑔挝粚?duì)同一試樣分析得出不同的測(cè)定結(jié)果，并由此發(fā)生爭(zhēng)議時(shí)，要求權(quán)威機(jī)構(gòu)用公用的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，以裁判原分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。2024/2/617六、分析化學(xué)的進(jìn)展1.由分析對(duì)象來(lái)看

有機(jī)物分析無(wú)機(jī)物分析生物活性物質(zhì)2.由分析對(duì)象的數(shù)量級(jí)來(lái)看3.由分析自動(dòng)化程度來(lái)看常量微量痕量分子水平手工操作儀器自動(dòng)全自動(dòng)智能化儀器2024/2/618第一個(gè)重要階段：?20世紀(jì)二三十年代利用當(dāng)時(shí)物理化學(xué)中的溶液化學(xué)平衡理論，動(dòng)力學(xué)理論，如沉淀的生成和共沉淀現(xiàn)象，指示劑作用原理，滴定曲線和終點(diǎn)誤差，催化反應(yīng)和誘導(dǎo)反應(yīng)，緩沖作用原理大大地豐富了分析化學(xué)的內(nèi)容，并使分析化學(xué)向前邁進(jìn)了一步.2024/2/619第二個(gè)重要階段：?20世紀(jì)40年代以后幾十年，第二次世界大戰(zhàn)前后，物理學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)了各種儀器分析方法的發(fā)展，改變了經(jīng)典分析化學(xué)以化學(xué)分析為主的局面。?

原子能技術(shù)發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)的興起，要求分析化學(xué)能提供各種靈敏準(zhǔn)確而快速的分析方法，如半導(dǎo)體材料，有的要求純度達(dá)99.9999999%以上，在新形勢(shì)推動(dòng)下，分析化學(xué)達(dá)到了迅速發(fā)展。?最顯著的特點(diǎn)是各種儀器分析方法和分離技術(shù)的廣泛應(yīng)用。2024/2/620第三個(gè)重要階段?自20世紀(jì)70年代以來(lái)，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為主要標(biāo)志的信息時(shí)代的到來(lái)，促使分析化學(xué)進(jìn)入第三次變革時(shí)期。?由于生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、新材料科學(xué)發(fā)展的需要，基礎(chǔ)理論及測(cè)試手段的完善，現(xiàn)代分析化學(xué)完全可能為各種物質(zhì)提供組成、含量、結(jié)構(gòu)、分布、形態(tài)等等全面的信息，使得微區(qū)分析、薄層分析、無(wú)損分析、瞬時(shí)追蹤、在線監(jiān)測(cè)及過(guò)程控制等過(guò)去的難題都迎刃而解。?分析化學(xué)廣泛吸取了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的最新成就，成為當(dāng)代最富活力的學(xué)科之一。2024/2/621分析化學(xué)主要發(fā)展趨向生物分析環(huán)境分析過(guò)程分析表面分析大分子表征化學(xué)圖象無(wú)損分析單細(xì)胞分析單分子單聚集體分析固定化傳感器定性教育接口活體分析實(shí)時(shí)分析原位分析在線分析化學(xué)計(jì)量學(xué)自動(dòng)化微型化新技術(shù)新儀器新原理分離技術(shù)儀器和計(jì)算機(jī)聯(lián)用技術(shù)其它科技領(lǐng)域2024/2/622七、對(duì)同學(xué)的要求重要性：對(duì)理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，分析化學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)課程，把無(wú)機(jī)化學(xué)的理論應(yīng)用到分析化學(xué)中來(lái)，著重培養(yǎng)嚴(yán)格認(rèn)真實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，觀察分析和判斷問(wèn)題的能力，精密細(xì)致進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的技能。要求：1、記好筆記；2、做好實(shí)驗(yàn)；3、獨(dú)立完成作業(yè)；4、看參考書(shū)。2024/2/623謝謝2024/2/6241樣品的采集和制備（1）樣品的采集為了使所采集的試樣能夠代表分析對(duì)象的平均組成，應(yīng)根據(jù)試樣堆放的情況和顆粒的大小，從不同部位和深度選取多個(gè)取樣點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，試樣的采集量可按下述采樣經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中Q為采取平均試樣的最小量（kg）；d為物料中最大顆粒的直徑（mm）；K為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，可由實(shí)驗(yàn)求得，一般在0.02～0.15之間。樣品越不均勻，其K就越大。（2）樣品的制備按上述方法采集的試樣不僅量大且顆粒不均勻，必須通過(guò)多次破碎、過(guò)篩、混均、縮分等步驟制成少量均勻而有代表性的分析試樣。

2024/2/625三、定量分析的一般程序

1、樣品的采集和制備；2、樣品處理(樣品分解和干擾消除)；3、樣品測(cè)定(測(cè)定方法選擇和確定);4、分析結(jié)果的計(jì)算及評(píng)價(jià)。下一頁(yè)返回2024/2/626按規(guī)定減少樣品質(zhì)量的過(guò)程稱(chēng)為縮分。通常用“四分法”進(jìn)行人工縮分。四分法是將物料堆成圓錐體，然后壓成厚度均勻的圓餅，通過(guò)中心將其平均分成四個(gè)相等的扇形體。棄去對(duì)角的兩份，保留余下兩份。保留的試樣是否繼續(xù)縮分取決于試樣的粒度與保留試樣之間的關(guān)系，它們應(yīng)符合采樣公式：2024/2/6272024/2/6282樣品處理

（1）樣品分解溶解法：溶解法是采用適當(dāng)?shù)娜軇⒃嚇尤芙夂笾瞥扇芤?，常用的溶劑有水、酸、堿等。對(duì)于不溶于水的試樣，則采用酸或堿作溶劑的酸溶法或堿溶法進(jìn)行溶解，以制備分析試液。適用于一般無(wú)機(jī)試樣和有機(jī)試樣?；一ǎ焊煞ɑ一窃谝欢囟群蜌夥障录訜幔勾郎y(cè)物質(zhì)分解、灰化，留下的殘?jiān)儆眠m當(dāng)?shù)娜軇┤芙?。這種方法不用熔劑，空白值低，很適合微量元素分析。適用于難溶解的有機(jī)試樣。熔融法：熔融法是將試樣與固體熔劑混勻后，置于特定材料制成的坩堝中，在高溫條件下熔融，分解試樣，再用水或酸浸取融塊，使其轉(zhuǎn)入溶液中。根據(jù)所用熔劑的化學(xué)性質(zhì)，熔融法可分為酸熔法和堿熔法兩種。適用于難溶解的無(wú)機(jī)試樣。注：通常先考慮水溶解，再考慮酸、堿溶，最后考慮灰化或熔融。

2024/2/629溶解法：水溶：用水溶解試樣最簡(jiǎn)單、快速，適用于一切可溶性鹽和其他可溶性物料。常見(jiàn)的可溶性鹽類(lèi)有硝酸鹽、醋酸鹽、銨鹽、絕大多數(shù)的堿金屬化合物、大部分的氯化物及硫酸鹽。當(dāng)用水不能溶解或不能完全溶解時(shí)，再用酸或堿溶解。。酸溶：酸溶法是利用酸的酸性、氧化還原性及形成配合物的性質(zhì)，使試樣溶解制成溶液。鋼鐵、合金、部分金屬氧化物、硫化物、碳酸鹽礦物、磷酸鹽礦物等，常采用此法溶解。常用作分解試樣的酸有鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸、氫氟酸等以及他們的混酸。

堿溶：少數(shù)試樣可采用堿溶法來(lái)分解，堿溶法的溶劑主要為氫氧化鈉和氫氧化鉀。堿溶法常用來(lái)溶解兩性金屬，如鋁、鋅及其合金、以及它們的氧化物和氫氧化物等。有機(jī)溶劑溶解法：測(cè)定大多數(shù)有機(jī)化合物時(shí)需用有機(jī)溶劑溶解，有時(shí)有些無(wú)機(jī)化合物也需溶解在有機(jī)溶劑中再測(cè)定，或利用它們?cè)谟袡C(jī)溶劑中溶解度的不同進(jìn)行分離。2024/2/630灰化法

：

根據(jù)灰化條件的不同，干法灰化有兩種，一種是在充滿(mǎn)O2的密閉瓶?jī)?nèi)，用電火花引燃有機(jī)試樣，瓶?jī)?nèi)可用適當(dāng)?shù)奈談┮晕掌淙紵a(chǎn)物，然后用適當(dāng)方法測(cè)定，這種方法叫氧瓶燃燒法，它廣泛用于有機(jī)物中鹵素、硫、磷、硼等元素的測(cè)定。另一種是將試樣置于蒸發(fā)皿中或坩堝內(nèi)，在空氣中，于一定溫度范圍(500～550℃)內(nèi)加熱分解、灰化，所得殘?jiān)眠m當(dāng)溶劑溶解后進(jìn)行測(cè)定，這種方式叫定溫灰化法。此法常用于測(cè)定有機(jī)物和生物試樣中的無(wú)機(jī)元素，如銻、鉻、鐵、鈉、鍶、鋅等。

2024/2/631熔融法酸熔法——使用酸性溶劑K2S2O7(焦硫酸鉀)、KHSO4(硫酸氫鉀)等與試樣混合，在高溫下轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)，后制備成液體試樣。常用來(lái)分解鐵、鋁、鈦、鋯、鉭、鈮的氧化類(lèi)礦，以及中性或堿性耐火材料。例：

堿熔法——使用堿性溶劑Na2CO3、K2CO3等，與試樣混合，在高溫下轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)，后制備成液體試樣。適用酸性無(wú)機(jī)試樣。

熔融法中應(yīng)注意正確選用坩堝材料，以保證所用坩堝不受損壞。選擇坩堝材質(zhì)原則是：一方面要使坩堝在熔融時(shí)不受損失或少受損失，另一方面還要保證分析的準(zhǔn)確度。

2024/2/632(2)排除干擾

主要有沉淀分離、萃取分離、層析分離、掩蔽雜質(zhì)等方法

2024/2/6333樣品測(cè)定（1）測(cè)定方法的選擇定量化學(xué)分析要完成實(shí)際生產(chǎn)和科研中的具體分析任務(wù)，獲得符合要求的測(cè)定結(jié)果，選擇合適的測(cè)定方法至關(guān)重要。測(cè)定方法選擇的原則：方法的準(zhǔn)確度高方法的靈敏度高方法的選擇性好方法適應(yīng)于分析的具體要求方法與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)條件相適應(yīng)

2024/2/634（2）測(cè)定方法確定查閱文獻(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，完善測(cè)定方法確定測(cè)定方法2024/2/6354分析結(jié)果的計(jì)算及評(píng)價(jià)

根據(jù)分析過(guò)程中有關(guān)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系及分析測(cè)量所得數(shù)據(jù)，計(jì)算試樣中待測(cè)組分的含量。對(duì)于測(cè)定結(jié)果及誤差分布情況，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。（詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)第二章）2024/2/636四、本課程的主要內(nèi)容2024/2/637五、本課程的教學(xué)目標(biāo)1.掌握各類(lèi)溶液的配制方法;2.掌握各類(lèi)分析方法的基本原理、基本分析方法的操作以及分析數(shù)據(jù)的處理；3.掌握各種儀器的使用和維護(hù);4.具備一定的分析操作技能；5.具備嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，記錄及時(shí),不任意篡改。2024/2/638