無機及分析化學(00002)市公開課一等獎百校聯(lián)賽特等獎?wù)n件

化學分析(部分）ChemicalAnalysis(part)第1頁

第9章定量分析化學概論第2頁9.1前言什么是分析化學，分析化學任務(wù)和作用

分析化學與分析方法

分析方法分類分析化學發(fā)展史

化學分析與分析化學及分析科學

分析化學發(fā)展趨向

第3頁序言什么是分析化學，分析化學任務(wù)和作用分析化學是研究分析方法科學或?qū)W科是化學一個分支分析化學是一門人們賴以取得物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)信息科學分析化學是科學技術(shù)眼睛、尖兵、偵察員，是進行科學研究基礎(chǔ)學科第4頁序言分析化學是發(fā)展和綜合應(yīng)用各種理論、方法、儀器和策略以獲取相關(guān)物質(zhì)在相對時空內(nèi)組成和性質(zhì)信息一門科學[2]，也被稱為分析科學（KallerR,MermetJM,OttoM,etal.AnalyticalChemistry,Wiley-VCH,1998.）

培養(yǎng)學生實事求是、一絲不茍科學態(tài)度和作風，觀察、判斷、聯(lián)想思維、總結(jié)和表示能力，利用理論知識處理實際問題能力和創(chuàng)新意識分析化學理論課程及其試驗教學，是最主要和最有效伎倆

第5頁9.2分析化學與分析方法及分類

分析化學是研究分析方法科學，一個完整詳細分析方法包含測定方法和測定對象兩部分沒有分析對象，就談不到分析方法，對象與方法存在分析化學或者分析科學各個方面

第6頁1.分析化學與分析方法是什么？定性分析有多少？定量分析什么樣？結(jié)構(gòu)分析與識別怎么辦？圍繞上述三個問題新方法研究第7頁2.分析方法分類依據(jù)分析任務(wù)、分析對象、方法原理、操作規(guī)模以及方法和詳細要求分類按分析任務(wù)：定性分析（qualitativeanalysis)，定量分析(quantitativeanalysis)，結(jié)構(gòu)分析(structureanalysis)

按分析對象：無機分析，有機分析，生物分析，環(huán)境分析，材料分析，藥品分析，臨床分析，金屬分析，水質(zhì)分析，食品分析，土壤分析，結(jié)構(gòu)分析等

第8頁2.分析方法分類按原理分：化學分析(chemicalanalysis)：以物質(zhì)化學反應(yīng)為基礎(chǔ)分析方法儀器分析(instrumentalanalysis)：以物質(zhì)物理和物理化學性質(zhì)為基礎(chǔ)分析方法光學分析方法電化學分析法：電位分析法：電導分析法；庫侖法：伏安法與極譜法

第9頁2.分析方法分類熱分析法：差熱分析法，熱失重分析，溫度滴定色譜法：氣相色譜；液相色譜，毛細管電泳質(zhì)譜核磁共振

第10頁2.分析方法分類放射分析X-光熒光電子顯微鏡分析x-光衍射分析第11頁2.分析方法分類按試樣用量及操作規(guī)模分：常量、半微量、微量和超微量分析

方法試樣質(zhì)量試液體積常量分析>0.1g>10ml半微量分析0.01-0.1g1-10ml微量分析0.1-10mg0.01-1ml超微量分析<0.1mg<0.01ml第12頁2.分析方法分類按待測成份含量分：常量(major)成份分析(>1%)微量(micro)成份分析(0.01-1%)痕量(trace)成份分析(<0.01％)超痕量（ultratrace)成份分析（0.0001％）第13頁2.分析方法分類標準分析方法（standardanalyticalmethods)仲裁分析(arbitralanalysis)及例行分析(routineanalysis)第14頁3.分析方法選擇及依據(jù)待測組分性質(zhì)、含量及樣品對象共存組分性質(zhì)及對測定影響對準確度和靈敏度要求條件、成本和時間可靠性第15頁4.分析化學發(fā)展趨向

第16頁5.要求掌握分析化學基礎(chǔ)理論、基本知識和主要分析方法正確和較熟練掌握分析化學基本操作技術(shù)和試驗技能樹立嚴格“量”概念第17頁主要參考文件參考書武漢大學等主編，分析化學（第5版），高等教育出版社，彭崇慧，馮建章，張錫瑜，李克安，趙風林，定量化學分析簡明教程，第2版，北京大學出版社，1997HarrisDC,QuantitativeChemicalAnalysis,6thed,Freedman,CristianGaryD,AnalyticalChemistry,6thed.Wiley,MelonaCE,ChemicalSeparation,AWiley-Intersciencepub.1999國內(nèi)外期刊因特網(wǎng)（internet)p.6第18頁9.3

分析化學概論

定量分析化學中基本工具、專業(yè)名詞和語言

定量分析操作步驟

分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理（p360)（另講）

經(jīng)典定量分析方法概述

定量分析誤差、有效數(shù)字(significantfigure)及其運算規(guī)則(p358)第19頁1.定量分析化學中基本工具、專業(yè)名詞和語言一些符號測量基本標準單位

kg,g,mg,μg,ngL,ml,μl，nlm，cm，mm，μm，nm第20頁定量分析化學中基本工具、專業(yè)名詞和語言定量分析基本儀器和設(shè)備及用途定量分析基本儀器和設(shè)備及用途天平、量筒，容量瓶，移液管，滴定管，移液器，（還有儀器名稱等）稱量，移取，測定，取樣，溶樣，熔樣，浸取，分離，掩蔽，絡(luò)合，還原，氧化，試液，樣液等

第21頁3.定量分析過程(p.351)1.取樣（制樣和稱量）2.試樣分解（分析試液制備）3.分離與測定4.分析結(jié)果計算和評價

第22頁4.經(jīng)典定量分析方法概述

重量法：先用適當方法將被測定組分與共存其它物質(zhì)分離轉(zhuǎn)化為一定稱量形式，然后稱重，由被稱物質(zhì)量計算該組分含量。有沉淀法、氣化法和電解法等。第23頁經(jīng)典定量分析方法概述滴定分析法：又稱容量分析法。是將一個已知準確濃度試劑溶液(標準溶液)以滴加方式使其與樣品溶液中被測物質(zhì)反應(yīng)(反過來也能夠)，直到所加標準溶液與被測物質(zhì)按化學計量關(guān)系反應(yīng)完全為止，用指示劑指示定量反應(yīng)終點——滴定終點，然后依據(jù)標準溶液濃度和用量，計算被測物質(zhì)含量。第24頁經(jīng)典定量分析方法概述滴定分析法包含酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法、氧化還原滴定法和沉淀滴定法等滴定方式：a.直接滴定法，最慣用。b.間接滴定法如Ca2+沉淀為CaC2O4——再用硫酸溶解——用KMnO4滴定C2O42-,間接測定Ca2+c.返滴定法如測定CaCO3,加入過量鹽酸，多出鹽酸用標準氫氧化鈉溶液返滴d.置換滴定法如絡(luò)合滴定測定錫合金中Sn，MY（EDTA)+L(F)=ML+Y第25頁經(jīng)典定量分析方法概述滴定分析法對化學反應(yīng)要求：a.反應(yīng)按一定反應(yīng)方程式進行，即有確定化學計量關(guān)系。b.

反應(yīng)速度較快。

c.輕易確定滴定終點

第26頁經(jīng)典定量分析方法概述滴定方式：

直接滴定法，最慣用

間接滴定法，返滴定法，。置換滴定法，多用于絡(luò)合滴定法

第27頁滴定劑與被滴定物質(zhì)

之間計量關(guān)系

.化學計量比滴定劑（T）與被滴定測定物質(zhì)B反應(yīng)式：tT+bB=cC+dD被滴定物質(zhì)B物質(zhì)量nB

與滴定劑T物質(zhì)量nT之間關(guān)系是：nB=b/t?nT

或nT=t/b·nB

（1）b/t和t/b稱為化學計量比（也曾稱摩爾比）

第28頁滴定劑與被滴定物質(zhì)

之間計量關(guān)系2MnO4-+5C2O42+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O化學計量比是：nKMnO4=2/5·nH2C2O4第29頁滴定劑與被滴定物質(zhì)

之間計量關(guān)系等物質(zhì)量規(guī)則

還以基準物質(zhì)草酸標定高錳酸鉀溶液反應(yīng)為例2KMnO4相當于5H2C2O4，選擇KMnO4基本單元為1/5KMnO4，選擇H2C2O4基本單元為1/2H2C2O4

第30頁滴定劑與被滴定物質(zhì)

之間計量關(guān)系n(1/5KMnO4)=n(1/2H2C2O4)等物質(zhì)量5n(KMnO4)=2n(H2C2O4)一樣得n(KMnO4)=2/5n(H2C2O4)第31頁5.基準物質(zhì)和標準溶液a.基準物質(zhì):能用于直接配制和標定標準溶液物質(zhì)。要求試劑與化學組成一致；純度高；穩(wěn)定；摩爾質(zhì)量大；滴定反應(yīng)時無副反應(yīng)。b.標準溶液：已知準確濃度試劑溶液。配制方法有直接配制和標定兩種方法第32頁基準物質(zhì)和標準溶液標準溶液濃度表示方法標準溶液濃度通常用物質(zhì)量濃度表示。例如物質(zhì)B物質(zhì)量濃度（用cB表示），是指溶液中所含溶質(zhì)B物質(zhì)量（nB）與溶液體積(V)比。溶質(zhì)B物質(zhì)量單位為mol或mmol;常用體積單位是L(升)或ml.則有：cB＝nB/V，即每升溶液溶質(zhì)摩爾數(shù)（M），單位可認為mol·L-1或mmol·L-1第33頁基準物質(zhì)和標準溶液物質(zhì)量nB數(shù)值取決于基本單元選擇，物質(zhì)量以前為摩爾數(shù)?；締卧x擇，普通是以化學反應(yīng)計量關(guān)系為依據(jù)。如反應(yīng)：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O2KMnO4相當于5H2C2O4，KMnO4基本單元為1/5KMnO4，H2C2O4基本單元為1/2H2C2O4

第34頁6.標準溶液濃度計算

a.直接配制法:稱一定量基準物質(zhì)B（mB，質(zhì)量，單位，g）直接溶于一定量（V，體積，單位，L）溶劑配制.按cB=nB/V=mB/MBV計算濃度，MB是基準物質(zhì)B摩爾質(zhì)量(g·mol-1).第35頁標準溶液濃度計算

b

標定法：依據(jù)滴定劑和被測物質(zhì)比計算求出。標定某一溶液，需要標準溶液，假定其濃度為cT

（mol·L-1）標準溶液來標定物質(zhì)B（體積為VBmL），用去標準溶液VTmL。那么滴定劑和物質(zhì)B物質(zhì)量分別為：nT＝cTVT（2－1）和nB＝cBVB

（2－2）

第36頁標準溶液濃度計算假定標定反應(yīng)化學計量比為b/t，依據(jù)（1）式得：nB＝b/t·nT

（2-3）把（2－1）和（2－2）代入（2-3），得：cBVB＝b/t·cTVT(試驗中已知VB，cT，VT)，則cB＝b/t·cT·VT/VB(2-4)第37頁標準溶液濃度計算物質(zhì)B質(zhì)量mB能夠用下式求得：mB

＝nBMB＝b/t·cT·VT·MB(2-5)假如以基準物質(zhì)標定標準溶液，則依據(jù)cBVB＝b/t·cTVT取得以下計算公式：cBVB＝b/t·mT/MT

第38頁7.定量分析結(jié)果表示(p.352)

1.被測組分化學表示形式:是單質(zhì)或元素，還是化合物如C,H,N;氧化物Al2O3,CaO等2.被測組分含量表示方法（1）.固體試樣a.以質(zhì)量分數(shù)表示，慣用是百分含量（％）；b.其它表示μg·g-1；ng·g-1；g·T-1第39頁定量分析結(jié)果表示(2)液體試樣物質(zhì)量濃度，molL-1；質(zhì)量摩爾濃度，molkg-1;質(zhì)量濃度，mgL-1,μgL-1，ngL–1等；體積分數(shù)；摩爾分數(shù)；質(zhì)量分數(shù)

。(3)氣體試樣體積分數(shù)第40頁9.4定量分析誤差(p.353)第41頁1.準確度與精密度；誤差與偏差1準確度和精密度a.準確度(Accuracy)：

測定結(jié)果與“真值”靠近程度.

誤差（Error）：衡量準確度標準，測定結(jié)果(X)與真實值（

）之間差值。相對誤差Er絕對誤差δ

=－

x=δ/

×100％

=δ/

x

×100％

第42頁例:滴定體積誤差VδEr20.00mL0.02mL0.1%2.00mL0.02mL1.0%第43頁b.精密度(Precision)與偏差（Deviation）精密度:平行測定結(jié)果相互靠近程度,用偏差表示。偏差:即各次測定值(Xi)與平均值(x)之差。xd

=xi-第44頁平均偏差：各單個偏差絕對值平均值

相對平均偏差：平均偏差與測量平均值比值第45頁標準偏差：S

相對標準偏差：RSDor第46頁c.準確度與精密度關(guān)系第47頁結(jié)論1.精密度好是準確度好前提;2.精密度好不一定準確度高系統(tǒng)誤差!準確度及精密度都高－結(jié)果可靠第48頁2.誤差產(chǎn)生原因及減免a.系統(tǒng)誤差(Systematicerror)

方法:

溶解損失、終點誤差－用其它方法校正

儀器:

刻度不準、砝碼磨損－校準(絕對、相對)操作:

顏色觀察試劑:

不純－空白試驗具單向性、重現(xiàn)性、可校正特點第49頁b.偶然誤差(accidentalerror)

不可校正，服從統(tǒng)計規(guī)律，（不存在系統(tǒng)誤差情況下，測定次數(shù)越多其平均值越靠近真值。普通平行測定4-6次）

c.

過失(Mistake)

由粗心大意引發(fā)，能夠防止第50頁提升分析結(jié)果準確度方法選擇恰當分析方法（靈敏度與準確度）減小測量誤差（誤差要求與取樣量）減小偶然誤差（屢次測量，最少3次以上）消除系統(tǒng)誤差對照試驗：標準方法、標準樣品、標準加入空白試驗校準儀器校正分析結(jié)果第51頁9.5有效數(shù)字(