《定量分析基礎(chǔ)》ppt課件

1、定量分析根底定量分析根底 1 1 定量分析方法的分類定量分析方法的分類 2 2 定量分析中的誤差定量分析中的誤差 誤差的度量、產(chǎn)生及減小誤差的方誤差的度量、產(chǎn)生及減小誤差的方 法法 3 3 有效數(shù)字及運(yùn)算規(guī)那么有效數(shù)字及運(yùn)算規(guī)那么 4 4 滴定分析法概述滴定分析法概述 規(guī)范溶液、基準(zhǔn)物質(zhì)規(guī)范溶液、基準(zhǔn)物質(zhì) 3.1 分析方法的分類分析方法的分類 分析化學(xué)是研討物質(zhì)化學(xué)組成、構(gòu)分析化學(xué)是研討物質(zhì)化學(xué)組成、構(gòu) 造信息、分析方法及相關(guān)實(shí)際的科學(xué)。造信息、分析方法及相關(guān)實(shí)際的科學(xué)。 它所要處理的問題是確定物質(zhì)中含它所要處理的問題是確定物質(zhì)中含 有哪些組分；這些組分在物質(zhì)中是如有哪些組分；這些組分在物質(zhì)中

2、是如 何存在的，各個(gè)組分的相對(duì)含量是多何存在的，各個(gè)組分的相對(duì)含量是多 少；以及如何表征物質(zhì)的化學(xué)構(gòu)造。少；以及如何表征物質(zhì)的化學(xué)構(gòu)造。 3.1 分析方法的分類分析方法的分類 分析化學(xué)包括成分分析和構(gòu)造分析。成分分析化學(xué)包括成分分析和構(gòu)造分析。成分 分析又可分為定性分析和定量分析兩部分。分析又可分為定性分析和定量分析兩部分。 1 定性分析：定性分析： 定性分析的義務(wù)是鑒定物質(zhì)由哪些元定性分析的義務(wù)是鑒定物質(zhì)由哪些元 素或離子所組成，對(duì)于有機(jī)物質(zhì)還需求確素或離子所組成，對(duì)于有機(jī)物質(zhì)還需求確 定其官能團(tuán)及分子構(gòu)造。定其官能團(tuán)及分子構(gòu)造。 2 定量分析定量分析 ： 定量分析的義務(wù)是測(cè)定物質(zhì)各組成部分

3、定量分析的義務(wù)是測(cè)定物質(zhì)各組成部分 的含量。的含量。 3 構(gòu)造分析：形狀分析、立體構(gòu)造、構(gòu)造與構(gòu)造分析：形狀分析、立體構(gòu)造、構(gòu)造與 性能。性能。 按分析對(duì)象分類按分析對(duì)象分類 無機(jī)分析、有機(jī)分析無機(jī)分析、有機(jī)分析 按試樣用量和被測(cè)組分含量分類按試樣用量和被測(cè)組分含量分類 常量分析常量分析 微量分析微量分析 痕量分析痕量分析 試樣質(zhì)量試樣質(zhì)量m 0.1g 0.110mg 0.1mg 試樣含量試樣含量w 1% 0.011% 0.01% 按分析方法分類按分析方法分類 按其測(cè)定原理和操作方法的不同可分為化按其測(cè)定原理和操作方法的不同可分為化 學(xué)分析和儀器分析兩大類。學(xué)分析和儀器分析兩大類。 3.1 分

4、析方法的分類分析方法的分類 3.1 分析方法的分類分析方法的分類 以化學(xué) 反響為為根 底的分析方 法，稱為化 學(xué)分析法， 包括滴定分 析法和分量 分析法. 3.1 分析方法的分類分析方法的分類 儀器分析方法儀器分析方法 以物質(zhì)的物理或以物質(zhì)的物理或 物理化學(xué)性質(zhì)為根底建物理化學(xué)性質(zhì)為根底建 立起來的分析方法。立起來的分析方法。 常用的儀器分析法常用的儀器分析法 可分為以下幾類：可分為以下幾類： 電化學(xué)分析法電化學(xué)分析法 光化學(xué)分析法光化學(xué)分析法 色譜分析法。色譜分析法。 3.2 定量分析中的誤差定量分析中的誤差 3.2.1 誤差的表示方法誤差的表示方法 準(zhǔn)確度與精細(xì)度準(zhǔn)確度與精細(xì)度 1 準(zhǔn)確度

5、與誤差準(zhǔn)確度與誤差 準(zhǔn)確度：測(cè)定值準(zhǔn)確度：測(cè)定值(xi)與真實(shí)值與真實(shí)值(xT)符合的程度。符合的程度。 反映測(cè)定的正確性，是系統(tǒng)誤差大小的量度。反映測(cè)定的正確性，是系統(tǒng)誤差大小的量度。 表示方法表示方法 誤差誤差 1) 絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差(E) E = 測(cè)定值真實(shí)值測(cè)定值真實(shí)值xxT 1 1 準(zhǔn)確度與誤差準(zhǔn)確度與誤差 2) 2) 相對(duì)誤差相對(duì)誤差 表示誤差在真實(shí)值中所占的百表示誤差在真實(shí)值中所占的百 分率，分析結(jié)果的準(zhǔn)確度常用相對(duì)誤差表分率，分析結(jié)果的準(zhǔn)確度常用相對(duì)誤差表 示。示。 如：對(duì)于如：對(duì)于1000g1000g和和10g 10g 的兩份樣品，的兩份樣品， 當(dāng)測(cè)定的絕對(duì)誤差都為：當(dāng)測(cè)定的

6、絕對(duì)誤差都為：1g1g時(shí)，產(chǎn)生的相時(shí)，產(chǎn)生的相 對(duì)誤差卻不同。對(duì)誤差卻不同。 Er1 Er1( (1/1000)1/1000)100%100%0.1%0.1% Er2 Er2( (1/10)1/10)100%100%10%10% 絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差都有正負(fù)之絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差都有正負(fù)之 分。分。 3.2.1 誤差的表示方法誤差的表示方法 2 2 精細(xì)度與偏向精細(xì)度與偏向 精細(xì)度：多次丈量值精細(xì)度：多次丈量值 (xi) (xi) 之間相互接近的程度。之間相互接近的程度。 反映測(cè)定的再現(xiàn)性，是偶爾誤差大小的量度反映測(cè)定的再現(xiàn)性，是偶爾誤差大小的量度 表示方法表示方法 偏向偏向 1 1絕對(duì)偏向絕對(duì)偏

7、向 單次丈量值與平均值之差。單次丈量值與平均值之差。 xxd ii 2 2 精細(xì)度與偏向精細(xì)度與偏向 2 2平均偏向平均偏向 相對(duì)平均偏向相對(duì)平均偏向 留意：不計(jì)正負(fù)號(hào)，留意：不計(jì)正負(fù)號(hào)，didi那么有正負(fù)之分。那么有正負(fù)之分。 )42( nn in21 dddd d 100% x d r d 3 準(zhǔn)確度與精細(xì)度的關(guān)系準(zhǔn)確度與精細(xì)度的關(guān)系 例如，甲、乙、丙、丁四人同時(shí)測(cè)定銅合金中例如，甲、乙、丙、丁四人同時(shí)測(cè)定銅合金中Cu的的 百分含量，各分析百分含量，各分析6次。設(shè)真值次。設(shè)真值=10.00%，結(jié)果如，結(jié)果如 下：下： 甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 精細(xì)度好，準(zhǔn)確度不好精細(xì)度好，準(zhǔn)確度不好 準(zhǔn)確度

8、、精細(xì)度都好，準(zhǔn)確度、精細(xì)度都好， 精細(xì)度較差，接近真值精細(xì)度較差，接近真值 是由于正負(fù)誤差彼此抵是由于正負(fù)誤差彼此抵 銷銷 精細(xì)度、準(zhǔn)確度差。精細(xì)度、準(zhǔn)確度差。 3 準(zhǔn)確度與精細(xì)度的關(guān)系準(zhǔn)確度與精細(xì)度的關(guān)系 分析結(jié)果精分析結(jié)果精 細(xì)度高，準(zhǔn)確度細(xì)度高，準(zhǔn)確度 不一定高。不一定高。 分析結(jié)果準(zhǔn)分析結(jié)果準(zhǔn) 確度高，要求精確度高，要求精 細(xì)度一定要高。細(xì)度一定要高。 3.2.2 誤差的來源和減免方法誤差的來源和減免方法 1 誤差分類及其產(chǎn)生的緣由誤差分類及其產(chǎn)生的緣由 根據(jù)性質(zhì)和產(chǎn)生的緣由誤差根據(jù)性質(zhì)和產(chǎn)生的緣由誤差 可分為三類：可分為三類： 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差 偶爾誤差偶爾誤差 過失誤差過失誤差

9、1 1系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差 由一些固定的緣由所產(chǎn)生的誤差，其大小、由一些固定的緣由所產(chǎn)生的誤差，其大小、 正負(fù)有重現(xiàn)性，也叫可測(cè)誤差。正負(fù)有重現(xiàn)性，也叫可測(cè)誤差。 1 1方法誤差方法誤差 分析方法本身所呵斥的誤差。分析方法本身所呵斥的誤差。 2 2儀器誤差和試劑誤差儀器誤差和試劑誤差 3 3個(gè)人誤差有別于操作不當(dāng)個(gè)人誤差有別于操作不當(dāng) 4 4操作誤差操作誤差 系統(tǒng)誤差的性質(zhì)可歸納為如下三點(diǎn)：系統(tǒng)誤差的性質(zhì)可歸納為如下三點(diǎn)： 1 1重現(xiàn)性、重現(xiàn)性、 2 2單向性、單向性、 3 3數(shù)值根本數(shù)值根本 恒定恒定 系統(tǒng)誤差可以校正。系統(tǒng)誤差可以校正。 2 2 隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差 偶爾誤差的性質(zhì)：偶爾誤差的性質(zhì)

10、： 誤差的大小、正負(fù)都是不固定誤差的大小、正負(fù)都是不固定 的。的。 偶爾誤差偶爾誤差不可測(cè)誤差。不可測(cè)誤差。 在消除系統(tǒng)誤差后，在同樣條在消除系統(tǒng)誤差后，在同樣條 件下多次測(cè)定，可發(fā)現(xiàn)隨機(jī)誤差件下多次測(cè)定，可發(fā)現(xiàn)隨機(jī)誤差 服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 隨機(jī)誤差：由偶爾要素引起的誤差隨機(jī)誤差：由偶爾要素引起的誤差,所以又所以又 稱偶爾誤差稱偶爾誤差 3 過失誤差過失誤差 由于操作人員大意大意、過度疲勞、精 神不集中等引起的誤差。 其表現(xiàn)是出現(xiàn)離群值，極端值。 系統(tǒng)誤差 可校正 偶爾誤差 可控制 過失誤差 可防止 2 提高分析結(jié)果準(zhǔn)確度的方法提高分析結(jié)果準(zhǔn)確度的方法 誤差的減免方法誤差的減免方法

11、1選擇適宜的分析方法選擇適宜的分析方法 2減小相對(duì)誤差減小相對(duì)誤差 減小丈量誤差減小丈量誤差 3檢驗(yàn)和消除系統(tǒng)誤差檢驗(yàn)和消除系統(tǒng)誤差 4添加平行測(cè)定次數(shù)，減少隨機(jī)誤添加平行測(cè)定次數(shù)，減少隨機(jī)誤 差差 多次測(cè)定，求平均值多次測(cè)定，求平均值 3檢驗(yàn)和消除系統(tǒng)誤差檢驗(yàn)和消除系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的減免方法系統(tǒng)誤差的減免方法 1對(duì)照實(shí)驗(yàn)：檢驗(yàn)系統(tǒng)誤差的有效方法對(duì)照實(shí)驗(yàn)：檢驗(yàn)系統(tǒng)誤差的有效方法 規(guī)范方法、規(guī)范樣品、回收實(shí)驗(yàn)規(guī)范方法、規(guī)范樣品、回收實(shí)驗(yàn) 2空白實(shí)驗(yàn)：消除由于試劑、蒸餾水、實(shí)驗(yàn)器空白實(shí)驗(yàn)：消除由于試劑、蒸餾水、實(shí)驗(yàn)器 皿和環(huán)境帶入的雜質(zhì)引起的系統(tǒng)誤差。皿和環(huán)境帶入的雜質(zhì)引起的系統(tǒng)誤差。 3校準(zhǔn)儀器

12、：消除儀器誤差校準(zhǔn)儀器：消除儀器誤差 4校正方法校正方法 3.3 有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)那么有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)那么 3.3.1 有效數(shù)字有效數(shù)字 1 有效數(shù)字的意義有效數(shù)字的意義 在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于任在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于任 一物理量的測(cè)定其準(zhǔn)確度一物理量的測(cè)定其準(zhǔn)確度 都是有一定限制的。都是有一定限制的。 例如，滴定管讀數(shù)例如，滴定管讀數(shù) 甲甲 21.09 ml 乙乙 21.10 ml 丙丙 21.08 ml 2 有效數(shù)字確實(shí)定有效數(shù)字確實(shí)定 前三位是準(zhǔn)確的，最后一位是估前三位是準(zhǔn)確的，最后一位是估 計(jì)的，不甚準(zhǔn)確，但它不是臆造計(jì)的，不甚準(zhǔn)確，但它不是臆造 的。記錄時(shí)應(yīng)保管這一位。這四的。記錄時(shí)應(yīng)保

13、管這一位。這四 位都是有效數(shù)字。位都是有效數(shù)字。 有效數(shù)字有效數(shù)字 實(shí)踐上能測(cè)到的數(shù)實(shí)踐上能測(cè)到的數(shù) 字字(只需一位不準(zhǔn)確，稱為可疑數(shù)只需一位不準(zhǔn)確，稱為可疑數(shù) 字字)。 有效數(shù)字確實(shí)定有效數(shù)字確實(shí)定 滴定管：滴定管： 0.01ml0.01ml 臺(tái)秤：臺(tái)秤： 0.1g0.1g 分析天平分析天平 0.0001g0.0001g 2 有效數(shù)字確實(shí)定 1.0008 431.81 五位有效數(shù)字 0.1000 10.98% 四位有效數(shù)字 0.0382 1.9810-10 三位有效數(shù)字 0.54 0.00040 二位有效數(shù)字 3600 有效數(shù)字位數(shù)模糊，應(yīng)根據(jù)實(shí)踐有效數(shù)字位數(shù)寫成：3.6103 2 位；3.

14、60103 3位 pH, pOH, logc 等對(duì)數(shù)的有效數(shù)字取決于對(duì)數(shù)的尾數(shù) pH = 11.20 兩位有效數(shù)字 常數(shù)、倍乘或倍除，位數(shù)無限制，根據(jù)需求確定。 3 處置有效數(shù)字位數(shù)的規(guī)那么處置有效數(shù)字位數(shù)的規(guī)那么 記錄時(shí)只保管一位可疑數(shù)字記錄時(shí)只保管一位可疑數(shù)字 修約修約 舍棄多余的有效數(shù)字舍棄多余的有效數(shù)字 修約規(guī)那么修約規(guī)那么 “四舍六入，五后有數(shù)就進(jìn)一，五后沒數(shù)看四舍六入，五后有數(shù)就進(jìn)一，五后沒數(shù)看 單雙單雙 例：例： 將以下數(shù)字修約為兩位有效數(shù)字將以下數(shù)字修約為兩位有效數(shù)字 3.148 7.3976 2.451 83.500 修約后：修約后： 3.1 7.4 2.5 84 13.45

15、65 13.456 13.46 13.5 14(錯(cuò)錯(cuò)) 一次修約一次修約 到位到位 計(jì)算中數(shù)據(jù)首位數(shù)大于或等于計(jì)算中數(shù)據(jù)首位數(shù)大于或等于8時(shí)，那么有效數(shù)字可多算時(shí)，那么有效數(shù)字可多算 一位。一位。 3.3.2 有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)那么 有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)那么 1 加減法加減法 其和或差的有效數(shù)字保其和或差的有效數(shù)字保 管，以小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的數(shù)據(jù)為根管，以小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的數(shù)據(jù)為根 據(jù)據(jù)(絕對(duì)誤差最大的絕對(duì)誤差最大的) 例：例： 0.0121 + 25.64 + 1.05782 絕對(duì)誤差：絕對(duì)誤差： 0.0001 0.01 0.00001 Sum = 0.01+25.64+1.06 = 26.71

16、3.3.2 有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)那么有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)那么 2 乘除法其積或商的有效數(shù)字保 管，以有效數(shù)字最少為根據(jù)(相對(duì)誤 差最大的) 0.012125.641.05782 相對(duì)誤差：(0.0001/0.0121)100% 0.8% (0.01/25.64)100%0.04% (0.00001/1.05782)100% 0.0009% 按第一個(gè)數(shù)字，修約為三位有 效數(shù)字： 0.012125.61.06 0.328 3.4 滴定分析法概論滴定分析法概論 運(yùn)用滴定管將一種知準(zhǔn)確濃度 的試劑溶液規(guī)范溶液滴加到待 測(cè)物的溶液中，直到待測(cè)組分恰好 完全反響為止，然后根據(jù)規(guī)范溶液 的濃度和所耗費(fèi)的體積，算出待

17、測(cè) 組分的含量。 3.4.1 滴定分析根本概念滴定分析根本概念 滴定：滴加規(guī)范溶液的操作過程。滴定：滴加規(guī)范溶液的操作過程。 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)：滴加規(guī)范溶液與待測(cè)組分恰好完全反化學(xué)計(jì)量點(diǎn)：滴加規(guī)范溶液與待測(cè)組分恰好完全反 響之點(diǎn)。響之點(diǎn)。 指示劑：滴定分析中能發(fā)生顏色改動(dòng)而指示終點(diǎn)的指示劑：滴定分析中能發(fā)生顏色改動(dòng)而指示終點(diǎn)的 試劑試劑 終點(diǎn)：指示劑變色之點(diǎn)。終點(diǎn)：指示劑變色之點(diǎn)。 終點(diǎn)誤差終點(diǎn)誤差 ：實(shí)踐分析操作中指示劑變色點(diǎn)與化學(xué)：實(shí)踐分析操作中指示劑變色點(diǎn)與化學(xué) 計(jì)量點(diǎn)之間的差別。計(jì)量點(diǎn)之間的差別。 滴定分析特點(diǎn)滴定分析特點(diǎn) 簡(jiǎn)便、快速，適于簡(jiǎn)便、快速，適于 常量分析常量分析 準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度高

18、 運(yùn)用廣泛運(yùn)用廣泛 3.4.2 滴定分析對(duì)化學(xué)反響的要求滴定分析對(duì)化學(xué)反響的要求 1 反響必需具有確定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系：反響必需具有確定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系： 反響定量地完成，無副反響反響定量地完成，無副反響 2 反響速度要快而且反響要完全反響速度要快而且反響要完全 99.9% 3 能用比較簡(jiǎn)便的方法確定滴定終點(diǎn)能用比較簡(jiǎn)便的方法確定滴定終點(diǎn) 3.4.3 滴定分析的方式滴定分析的方式 1. 1. 直接滴定法涉及一個(gè)反響直接滴定法涉及一個(gè)反響 完全滿足滴定分析反響的條件可用直接完全滿足滴定分析反響的條件可用直接 滴定法滴定法 滴定劑與被測(cè)物之間的反響式為：滴定劑與被測(cè)物之間的反響式為： a A + b

19、B = c C + d D a A + b B = c C + d D 滴定到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，滴定到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，a a 摩爾摩爾 A A 與與 b b 摩爾摩爾 B B 作用完全作用完全 如如HClHCl規(guī)范溶液滴定規(guī)范溶液滴定NaOHNaOH溶液溶液 3.4.3 滴定分析的方式滴定分析的方式 2 返滴定法 先準(zhǔn)確參與過量規(guī)范溶液，使與試液中 的待測(cè)物質(zhì)或固體試樣進(jìn)展反響，待反響 完成以后，再用另一種規(guī)范溶液滴定剩余 的規(guī)范溶液的方法。適用于反響較慢或難 溶于水的固體試樣。 如EDTA滴定 Al3+、NaOH規(guī)范溶液測(cè)定 CaCO3 3.4.3 滴定分析的方式滴定分析的方式 例： Al3+ +

20、 一定過量EDTA標(biāo)液 剩余EDTA Zn2+標(biāo)液，EBT 返滴定 n(EDTA)總 - n(EDTA )過量 = n(Al3) ( c V) (EDTA)總 - (cV )(Zn) = (cV )(Al3) 3.4.3 滴定分析的方式滴定分析的方式 3. 間接滴定法含置換滴定法間接滴定法含置換滴定法 經(jīng)過另外的化學(xué)反響，以滴定法定量進(jìn)展。經(jīng)過另外的化學(xué)反響，以滴定法定量進(jìn)展。 用于不能與滴定劑起化學(xué)反響的物質(zhì)。用于不能與滴定劑起化學(xué)反響的物質(zhì)。 例：Ca2+ CaC2O4沉淀 H2SO4 C2O42- KMnO4標(biāo)液 間接 測(cè)定 3.4.4 規(guī)范溶液與基準(zhǔn)物規(guī)范溶液與基準(zhǔn)物 1 規(guī)范溶液配制規(guī)范溶液配制 1直接配制法直接配制法 直接用容量瓶配制，定容。普通運(yùn)用基準(zhǔn)試劑或直接用容量瓶配制，定容。普通運(yùn)用基準(zhǔn)試劑或 優(yōu)級(jí)純。優(yōu)級(jí)純。 2間接配制法標(biāo)定法間接配制法標(biāo)定法 規(guī)范溶液的濃度經(jīng)過基準(zhǔn)物來確定或用規(guī)范溶液的濃度經(jīng)過基準(zhǔn)物來確定或用 一種知濃度的標(biāo)液來確定另一種溶液的濃一種知濃度的標(biāo)液來確定另一種溶液的濃 度方法度方法 3.4.4 規(guī)范溶液與基準(zhǔn)物規(guī)范溶液與基準(zhǔn)物 2 基準(zhǔn)