分析化學(xué)第五版第1章 概論

分析化學(xué)

AnalyticalChemistry

說明1.學(xué)時：51學(xué)時（17×3）2.教材：以武漢大學(xué)《分析化學(xué)》第五版為主，但有增減，請做好筆記。3.考試方式：作業(yè)10%

平時成績20%

期末考試70%分析化學(xué)？－分析、化驗?。瓕嵱眯詫W(xué)科，講究實用??！

理、工、醫(yī)、農(nóng)、四化（現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代國防、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)）、甚至歷史……

分析化學(xué)是發(fā)展和應(yīng)用各種理論、方法、儀器和策略，以獲取有關(guān)物質(zhì)在相對時空內(nèi)的組成和性質(zhì)的信息的一門科學(xué)，又被稱為分析科學(xué)?！径x】：1.1分析化學(xué)的定義、任務(wù)和作用分析化學(xué)：是研究確定物質(zhì)的化學(xué)組成、測量各組成的含量、表征物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)的各種分析方法及其相關(guān)理論的一門科學(xué)。

第1章

概論【任務(wù)】：定性分析：確定化學(xué)組成定量分析：測量組成含量結(jié)構(gòu)分析：表征物質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)分析：表征物質(zhì)的形態(tài)能態(tài)分析：表征物質(zhì)的能態(tài)例:分析茶葉含哪些微量元素？咖啡堿的含量？咖啡堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)？微量元素的形態(tài)？分析化學(xué)農(nóng)業(yè)工業(yè)食品安全空間科學(xué)軍事國防醫(yī)藥衛(wèi)生生命科學(xué)環(huán)境監(jiān)測【作用】：分類：

按任務(wù)分類按測定原理分類按研究對象分類按試樣用量和操作規(guī)模分類按用途分類--例行分析和仲裁分析1.2分析方法的分類與選擇

1.2.1

按任務(wù)分類

定性分析：鑒定組成------“是什么”定量分析：測定含量------“是多少”結(jié)構(gòu)分析：研究結(jié)構(gòu)------“是什么樣”形態(tài)分析能態(tài)分析

1.2.2

按測定原理分類

化學(xué)分析:以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法

分類：滴定分析，重量分析儀器分析:以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法分類：光學(xué)分析方法：熒光、紫外-可見、紅外等電化學(xué)分析法：伏安法，電導(dǎo)分析法等色譜法：液相色譜，氣相色譜，毛細(xì)管電泳其他儀器方法：核磁、質(zhì)譜、熱分析電化學(xué)分析酸堿配位沉淀氧化還原滴定分析重量分析光化學(xué)分析化學(xué)分析儀器分析色譜分析質(zhì)譜分析熱分析基礎(chǔ)

發(fā)展分析化學(xué)常量分析微量、痕量分析化學(xué)分析法與儀器分析法比較項目化學(xué)分析法（經(jīng)典分析法）儀器分析法（現(xiàn)代分析法）物質(zhì)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)

物理、物理化學(xué)性質(zhì)測量參數(shù)體積、重量

吸光度、電位等組分含量1%~100%（常量組分）<1%~單分子、單原子（微量、痕量組分）誤差0.1%~0.2%1%~2%或更高理論基礎(chǔ)溶液四大平衡化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、生物等等解決問題定性、定量定性、定量、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)、動力學(xué)等全面的信息1.2.3按對象分類

無機(jī)分析：鑒定組成和測定含量

有機(jī)分析：官能團(tuán)的分析和結(jié)構(gòu)鑒定

生物分析

環(huán)境分析1.2.4

按試樣用量和操作規(guī)模分類P3

方法試樣質(zhì)量/mg試液體積/mL常量分析>100>10半微量分析10-1001-10微量分析0.1-100.01-1超微量分析<0.1<0.01按待測組分含量分類

常量組分分析>1%

微量組分分析0.01-1%

痕量組分分析<0.01％超痕量組分分析約0.0001%——儀器分析法——化學(xué)分析法1.2.5

按用途分類

例行分析

是指一般化驗室日常生產(chǎn)中的分析也稱常規(guī)分析。

仲裁分析

是指不同單位對分析結(jié)果有爭議時請權(quán)威單位進(jìn)行裁判的分析。物質(zhì)組分的含量物質(zhì)的性質(zhì)干擾情況分析方法準(zhǔn)確度靈敏度選擇性適用范圍成本時間人力設(shè)備消耗品1.2.6

分析方法的選擇

1.3分析化學(xué)發(fā)展簡史及趨勢1.3.1

三次重大變革

經(jīng)典分析化學(xué)：19世紀(jì)末—20世紀(jì)30年代末溶液四大平衡理論的建立使分析化學(xué)從一門技術(shù)發(fā)展成為一門獨立的科學(xué)近代分析化學(xué)：20世紀(jì)40年代—70年代物理和電子學(xué)的發(fā)展開創(chuàng)了儀器分析的新時代現(xiàn)代分析化學(xué)：20世紀(jì)70年代末—現(xiàn)代以計算機(jī)應(yīng)用為主要標(biāo)志的信息時代的來臨，促進(jìn)了分析化學(xué)的發(fā)展，也提出了更多的課題和要求1.3.2分析化學(xué)的發(fā)展趨向1)更高的靈敏度(如單分子分析）2）更高的選擇性（解決復(fù)雜體系的干擾問題）3）更高的準(zhǔn)確性（超微空間的分析）4）更快的分析速度5）更完善的多元分析能力（多維空間分析）6）更可信的形態(tài)、狀態(tài)、生物活性分析及表征7）實現(xiàn)無損、原位、活體、實時分析8）自動化與智能化參考教材

北京大學(xué)：定量分析簡明教程（第二版）武漢大學(xué)：分析化學(xué)（第三版）

分析化學(xué)（第四版）分析化學(xué)例題與習(xí)題1.4分析化學(xué)參考文獻(xiàn)

考質(zhì)求數(shù)之學(xué)，乃格物之大端，而為化學(xué)之極致也。能精熟焉，則凡天下庶物俱能詳考其原質(zhì)，而深求其準(zhǔn)數(shù)。遂使法有證據(jù)，而理得顯明。若欲精究其事以造其極，則有三者為要：其一，通曉化學(xué)；其二，手法靈便；其三，專心篤好。

——

徐壽5數(shù)據(jù)分析（第3章）12436樣品制備（第2章）樣品采集（第2章）方法選擇及樣品測定

(第5-10章）任務(wù)的提出結(jié)果報告（第3章）1.5.1定量分析過程1.5分析化學(xué)過程及分析結(jié)果的表示

1.5.2分析結(jié)果的表示

1.待測組分的化學(xué)表示形式存在形式已知:

以被測組分實際存在形式表示。例：存在形式未知:

以元素或元素的氧化物形式表示。例：固體:

常量組分：質(zhì)量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量百分含量。

微量組分：μg·g-1(10-6)

、ng·g-1(10-9)

、

pg·g-1(10-12)

液體：量濃度mol·L-1

質(zhì)量摩爾濃度mol·kg-1

質(zhì)量分?jǐn)?shù)mB/mS體積分?jǐn)?shù)VB/VS2.待測組分的含量表示形式氣體：體積分?jǐn)?shù)1.6.1

滴定分析法：又稱容量分析法標(biāo)準(zhǔn)溶液被測物質(zhì)指示劑化學(xué)計量關(guān)系酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法氧化還原滴定法、沉淀滴定法1.6滴定分析法概述（5，6，7，8章）標(biāo)準(zhǔn)溶液被測物滴定：將標(biāo)準(zhǔn)溶液通過滴定管滴入待測溶液中的過程標(biāo)準(zhǔn)溶液：已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液指示劑：滴定分析中能發(fā)生顏色改變而指示終點的試劑化學(xué)計量點：滴定劑與待測溶液按化學(xué)計量關(guān)系反應(yīng)完全的那一點（理論，以sp表示）滴定終點：滴定分析中指示劑發(fā)生顏色改變的那一點（實際，以ep表示）終點誤差：滴定終點和化學(xué)計量點不吻合而存在的分析誤差（以Et

表示）基本術(shù)語滴定分析常用玻璃儀器滴定分析法的特點：※滴定分析通常用于測定常量組分，即被測組分的含量一般在1%以上。

※準(zhǔn)確度高，測定相對誤差小于0.2%?！啽?，快速，應(yīng)用較廣。1.6.2滴定分析法對化學(xué)反應(yīng)的要求和滴定方式（1）反應(yīng)有確定的化學(xué)計量關(guān)系（2）反應(yīng)完全，轉(zhuǎn)化率≥99.9%

（3）反應(yīng)速率快（4）有比較簡便的方法確定反應(yīng)終點1.反應(yīng)要求滿足以上條件的可用滴定劑直接測定,

否則采用其他滴定方式。1）直接滴定法：2）間接滴定法：2.按照滴定方式分類3）返滴定法：

操作：先準(zhǔn)確加入定量且過量標(biāo)準(zhǔn)溶液，使與試液中的待測物質(zhì)或固體試樣反應(yīng)完成以后，再用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法。4）置換滴定法：操作：先用適當(dāng)試劑與待測物質(zhì)反應(yīng)，定量置換出另一種物質(zhì)，再用標(biāo)準(zhǔn)溶液去滴定該物質(zhì)的方法。凡能滿足上述滴定反應(yīng)要求的都可用標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定。應(yīng)用廣。不能與滴定劑直接起反應(yīng)的物質(zhì)，通過另一反應(yīng)間接滴定。例：反應(yīng)慢，無合適指示劑，或滴定固體試樣，通常用兩種標(biāo)液完成。例：

反應(yīng)無計量關(guān)系，不按確定反應(yīng)式進(jìn)行或伴有副反應(yīng)。例：3.按照化學(xué)反應(yīng)分類

(1)酸堿滴定法(中和法)：以質(zhì)子傳遞反應(yīng)為基礎(chǔ)。

(2)

沉淀滴定法（容量沉淀法）：以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)。

(3)配位滴定法（絡(luò)合滴定法）：以配位反應(yīng)為基礎(chǔ)。

(4)氧化還原滴定法：以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)。

1.7基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液1.7.1基準(zhǔn)物質(zhì)能用于直接配制或標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)。應(yīng)符合的要求：a.試劑的組成與化學(xué)式相符b.純度高（≥99.9%）c.性質(zhì)穩(wěn)定d.試劑應(yīng)按反應(yīng)方程式進(jìn)行，無副反應(yīng)e.具有較大的摩爾質(zhì)量（稱量誤差?。├?標(biāo)定某NaOH溶液，鄰苯二甲酸氫鉀？水合草酸？試劑級別及應(yīng)用

級別名稱符號標(biāo)簽顏色應(yīng)用范圍

一級優(yōu)級純G.R.

綠

精密分析研究

二級分析純A.R.

紅精密分析

三級化學(xué)純C.P.

藍(lán)一般分析

四級實驗試劑L.R.

黃或其他一般化學(xué)制備常用基準(zhǔn)物質(zhì)的干燥條件和應(yīng)用(附表1)1.7.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制1.直接法——適用于基準(zhǔn)物質(zhì)

例:配制0.02000mol/LK2Cr2O7(M=294.18)

的溶液500mL，應(yīng)如何配制?標(biāo)準(zhǔn)溶液：已知準(zhǔn)確濃度的溶液2)標(biāo)定

用基準(zhǔn)物或另一種已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液來測定其準(zhǔn)確濃度的操作2.

標(biāo)定法——適用于非基準(zhǔn)物質(zhì)1)近似配制

配制成近似所需濃度的溶液。3)確定濃度

由基準(zhǔn)物質(zhì)量和滴定液體積計算適用：NaOH、HCl、EDTA、KMnO4等例:如何用濃HCl配制0.1mol/L的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液500mL?如何配制0.1mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液500mL?基準(zhǔn)Na2CO3或NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液HCl溶液1.8.1標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的表示方法定義：單位體積溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量1.8滴定分析中的計算應(yīng)指明基本單元：原子、分子、離子、電子或它們的組合等。1.物質(zhì)的量濃度CB★注意區(qū)分以下概念★

物質(zhì)的量n

mol

物質(zhì)的質(zhì)量

mg

摩爾質(zhì)量

Mg/mol

物質(zhì)的量濃度

Cmol/L，mol/m32.滴定度TB---待測物T---滴定劑例:

在例行分析中使用滴定度計算更方便單位：TB/T=定義：每毫升滴定劑溶液相當(dāng)于待測組分的質(zhì)量(1)由化學(xué)計量數(shù)(摩爾比)求出方法：寫出并配平有關(guān)反應(yīng)，由反應(yīng)系數(shù)求出。舉例：1.8.2滴定劑與被測物質(zhì)間的計量關(guān)系

---滴定分析計算的依據(jù)H2SO4+2NaOH=Na2SO4+H2OtT+bB=cC+dD(2)由“等物質(zhì)的量反應(yīng)”規(guī)則求出①先確定基本單元(視具體反應(yīng)而定)氧化還原反應(yīng):

轉(zhuǎn)移1mol電子。

例:酸堿反應(yīng):

提供1mol或1mol。

例:②“滴定劑基本單元物質(zhì)的量=被測物基本單元物質(zhì)的量”

說明:①二種方法等價②適用于多步且較難配平的反應(yīng)。

例:P22習(xí)題12方法：1.8.3

標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的計算1.直接配制法:直接計算P17例題1、22.標(biāo)定法:tT+bB=cC+dD滴定劑基準(zhǔn)物P17例題4;P22習(xí)題12nB的計算看題目給的條件3.濃度C與滴定度T之間關(guān)系當(dāng)反應(yīng)達(dá)到計量點時：tT+bB=cC+dD滴定劑被測物P18例題7由T