第一章__緒論.ppt

1、分析化學(xué),教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)參考書,分析化學(xué)，武漢大學(xué)編，高等教 育出版社； 分析化學(xué)，華東理工、大學(xué)四川 大學(xué)編，高等教育出版社； 分析化學(xué)教程，北京大學(xué)編，高 等教育出版社。,課程的任務(wù)和要求,掌握基本的分析方法及其原理 掌握各種分析方法的有關(guān)計(jì)算，初步具備數(shù)據(jù)評價(jià)能力 初步具備查閱文獻(xiàn)、選擇分析方法、擬訂實(shí)驗(yàn)方案的能力 培養(yǎng)觀察、分析和解決問題的能力,第1章 緒 論,1.1 前言 1.2 定量分析化學(xué)概述 1.3 滴定分析法概述,1.1 前言,分析化學(xué)是研究分析方法的科學(xué)或?qū)W科 是化學(xué)的一個(gè)分支 是一門人們賴以獲得物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)的信息的科學(xué) 是科學(xué)技術(shù)的眼睛、尖兵、偵察員，是進(jìn)行科學(xué)研

2、究的基礎(chǔ)學(xué)科,1 分析化學(xué)的定義、任務(wù)和作用,分析化學(xué),理論、方法、對象,科學(xué) 技術(shù) 生產(chǎn),高校和科研單位 儀器制造部門 和生產(chǎn)單位,分析化學(xué)與社會(huì),分析化學(xué),生命信息,醫(yī)藥質(zhì)量,環(huán)境監(jiān)測,化學(xué)工業(yè),物證分析,興奮劑檢測,空間探測,分析化學(xué)與社會(huì),環(huán)境：大氣、水質(zhì)和土壤監(jiān)測； 生產(chǎn)：生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制； 食品：農(nóng)藥殘留, 食品的營養(yǎng)成分； 法庭：DNA技術(shù)，物證； 生命：臨床診斷、病理研究、基因序列，基因缺陷； 醫(yī)藥：構(gòu)效關(guān)系，新藥篩選，天然藥物的有效成分與結(jié)構(gòu)； 宇宙：登陸月球后的巖樣分析，火星、土星的臨近探測； 所有這些人類活動(dòng)的每一步都離不開分析化學(xué)。,電化學(xué)分析,酸堿,配位,沉淀,氧化

3、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),化學(xué) 物理、數(shù)學(xué),計(jì)算機(jī)、激光、功能材料,常量分析,微量、痕量分析,2 分析化學(xué)的分類,按原理分：,化學(xué)分析法 靈敏度低 適合于高含量或常量(1%) 準(zhǔn)確度高 滴定分析 相對誤差0.2% 重量分析 相對誤差0.1% 儀器設(shè)備簡單 操作簡便、快速 (重量分析除外),儀器分析法 靈敏度高; 適用于微量、乃至痕量組分的分析 準(zhǔn)確度不及化學(xué)分析，但能滿足微量分析要求 (25)% 儀器分析法一般只能作“量”的相對測定，即測定時(shí)，常需用已知標(biāo)準(zhǔn)作對照。 操作簡便、快速。 儀器價(jià)格昂貴、維修困難、維

4、護(hù)要求高 儀器分析發(fā)展快，前途無量,電化學(xué)分析法的分類,電化學(xué)分析法,電位分析法,電解分析法,電泳分析法,庫侖分析法,極譜與伏安分析法,電導(dǎo)分析法,色譜分析法的分類,色譜分析法,氣相色譜法,薄層色譜法,液相色譜法,激光色譜法,電色譜法,超臨界色譜法,光分析法的分類,光分析法,原子吸收法,紅外法,原子發(fā)射法,核磁法,熒光法,紫外可見法,其他分析法的分類,其他分析法,質(zhì)譜分析法,聯(lián)用技術(shù),熱分析法,核磁共振,免疫分析,毛細(xì)管電泳,生物芯片,按分析任務(wù)：定性分析 定量分析 結(jié)構(gòu)分析 按分析對象：無機(jī)分析，有機(jī)分析， 生物分析，環(huán)境分析等,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,按待

5、測成分含量分： 常量分析(1%), 微量分析(0.01-1%), 痕量分析(0.01),仲裁分析及例行分析,3 分析化學(xué)發(fā)展簡史,分析化學(xué)歷史悠久 無機(jī)定性分析曾一度是化學(xué)科學(xué)的前沿 公元一世紀(jì)橡子提取物檢驗(yàn)鐵 十七世紀(jì)Boyle將石蕊作酸堿指示劑 1751年Margraf 硫氰酸鹽檢驗(yàn)Fe(III) 分析化學(xué)發(fā)展經(jīng)歷3次重大變革,第一個(gè)重要階段: 20世紀(jì)初的20-30年間分析化學(xué)發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科,物理化學(xué)的溶液理論發(fā)展，推動(dòng)化學(xué)分析快速發(fā)展 用物理化學(xué)中的溶液平衡理論、動(dòng)力學(xué)等研究分析化學(xué)中的基本理論問題：沉淀的形成和共沉淀；指示劑變色原理；滴定曲線和終點(diǎn)誤差；緩沖原理及催化和誘導(dǎo)反

6、應(yīng)等。建立了溶液中四大平衡理論。,第二個(gè)重要階段: 20世紀(jì)40年代，儀器分析的發(fā)展。 分析化學(xué)與物理學(xué)及電子學(xué)結(jié)合的時(shí)代。 原子能和半導(dǎo)體技術(shù)興起，如要求超純材料，99.99999，砷化鎵，要測定其雜質(zhì)，化學(xué)分析法無法解決，促進(jìn)了儀器分析和各種分離方法的發(fā)展。,第三個(gè)重要階段: 20世紀(jì)70年代以來, 分析化學(xué)發(fā)展到分析科學(xué)階段 現(xiàn)代分析化學(xué)把化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、精密儀器制造、生命科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科結(jié)合起來，成為一門多學(xué)科性的綜合科學(xué)。,高鴻院士21世紀(jì)的分析化學(xué)第一章 分析化學(xué)已發(fā)展到分析科學(xué)階段 許多學(xué)校成立了分析科學(xué)研究所 分析化學(xué)不再是化學(xué)的一個(gè)分支,化學(xué)計(jì)量學(xué)先驅(qū)B.

7、 R. Kowalski稱“分析化學(xué)已由 單純的提供數(shù)據(jù)，上升到從分析數(shù)據(jù)中獲取有用信 息和知識(shí)，成為生產(chǎn)和科研中實(shí)際問題的解決者”。 他認(rèn)為“分析化學(xué)是一門信息科學(xué)”。,曼徹斯特大學(xué)1980年設(shè)立 儀器制造學(xué)與分析科學(xué)系 調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu) 電子學(xué) 計(jì)算機(jī),4 分析化學(xué)發(fā)展趨向,高靈敏度單分子(原子)檢測 高選擇性復(fù)雜體系(如生命體系、中藥) 原位、活體、實(shí)時(shí)、無損分析 自動(dòng)化、智能化、微型化、圖像化 高通量、高分析速度,定量分析的操作步驟 經(jīng)典定量分析方法化學(xué)分析,1.2 定量分析化學(xué)概論,1 定量分析的操作步驟,1) 取樣 2) 試樣分解和分析試液的制備 3) 分離及測定 4) 分析結(jié)果的計(jì)算

8、和評價(jià),2 經(jīng)典定量分析方法,重量法：分離 稱重 沉淀法、氣化法和電解法等 滴定分析法：（又稱容量分析法） 酸堿滴定法 絡(luò)合滴定法 氧化還原滴定法 沉淀滴定法,1 滴定分析法,1.3 滴定分析法概論,標(biāo)準(zhǔn)溶液,標(biāo)準(zhǔn)溶液,待測溶液,被測物質(zhì),指示劑,化學(xué)計(jì)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,基本術(shù)語,標(biāo)準(zhǔn)溶液( standard solution) 基準(zhǔn)物( primary standard ) 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)( stoichiometric point) 指示劑( indicator) 滴定曲線( titration curve) 滴定終點(diǎn)( end point) 終點(diǎn)誤

9、差( end point error) 滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)不一定能恰好重合，存在很小的差別，由此而引起的誤差稱為終點(diǎn)誤差。,有確定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，反應(yīng)按一定的反應(yīng)方程式進(jìn)行 反應(yīng)要定量進(jìn)行 反應(yīng)速度較快 容易確定滴定終點(diǎn),2 滴定分析法對化學(xué)反應(yīng)的要求,3 滴定方式,a.直接滴定法 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，多余鹽酸用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液返滴 d.置換滴定法 絡(luò)合滴定多用,4 基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液,基準(zhǔn)物質(zhì): 用于直接配制和標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)。 要求：試劑與化學(xué)組成一致；

10、純度高； 穩(wěn)定；摩爾質(zhì)量大； 滴定反應(yīng)時(shí)無副反應(yīng)。 標(biāo)準(zhǔn)溶液: 已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液。 配制方法有直接配制和標(biāo)定兩種。,直接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液,可用直接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)，應(yīng)具備的條件： 1. 物質(zhì)必須具有足夠的純度，即含量99.9%； 2. 物質(zhì)的組成與化學(xué)式應(yīng)完全符合； 3. 穩(wěn)定。,2. 標(biāo)定 準(zhǔn)確稱取基準(zhǔn)物， 溶解后，滴定。,間接配制（步驟）,1. 配制溶液 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(jì)算之。,基準(zhǔn)物應(yīng)滿足的條件：,(1) 反應(yīng)定量完成 (2) 反應(yīng)速率快 (3) 有比較簡便的方法確定反應(yīng)終點(diǎn) (4) 具有較大的摩爾質(zhì)量 為什么？ 標(biāo)定 NaO

11、H： 采用：鄰苯二甲酸氫鉀？草酸？,標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示法,1. 物質(zhì)的量濃度（簡稱濃度） 單位體積溶液所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量（nB）。,V ：溶液的體積。 應(yīng)指明基本單元：原子、分子、離子、電子或他們的組合。,單位為 molL-1。,滴定度,與每毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)拇郎y組分的質(zhì)量。 表示法：T待測物/滴定劑 單位：g mL-1 例：測定鐵含量的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度表示：,或,表示：l mL KMnO4 溶液相當(dāng)于0.005682 g 鐵， 1 mL 的 KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液能把 0.005682 g Fe2+ Fe3+。 適用于工業(yè)生產(chǎn)中批量分析： m(Fe) T V。,若:,滴定分析結(jié)果的計(jì)算

12、,(1) 被測組分的物質(zhì)的量 nA與滴定劑 nB 的關(guān)系 1. 直接滴定 測組分A與滴定劑 B 間的反應(yīng)為： a A + bB = c C + d D 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)：a mol A 恰好與 b mol B 作用完全 nA nB a b,2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2CO3 nHCl = 2 nNa2CO3,稱取基準(zhǔn)物或試樣質(zhì)量 (mB)標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液 A 時(shí):,（1）確定標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度,（2）確定稱取基準(zhǔn)物或試樣量范圍 滴定液體積一般為 2025 mL左右,濃度約 0.1 molL-1 （3）估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗體積 VA,若被測物為溶液時(shí)：,用已知濃度的 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液測定

13、 H2SO4 溶液濃度： H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O,2. 間接法滴定,涉及到兩個(gè)或兩個(gè)以上反應(yīng)，從總的反應(yīng)中找出實(shí)際參加反應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之間關(guān)系。 例：以 KBrO3 為基準(zhǔn)物標(biāo)定 Na2S2O3 溶液的濃度。 BrO3- + 6I-+ 6H+ 3I2 + 3H2O + Br- （1） I2+ 2 S2O3 2- 2I- + S4O6 2- （2）,例：用KMnO4法滴定Ca2+。,(2) 被測組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算,稱取試樣的質(zhì)量 G，測得被測組分的質(zhì)量為 GA，則被測組分在試樣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) mA為：,滴定劑的濃度 cB、消耗體積 VB 。反應(yīng)的摩爾比 ab,(通式),(3) 計(jì)算示例,例7：選用鄰苯二甲酸氫鉀作基準(zhǔn)物，標(biāo)定0.l molL-1 NaOH溶液的準(zhǔn)確濃度。應(yīng)稱取基準(zhǔn)物多少克？如改用草酸(H2C2O42H2O)作基準(zhǔn)物，應(yīng)稱取多少克？ 解：以鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H4O4）作基準(zhǔn)物時(shí)： KHC8H4O4 + OH- KC8H4O4- + H2O nNaOH = n KHC8H4O4 m KHC8H4O4 = n KHC8H4O4 M KHC8H4O4 = nNaOH M KHC8H4O4 =