分析化学绪论

1、（4 4学时）学时）1.1 分析化学的定义和任务分析化学的定义和任务1.2 分析方法的分类分析方法的分类1.3 分析化学的进展分析化学的进展 1.4 分析过程和一般步骤分析过程和一般步骤1.5 分析化学的学习方法分析化学的学习方法1.1.1 分析化学的定义分析化学的定义1.1.2 分析化学的任务分析化学的任务&欧洲化学会联合会（欧洲化学会联合会（FECS）分析化学部（）分析化学部（DAC）对）对分析化学的定义是：分析化学是发展和应用各种方法、分析化学的定义是：分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和性仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质

2、的信息的一门科学。质的信息的一门科学。 ：关于研究物质的关于研究物质的组成、含量、组成、含量、结构结构和和形态形态等化学信息的分析方法及理论等化学信息的分析方法及理论的科学，是一门的科学，是一门独立独立的的化学信息科学化学信息科学。 Tasks of analytical chemistryn鉴定物质体系的鉴定物质体系的化学组成化学组成； n测定物质体系中的有关成分的测定物质体系中的有关成分的含量含量；n确定物质体系中物质的确定物质体系中物质的结构结构和和形态形态。 越王勾践剑与历史上最早的越王勾践剑与历史上最早的金属表面硫化技术金属表面硫化技术n从剑身上有规则并向内凹的黑色菱形花纹判断，这种

3、黑色纹饰是从剑身上有规则并向内凹的黑色菱形花纹判断，这种黑色纹饰是在制剑时有意识加工出来的。经国家批准于在制剑时有意识加工出来的。经国家批准于19781978年将越王勾践剑专程年将越王勾践剑专程送到上海复旦大学静电加速器实验室，对该剑进行无损伤的送到上海复旦大学静电加速器实验室，对该剑进行无损伤的质子质子X X荧光荧光非真空分析，发现剑刃成分为：非真空分析，发现剑刃成分为：铜铜80.380.3、锡、锡18.818.8、铅、铅0.40.4、铁铁0.40.4。黑色菱形花纹及黑色剑格的成分分析中，除显示锡、铁含黑色菱形花纹及黑色剑格的成分分析中，除显示锡、铁含量略有增高以外，还有含量不等的量略有增高

4、以外，还有含量不等的硫硫。为了进一步验证这些结果，又。为了进一步验证这些结果，又对对19731973年湖北江陵藤店一号墓出土的越王剑使用了同一方法测定其表年湖北江陵藤店一号墓出土的越王剑使用了同一方法测定其表面各部位成分，也得到了相似的结果。从而说明我国在战国时期曾用面各部位成分，也得到了相似的结果。从而说明我国在战国时期曾用过一种过一种使青铜器表面发黑的硫化处理技术使青铜器表面发黑的硫化处理技术。其时距今约。其时距今约25002500年，是历年，是历史上最早的金属表面硫化处理技术。史上最早的金属表面硫化处理技术。 n19781978年年1 1月月1717日，又在北京有色金属总院对越王勾践剑剑

5、身上的黑日，又在北京有色金属总院对越王勾践剑剑身上的黑色纹饰进行了色纹饰进行了X X射线衍射分析射线衍射分析，发现此黑色纹饰处除含有铜锡合金以外，发现此黑色纹饰处除含有铜锡合金以外，还含有硫化亚铜（还含有硫化亚铜（CuCu2 2S S）、硫化亚铁及铁锡合金（）、硫化亚铁及铁锡合金（FeSnFeSn2 2）。由于分析）。由于分析所显示的所显示的CuCu2 2S S衍射峰太弱，即衍射峰太弱，即CuCu2 2S S的条件又为古代所无，为了证实的条件又为古代所无，为了证实 CuCu2 2S S存在的可靠性，又用自制的铜锡合金块状样品（其中铜存在的可靠性，又用自制的铜锡合金块状样品（其中铜8383，锡，

6、锡12123 3）在四种条件下进行了硫化处理后，洗去样品表面的残留物，）在四种条件下进行了硫化处理后，洗去样品表面的残留物，再进行同样的分析，其结果与越王勾践剑表面黑色纹饰部分及用硫粉再进行同样的分析，其结果与越王勾践剑表面黑色纹饰部分及用硫粉与铜粉（硫粉与铜粉重量比为与铜粉（硫粉与铜粉重量比为1 1：6 6）作用一个月后分析所得的结果相）作用一个月后分析所得的结果相近。由此推测，越王勾践剑等近。由此推测，越王勾践剑等表面黑色部位是用硫粉处理而形成的，表面黑色部位是用硫粉处理而形成的，其剑身的黑色其剑身的黑色菱形花纹则可能是剑身硫化处理后再对其表面进行抛光菱形花纹则可能是剑身硫化处理后再对其表

7、面进行抛光而留下黑色菱形纹饰而留下黑色菱形纹饰。从而发现我国古代科技史上这项重要成果。从而发现我国古代科技史上这项重要成果。1.1.3分析化学的作用 ( (一一) )、农业、农业：土壤土壤农药农药化肥化肥 ( (二二) )、工业生产：、工业生产： 质检（产品、原材料）质检（产品、原材料） ( (三三) )、生命科学：、生命科学： 头发中微量元素含量与疾病的关系。头发中微量元素含量与疾病的关系。 正常人发锰含量为正常人发锰含量为0.7ug/g0.7ug/g。心脏病者为。心脏病者为0.42ug/g0.42ug/g。肿瘤患者及早衰者发锰含量也较低。肿瘤患者及早衰者发锰含量也较低。 又如体分析，将很小

8、的探头插入体细胞中，测又如体分析，将很小的探头插入体细胞中，测定多巴胺、肾上腺素、维生素、糖等含量，对定多巴胺、肾上腺素、维生素、糖等含量，对了解生命规律、大脑功能很有意义。了解生命规律、大脑功能很有意义。 又如人体一天究竟需要多少糖，人体中糖是怎又如人体一天究竟需要多少糖，人体中糖是怎样循环变化的，就需测定体内的糖含量。人工样循环变化的，就需测定体内的糖含量。人工胰脏就需糖的检测器。胰脏就需糖的检测器。 ( (四四) )、环境保护：、环境保护： 环境监测环境监测( (大气、水、土大气、水、土壤分析等）壤分析等）测定空气中污染物如测定空气中污染物如NONO2 2,SO,SO2 2,CO,CO等

9、含量，这等含量，这两者不仅对人体呼吸两者不仅对人体呼吸道有影响，而且造成道有影响，而且造成酸雨。烟镉会引起肾酸雨。烟镉会引起肾功能衰退，吸入过多功能衰退，吸入过多会头痛，头晕，呕吐，会头痛，头晕，呕吐，胸痛，死亡。胸痛，死亡。 广州空气质量指数(AQI)实时查询 155中度污染(美使馆9月9日9时更新) 050100150200300500优良轻度污染中度污染重度污染严重污染温馨提示：应减少户外活动，外出时佩戴口罩，敏感人群应尽量避免外出。 六价铬的毒性大于三价铬，对呼吸器管，皮肤有损害，六价铬的毒性大于三价铬，对呼吸器管，皮肤有损害， 也能也能致癌。致癌。水源根据不同的需要，各国制定了不同的

10、用水标准，生活用水源根据不同的需要，各国制定了不同的用水标准，生活用水，考虑有害物对人体的影响，世界卫生组织允许的限量，水，考虑有害物对人体的影响，世界卫生组织允许的限量，如铅如铅0.1mg/l,0.1mg/l,铬铬0.05mg/l,0.05mg/l,镉镉0.01mg/l,0.01mg/l,汞汞0.001 mg/l0.001 mg/l。工业用水，考虑钙、镁、铁、铅、硫酸盐、工业用水，考虑钙、镁、铁、铅、硫酸盐、pHpH、溶解氧等。、溶解氧等。农业用水，考虑微量元素对作物的影响。农业用水，考虑微量元素对作物的影响。( (铬大米）铬大米）水产用水，考虑农药及微量元素与对立类的影响水产用水，考虑农药

11、及微量元素与对立类的影响 。另外还有废水的排放标准，我国河水的污染及为严重另外还有废水的排放标准，我国河水的污染及为严重。例如例如2020世纪世纪5050年代日本年代日本 发生的发生的公害病公害病痛痛病和痛痛病和水俣病，曾惊动了全世界。水俣病，曾惊动了全世界。为了寻找痛痛病的病因，经历了为了寻找痛痛病的病因，经历了1111年之久。后来环年之久。后来环境分析化学工作者用光谱检查出病区的河水中含有境分析化学工作者用光谱检查出病区的河水中含有铅、镉、砷等有害元素，继而用元素追踪的手段，铅、镉、砷等有害元素，继而用元素追踪的手段，分析病区的土壤和粮食分析病区的土壤和粮食, ,发现铅、镉等含量偏高发现铅

12、、镉等含量偏高, ,以以后又进一步对痛痛病患者的尸骨进行光谱定量分析。后又进一步对痛痛病患者的尸骨进行光谱定量分析。骨灰中的锌、铅、镉含量高得惊人。为了确定致病骨灰中的锌、铅、镉含量高得惊人。为了确定致病因子，又以锌、铅、镉分别掺入饲料喂养动物因子，又以锌、铅、镉分别掺入饲料喂养动物, ,在动在动物身上进行元素追踪分析物身上进行元素追踪分析, ,配合病理解剖，证实了镉配合病理解剖，证实了镉对骨质的严重危害性，揭开了痛痛病的病因之谜。对骨质的严重危害性，揭开了痛痛病的病因之谜。与此类似，日本渔民的与此类似，日本渔民的水俣病水俣病是汞污染引起的这一是汞污染引起的这一事实，也是通过对元素的追踪分析确

13、定的。事实，也是通过对元素的追踪分析确定的。( (五五) )、军事、军事 生化武器生化武器 化学武器具有很大威胁力，化学武器具有很大威胁力，人们对此很恐惧，如中东伊人们对此很恐惧，如中东伊拉克可以制作毒气检测器装拉克可以制作毒气检测器装备在士兵及车辆上，以避免备在士兵及车辆上，以避免a:a:人睡觉时被中毒。人睡觉时被中毒。b:b:毒气毒气闻多时，失去判别力。闻多时，失去判别力。a:a:神经类，含磷有机物；神经类，含磷有机物；b:b:溃烂类，芥子气。溃烂类，芥子气。 F-117AF-117A潜隐飞机是用塑料、潜隐飞机是用塑料、树脂等有机物制成，或涂上树脂等有机物制成，或涂上一层物质。一层物质。(

14、 (六六) )、天体科学、天体科学 月球岩石的分析可以月球岩石的分析可以帮助了解太阳系及月帮助了解太阳系及月亮的形成，用飞行器亮的形成，用飞行器到其它星上检测是否到其它星上检测是否会有氮生命基础。会有氮生命基础。 用光谱分析法分析恒用光谱分析法分析恒星上的组成、变化规星上的组成、变化规律等。律等。( (七七) )、医药卫生、医药卫生 医院里常需对病人进医院里常需对病人进行血的化验，全国各行血的化验，全国各地都有药检分析杂志。地都有药检分析杂志。 制备中成药前需测量制备中成药前需测量中药中有效成分的含中药中有效成分的含量及配比。量及配比。 兴奋剂检测兴奋剂检测( (八八) )、科学研究、科学研究

15、 几乎所有涉及化学的研究均用到分析化学，几乎所有涉及化学的研究均用到分析化学， 有机合成时，需测定产品含量，产品是什有机合成时，需测定产品含量，产品是什么，中间产物是什么？么，中间产物是什么？ 无机化学研究络合物时，需测定络合比，无机化学研究络合物时，需测定络合比，电化学、光化学特性；电化学、光化学特性； 新型材料的合成也需分析化学（超导、高新型材料的合成也需分析化学（超导、高分子导电材料），考古学需测定古物的年分子导电材料），考古学需测定古物的年代、组成。代、组成。( (九九) )刑事侦破刑事侦破 各人头发中微量元素含量不同，通过测定可判断各人头发中微量元素含量不同，通过测定可判断现场的头发

16、是谁的，现场的头发是谁的， 绘画中白粉既做颜料，又可打底，古时只有铅白，绘画中白粉既做颜料，又可打底，古时只有铅白，18701870年前无年前无ZnOZnO和二氧化钛，文艺复兴时的油画中和二氧化钛，文艺复兴时的油画中的白粉若有锌、钛，那就是复制品。的白粉若有锌、钛，那就是复制品。 德黑兰附近有个牧场，德黑兰附近有个牧场，19721972年大批羊死亡，场主年大批羊死亡，场主指控有人破坏指控有人破坏, ,通过测定羊胃中的草通过测定羊胃中的草, ,发现含大量发现含大量的硒的硒Se(Se(剧毒剧毒),),植物具有富集地下化学元素的能力。植物具有富集地下化学元素的能力。后来在当地的地下发现了金属矿床。金

17、矿地表面后来在当地的地下发现了金属矿床。金矿地表面一吨的草中含一吨的草中含100100克金。克金。 慢性中毒后，头发中含有铅、砷。慢性中毒后，头发中含有铅、砷。作用作用作用作用所有这些人类活动的每一步都离不开分析化学所有这些人类活动的每一步都离不开分析化学。n分析化学的任务分析化学的任务n分析化学的作用分析化学的作用1.1 分析化学的定义和任务分析化学的定义和任务1.2 分析方法的分类分析方法的分类1.3 分析化学的进展分析化学的进展 1.4 分析过程和一般步骤分析过程和一般步骤1.5 分析化学的学习方法分析化学的学习方法1.2.1 按按分析任务分析任务分类分类1.2.2 按按分析对象分析对象

18、分类分类1.2.3 按按测定原理测定原理分类分类1.2.4 按按试样用量试样用量分类分类1.2.5 按按被测组分含量被测组分含量分类分类1.2.6 按按分析作用分析作用分类分类(qualitative analysis) (quantitative analysis) (structural analysis) (morphological analysis) 鉴定物质体系的鉴定物质体系的化学组成化学组成确定物质体系中的有关组分的相对确定物质体系中的有关组分的相对含量含量或总或总含量（含量（total analysis）研究物质的分子或晶体研究物质的分子或晶体结构结构研究物质的研究物质的价态价

19、态、晶态晶态、结合态结合态等性质等性质n首先确定物质的定性组成，然后根据首先确定物质的定性组成，然后根据测定要求选择适当的定量分析方法；测定要求选择适当的定量分析方法；n若样品成分已知，可直接进行定量分若样品成分已知，可直接进行定量分析；析；n对于新发现的化合物，应首先进行结对于新发现的化合物，应首先进行结构分析，确定其分子结构。构分析，确定其分子结构。 (food analysis) (water analysis)(rock analysis)(steel analysis)(pharmaceutical analysis)(clinical analysis)(environmental

20、 analysis)无机物无机物有机物有机物成分分析成分分析含量分析含量分析成分分析、含量分析成分分析、含量分析官能团及结构分析官能团及结构分析(chemical analysis) (instrumental analysis) n定义：定义：以物质的化学性质为基础建立起来的一类分析方以物质的化学性质为基础建立起来的一类分析方法。利用物质的法。利用物质的化学反应化学反应（现象、特征及其计量关系）（现象、特征及其计量关系）来确定被测物质的组成和含量，进行来确定被测物质的组成和含量，进行定性和定量分析定性和定量分析。n分类：分类：化学定性分析、化学定量分析化学定性分析、化学定量分析 经典分析化学

21、经典分析化学n特点：特点：准确度高（相对误差准确度高（相对误差0.10.2%） 灵敏度低（测组分含量灵敏度低（测组分含量1% ） 试样试样化学反应化学反应适当处理适当处理待测组分待测组分称量称量重量重量含量含量（纯净、组成固定、（纯净、组成固定、可供可供直接称量直接称量）托盘天平（台秤）托盘天平（台秤）电子天平电子天平分析天平分析天平半自动电光半自动电光分析天平分析天平（浓度（浓度Cs准确已知的溶液）准确已知的溶液）滴定滴定待测物质溶液待测物质溶液化学反应化学反应体积体积含量含量（化学反应刚好反应完全时）（化学反应刚好反应完全时）(volumetric analysis)ssxxVCnVCn2

22、1酸式滴定管酸式滴定管滴定台滴定台蝴蝶夹蝴蝶夹Vs移液管移液管Vxn定义：定义：以物质的以物质的物理性质物理性质或或物理化学性质物理化学性质为基础建立起为基础建立起来的一类分析方法。通过测量物质的物理或物理化学参来的一类分析方法。通过测量物质的物理或物理化学参数，利用其与组分的关系，确定该物质的组成、含量和数，利用其与组分的关系，确定该物质的组成、含量和结构，进行结构，进行定性定性、定量定量和和结构分析结构分析，这类方法称为，这类方法称为(physical and physicochemical analysis)。物质在化学变物质在化学变化中的某种物化中的某种物理性质理性质n 特点：特点：灵

23、敏、快速、准确灵敏、快速、准确 n 分类：分类：(electrochemical analysis) (optical analysis) (mass spectrometric analysis) (chromatographic analysis)Chapter 1 Section 1.2.3 按测定原理分类相对密度、相变温度、相对密度、相变温度、折射率、旋光度及光折射率、旋光度及光谱特征等谱特征等各种分析方法的试样用量 常量分析方法常量分析方法化学（定量）分析化学（定量）分析 微量和超微量分析微量和超微量分析仪器分析方法仪器分析方法 注意：注意： 4、5两种分类方法的区别两种分类方法的区

24、别4 按按试样用量试样用量的多少来进行分类；的多少来进行分类；5 根据根据被测组分含量被测组分含量的高低进行分类。的高低进行分类。 (routine analysis) (arbitral analysis) 又称为又称为，指一般实验室在，指一般实验室在日常日常生产或工生产或工作中的分析。作中的分析。如药厂质检室的日常分析工作。如药厂质检室的日常分析工作。 指不同单位对某一产品的分析结果有指不同单位对某一产品的分析结果有争议争议时，要时，要求某种求某种仲裁单位仲裁单位（如一定级别的药检所、法定检（如一定级别的药检所、法定检验单位等）用验单位等）用法定方法法定方法，对原分析结果正确与否，对原分析

25、结果正确与否进行进行裁判分析裁判分析。 1.3.1 分析化学发展简史分析化学发展简史1.3.2 分析化学的发展趋势分析化学的发展趋势1.3.3 分析化学的应用分析化学的应用20世纪前世纪前无独立理论体系无独立理论体系技技 术术20世纪初世纪初物理化学溶液理论物理化学溶液理论(四大平衡）四大平衡）以以为主的为主的经典经典分析化学分析化学（第一次变革）（第一次变革）20世纪世纪40年代年代物理学物理学电子学电子学以以为主的为主的现代现代分析化学分析化学（第二次变革）（第二次变革）20世纪世纪70年代末至年代末至今今与数学、物理学、与数学、物理学、计算机学及生物学计算机学及生物学紧密结合紧密结合分析

26、科学分析科学（第三次变革）（第三次变革）起源起源炼金术与炼丹术炼金术与炼丹术中世纪中世纪n定性分析定性分析 波义耳波义耳n定量分析定量分析贝格曼贝格曼炼金术士（炼金术士（中世纪）中世纪）在中世纪（在中世纪（5世纪末世纪末14世纪中叶）时，黄金在社会世纪中叶）时，黄金在社会上有很高的价值，因此那时人们上有很高的价值，因此那时人们主要关心的是如何把贱金属变成主要关心的是如何把贱金属变成黄金。黄金。 在东方主要是在东方主要是在中国，除了炼金术制金在中国，除了炼金术制金外，主要应用于寻找或合外，主要应用于寻找或合成可以长寿的成可以长寿的“长生不老长生不老药药”或可以控制衰老和死或可以控制衰老和死亡的药

27、品上。亡的药品上。 广泛应用于分析仪器，已成为广泛应用于分析仪器，已成为分分析仪器的重要组成部分析仪器的重要组成部分，不仅为实现仪器的，不仅为实现仪器的自自动化动化提供了条件，而且为向提供了条件，而且为向智能化智能化发展提供了发展提供了基础。基础。 具有高单色性、高强度和高方向性具有高单色性、高强度和高方向性等特点，极大地等特点，极大地提高了检测灵敏度及选择性提高了检测灵敏度及选择性。 两种分析技术联用，取长补短，互两种分析技术联用，取长补短，互相补充，解决相补充，解决复杂成分样品的分析复杂成分样品的分析问题。目前问题。目前常见的有：色谱常见的有：色谱-光谱、光谱、色谱色谱-质谱质谱、色谱、色谱-色谱色谱联用（二维色谱）。联用（二维色谱）。n (chemometrics) 是一门新兴的科学，是一门化学分支是一门新兴的科学，是一门化学分支学科，它应用数学和统计学方法（借助计算机技术），设计和择最学科，它应用数学和统计学方法（借助计算机技术），设计和择最优的测量程序和实验方法，并通过解析化学数据而获得最大限度的优的测量程序和实验方法，并通过解析化学数据而获得最大限度的信息。信息。v 化学计量学在分析化学中的应用主要有以下几个方面：化学计量学在分析化学中的应用主要有以下几个方面： 提高灵敏度，改善选择性；提高灵敏度，改善选择性；