分析化学绪论

分析化学

AnalyticalChemistry分析化学课程简介课程名称学时上课学期化学分析803仪器分析404化学分析课程教学安排章节学时第一章绪论4第二章分析天平误差和分析数据处理８第三章滴定分析法概论4第四章酸碱滴定法８第五章氧化还原滴定法８第六章配位滴定法６第七章沉淀滴定法６第八章称量分析法６第九章物质化学分析的一般步骤６第十章实验12总计68CA（4学时）分析化学绪论第一章绪论§1.1分析化学的定义和任务§1.2分析方法的分类§1.3分析化学的进展§1.4分析过程和一般步骤§1.5分析化学的学习方法§1.1分析化学的定义和任务1.1.1分析化学的定义1.1.2分析化学的任务欧洲化学会联合会（FECS）分析化学部（DAC）对分析化学的定义是：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质的信息的一门科学。1.1.1分析化学的定义分析化学：关于研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的科学，是一门独立的化学信息科学。

分析化学在化学科学中的地位1.1.2分析化学的任务Tasksofanalyticalchemistry⑴鉴定物质体系的化学组成；

⑵测定物质体系中的有关成分的含量；⑶确定物质体系中物质的结构和形态。

1999年06月22日越王勾践剑与历史上最早的

金属表面硫化技术马肇曾汉《越绝书》还记有：“越王勾践，有宝剑五。”近年来，在我国的文物、考古工作中，获得镌刻有吴、越诸王铭文的铜剑统计有14件，其中吴王剑5件，越王剑包括越王盲姑剑、越王与夷剑、越王朱勾剑、越王勾践剑等9件。

1965年，湖北江陵望山一号墓出土的越王勾践剑，保存完好，剑

长55．7厘米，出土时寒光闪闪，剑刃仍很锋利。剑身满布黑色菱形花

纹，纹饰精美，镂刻最细处仅0．1毫米。近剑格处有两行鸟篆铭文：

“越王鸠浅（勾践）自乍（作）用（剑）”八字。剑柄、剑格乌黑，

剑格两面铸有花纹，分别嵌有蓝色玻璃与绿松石。剑首向外翻卷作圆

箍形，内铸11道宽度不到1毫米的同心圆。越王勾践剑制工精美，显示

出铸剑师的卓越技艺，堪称我国国宝。

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1978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质子X荧光

非真空分析，发现剑刃成分为：铜80.3％、锡18.8％、铅0.4％、

铁0.4％。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，还有含量不等的硫。为了进一步验证这些结果，又

对1973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

过一种使青铜器表面发黑的硫化处理技术。其时距今约2500年，是历

史上最早的金属表面硫化处理技术。1978年1月17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X射线衍射分析，发现此黑色纹饰处除含有铜锡合金以外，

还含有硫化亚铜（Cu2S）、硫化亚铁及铁锡合金（FeSn2）。由于分析

所显示的Cu2S衍射峰太弱，即Cu2S的条件又为古代所无，为了证实

Cu2S存在的可靠性，又用自制的铜锡合金块状样品（其中铜83％，锡

12．3％）在四种条件下进行了硫化处理后，洗去样品表面的残留物，

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1：6）作用一个月后分析所得的结果相

近。由此推测，越王勾践剑等表面黑色部位是用硫粉处理而形成的，

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

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。1.1.3分析化学的作用(一)、农业：土壤农药化肥(二)、工业生产：质检（产品、原材料）(三)、生命科学：头发中微量元素含量与疾病的关系。正常人发锰含量为0.7ug/g。心脏病者为0.42ug/g。肿瘤患者及早衰者发锰含量也较低。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。(四)、环境保护：环境监测(大气、水、土壤分析等）测定空气中污染物如NO2,SO2,CO等含量，这两者不仅对人体呼吸道有影响，而且造成酸雨。烟镉会引起肾功能衰退，吸入过多会头痛，头晕，呕吐，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)050100150200300>500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，也能致癌。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，如铅0.1mg/l,铬0.05mg/l,镉0.01mg/l,汞0.001mg/l。工业用水，考虑钙、镁、铁、铅、硫酸盐、pH、溶解氧等。

农业用水，考虑微量元素对作物的影响。(铬大米）

水产用水，考虑农药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。例如20世纪50年代日本发生的公害病──痛痛病和水俣病，曾惊动了全世界。为了寻找痛痛病的病因，经历了11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,发现铅、镉等含量偏高,以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。为了确定致病因子，又以锌、铅、镉分别掺入饲料喂养动物,在动物身上进行元素追踪分析,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。与此类似，日本渔民的水俣病是汞污染引起的这一事实，也是通过对元素的追踪分析确定的。(五)、军事生化武器化学武器具有很大威胁力，人们对此很恐惧，如中东伊拉克可以制作毒气检测器装备在士兵及车辆上，以避免a:人睡觉时被中毒。b:毒气闻多时，失去判别力。

a:神经类，含磷有机物；

b:溃烂类，芥子气。F-117A潜隐飞机是用塑料、树脂等有机物制成，或涂上一层物质。

(六)、天体科学月球岩石的分析可以帮助了解太阳系及月亮的形成，用飞行器到其它星上检测是否会有氮－生命基础。用光谱分析法分析恒星上的组成、变化规律等。

(七)、医药卫生医院里常需对病人进行血的化验，全国各地都有药检分析杂志。制备中成药前需测量中药中有效成分的含量及配比。兴奋剂检测

(八)、科学研究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，产品是什么，中间产物是什么？无机化学研究络合物时，需测定络合比，电化学、光化学特性；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代、组成。

(九)刑事侦破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是谁的，绘画中白粉既做颜料，又可打底，古时只有铅白，1870年前无ZnO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。德黑兰附近有个牧场，1972年大批羊死亡，场主指控有人破坏,通过测定羊胃中的草,发现含大量的硒Se(剧毒),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。金矿地表面一吨的草中含100克金。慢性中毒后，头发中含有铅、砷。国民经济建设工业农业国防建设科学技术国际贸易医疗卫生获得所有研究领域中物质组成,结构,信息的科学称为科学技术的“眼睛”，是进行科学研究的基础

分析化学成为从事科学研究的科学分析化学的任务和作用作用国民经济的发展，国防力量的壮大，自然资源的开发及科技进步中起着举足轻重的作用。ChemicalAbstract摘录《分析化学》杂志的文章在国内所有杂志中名列榜首,可见现代科学对分析测试的重视程度。

作用分析化学的任务和作用┄┄所有这些人类活动的每一步都离不开分析化学。小结分析化学的任务分析化学的作用第一章绪论§1.1分析化学的定义和任务§1.2分析方法的分类§1.3分析化学的进展§1.4分析过程和一般步骤§1.5分析化学的学习方法§1.2分析方法的分类1.2.1按分析任务分类1.2.2按分析对象分类1.2.3按测定原理分类1.2.4按试样用量分类1.2.5按被测组分含量分类1.2.6按分析作用分类1.2.1分析任务定性分析(qualitativeanalysis)

定量分析(quantitativeanalysis)结构分析(structuralanalysis)形态分析(morphologicalanalysis)

鉴定物质体系的化学组成确定物质体系中的有关组分的相对含量或总含量（全分析totalanalysis）研究物质的分子或晶体结构研究物质的价态、晶态、结合态等性质一般研究程序

①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；②若样品成分已知，可直接进行定量分析；③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。

1.2.2分析对象分析方法分析对象分析任务无机分析(inorganicanalysis)

有机分析(organicanalysis)

食品分析(foodanalysis)水分析(wateranalysis)岩石分析(rockanalysis)钢铁分析(steelanalysis)药物分析(pharmaceuticalanalysis)临床分析(clinicalanalysis)环境分析(environmentalanalysis)无机物有机物成分分析含量分析成分分析、含量分析官能团及结构分析1.2.3测定原理化学分析(chemicalanalysis)

仪器分析(instrumentalanalysis)

1.2.3-1化学分析定义：以物质的化学性质为基础建立起来的一类分析方法。利用物质的化学反应（现象、特征及其计量关系）来确定被测物质的组成和含量，进行定性和定量分析。分类：化学定性分析、化学定量分析↓

重量分析

滴定分析↓经典分析化学特点：准确度高（相对误差0.1~0.2%）灵敏度低（测组分含量≥1%）

重量分析(gravimetricanalysis)试样化学反应适当处理待测组分称量重量含量（纯净、组成固定、可供直接称量）托盘天平（台秤）电子天平分析天平半自动电光分析天平标准溶液（浓度Cs准确已知的溶液）滴定待测物质溶液化学反应体积含量（化学反应刚好反应完全时）容量分析(volumetricanalysis)酸碱滴定法配位滴定法氧化还有滴定法沉淀滴定法化学计量点滴定分析(titrimetricanalysis)酸式滴定管滴定台蝴蝶夹指示剂Vs移液管Vx1.2.3-2仪器分析定义：以物质的物理性质或物理化学性质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，进行定性、定量和结构分析，这类方法称为物理和物理化学分析(physicalandphysicochemicalanalysis)。物质在化学变化中的某种物理性质特点：灵敏、快速、准确

分类：电化学分析(electrochemicalanalysis)

光学分析(opticalanalysis)

质谱分析(massspectrometricanalysis)

色谱分析(chromatographicanalysis)Chapter1

Section1.2.3

按测定原理分类相对密度、相变温度、折射率、旋光度及光谱特征等1.2.4试样用量分析方法试样质量试样体积常量分析法>0.1g>10ml半微量分析法0.1~0.01g10~1ml微量分析法10~0.1mg1~0.01ml超微量分析法<0.1mg<0.01ml各种分析方法的试样用量常量分析方法→化学（定量）分析微量和超微量分析→仪器分析方法1.2.5被测组分含量注意：4、5两种分类方法的区别4——按试样用量的多少来进行分类；5——根据被测组分含量的高低进行分类。分析方法被测组分含量常量组分分析常量组分(>1%)微量组分分析微量组分(0.01%~1%)痕量组分分析痕量组分(<0.01%)1.2.6分析作用例行分析(routineanalysis)

仲裁分析(arbitralanalysis)又称为常规分析，指一般实验室在日常生产或工作中的分析。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争议时，要求某种仲裁单位（如一定级别的药检所、法定检验单位等）用法定方法，对原分析结果正确与否进行裁判分析。§1.3分析化学的进展

1.3.1分析化学发展简史1.3.2分析化学的发展趋势1.3.3分析化学的应用1.3.1分析化学发展简史时间理论基础应用状况20世纪前无独立理论体系技术20世纪初物理化学溶液理论(四大平衡）以化学分析为主的经典分析化学（第一次变革）20世纪~40年代物理学电子学以仪器分析为主的现代分析化学（第二次变革）20世纪70年代末至今与数学、物理学、计算机学及生物学紧密结合分析科学（第三次变革）起源炼金术与炼丹术中世纪定性分析→波义耳定量分析→贝格曼炼金术士（中世纪）炼金术：在中世纪（5世纪末~14世纪中叶）时，黄金在社会上有很高的价值，因此那时人们主要关心的是如何把贱金属变成黄金。1.3.1-1炼金术与炼丹术炼丹术：在东方主要是在中国，除了炼金术制金外，主要应用于寻找或合成可以长寿的“长生不老药”或可以控制衰老和死亡的药品上。1.3.1-221世纪的分析科学计算机技术

广泛应用于分析仪器，已成为分析仪器的重要组成部分，不仅为实现仪器的自动化提供了条件，而且为向智能化发展提供了基础。激光技术具有高单色性、高强度和高方向性等特点，极大地提高了检测灵敏度及选择性。1.3.1-221世纪的分析科学联用技术两种分析技术联用，取长补短，互相补充，解决复杂成分样品的分析问题。目前常见的有：色谱-光谱、色谱-质谱、色谱-色谱联用（二维色谱）。

化学计量学(chemometrics)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。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；提高分析测试的精密度与准确性；开发和评价新方法，提高分析效益。从分析对象看：无机分析→有机分析→活性物质从组分含量看：常量组分→微量组分→痕量组分

→分子水平

从仪器发展看：手工操作→仪器化→自动化

→智能化

1.3.2分析化学的发展趋势

Perspectivesofanalyt