第01章分析化学概论

1分析化学

AnalyticalChemistry欢迎你2教学要求与安排(1)1.学时与内容：48学时课，期中、期末2次考试。实验64学时，安排在本学期同时进行。2.教材：《分析化学》（武大第五版）、《分析化学实验》（武大）。3教学要求与安排(2)3.成绩评定：期中考占20%，期末考占70%，平时10%（作业、纪律、学习态度等）。4.学习方法：预习、听讲、复习、做作业；课堂讨论；答疑（时间？）作业每周四交，随机抽查，批改1/3

～1/2，准备2个本。4教学参考书(1)1.分析化学，R．Kellner等编，李克安

金钦汉等译，北京大学出版社，2001，82.分析化学（第五版），武汉大学等，高等教育出版社，2006，73.21世纪的分析化学，汪尔康主编，科学出版社，19994.分析化学前沿，高鸿主编，科学出版社，19915教学参考书(2)5.化学分析原理，张锡瑜等编著，科学出版社，19916.Chemicalequilibriumandanalysis，Ramette,RichardW.,Addison-WesleyPub.Co.,19817.仪器分析教程，北京大学化学系仪器分析教学组，北京大学出版社，

1997

6教学参考书(3)8.Quantitativechemicalanalysis（5thed），DanielC.Harris，NewYork:W.H.Freeman,c1999.9.定量化学分析，科尔索夫著；南京化工学院分析化学教研组译，人民教育出版社，198110.仪器分析，周性尧等编著，高等教育出版社，19907分析化学

第1章分析化学概论

1.1分析化学的定义、任务和作用1.2分析方法的分类与选择1.3分析化学发展简史与发展趋势1.4分析化学参考文献81.5分析化学过程及分析结果的表示1.6滴定分析法概述1.6.1方法介绍1.6.2滴定分析法对反应的要求和滴定方式1.7基准物质和标准溶液1.8滴定分析中的计算9分析化学—化学分析、仪器分析（1）1.分析化学是研究物质的组成、状态和结构的科学，它包括化学分析和仪器分析两大部分。2.化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。测定时需使用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。10分析化学—化学分析、仪器分析（2）3.仪器分析是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法，测定时，常常需要使用比较复杂的仪器。仪器分析的产生为分析化学带来革命性的变化，仪器分析是分析化学的发展方向。111.1分析化学的定义、任务和作用分析化学是发展和应用各种理论、方法、仪器和策略，以获得有关物质在相对时空内的组成和性质的信息的一门科学，又被称为分析科学。是表征和量测的科学。12分析化学的作用工业原料选择、工艺流程控制及产品质量检测土壤成分，化肥、农药到农作物生长过程的研究从资源勘探、矿山开发到三废的处理和综合利用武器装备的生产研究到刑事犯罪活动的侦破……科研的基础、科技的眼睛13医学与分析化学1)肉毒杆菌毒素：迄今最毒的致死毒素,据推算,成人致死量仅需一亿分之七克(70ng),有7种不同免疫型体.2)硒与白内障:营养需要范围为1×10-7

～2×10-6;达到3×10-6

～1×10-5将引起慢性中毒;超过1×10-5会引起急性中毒,以致突然死亡.人视网膜含硒量7g正常。动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇等含硒丰富。3)碘盐:黑龙江省集贤村,1000多人.约200个傻子,引用水、土壤严重缺碘所致。4)拿破仑死因：头发分析(中子活化、荧光)，As、Pb含量特高，中毒而死。侍者所为。2023/7/26分析化学的作用在化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码在化学研究工作中的作用：新物质鉴定结构与性能在现代化学工业中的作用：质量控制与自动检测分析化学与社会：环境、体育、破案152001年中国基础研究十大进展

科技部1月15日在京公布1.完成水稻基因组“工作框架图”;2.研究出将光盘容量扩大100万倍的技术;3.科技大学C60纳米材料结构研究获重要进展;4.中美在我国发现最古老的大洋地壳残片;5.研究确定全球二叠系-三叠系界线层型;6.将巨颅兽哺乳动物的历史向前推进4500万年;7.肝胆管结石及其并发症的外科治疗与研究取得创新性成果;8.粲夸克偶素物理实验研究获重大进展;9.新核素合成研究获两项突破;10.揭开导致A-1型短指(趾)症之谜.162012年中国科学十大进展

科技部3月11日在京公布1.神舟九号和天宫一号成功实现载人交会对接；2.可扩展量子信息处理取得系列重要进展；3.阐明二叠—三叠纪之交生物大灭绝及其复苏模式和原因；4.大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡模式；5.揭示两种天然产物靶向特异蛋白治疗白血病的机制；6.证实单倍体孤雄干细胞具有可替代精子和快速传递基因修饰的能力；7.生态学试验证实Bt转基因棉花种植可促进对害虫的生物控制；8.解析出TAL效应蛋白特异性识别DNA的结构基础；9.揭示营养匮乏引发细胞自噬的分子机制；10.发现利用倒置结构可提高聚合物太阳能电池的能量转换效率。17分析化学老前辈Kolthoff(科尔索夫):具有高超技术，能作出令人满意的精确分析的任何人都能使自己适应于不大精确的操作，但反过来不行。18分析化学的任务

学习基本理论、方法、实验技能；培养严谨的工作作风、科学态度；建立准确的量的概念；训练科学研究素质。191.2分析方法的分类与选择按任务分：定性分析、定量分析、结构分析分析对象：无机分析、有机分析测定原理：化学分析、仪器分析试样用量：常量、半微量、微量、超微量成分含量：主成分、微量成分、痕量成分具体要求：例行分析、仲裁分析、在线分析、炉前分析等2023/7/26分析化学化学分析仪器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱21定量分析方法按试样量大小分：方法固体试样质量(mg)液体试样体积(mL)常量

>100>10半微量

10～1001～10微量

0.1～100.01～1按待测组分含量分：常量组分(>1%)、微量组分(0.01-1%)、痕量组分(<0.01%)

221.3分析化学发展简史（1）经历了三次巨大的变革：1.19世纪末－20世纪40年代：由技术发展为科学，建立了溶液中的四大平衡理论。以湿法分析为主，重量分析、容量分析、比色分析得以发展，为分析化学奠定了理论基础。（经典分析时代）231.3分析化学发展简史（2）2.

20世纪40－70年代：仪器分析得到飞速发展和应用。由于材料科学、环境科学发展的要求，在物理学和电子学发展的推动下，进一步发展了以光谱分析、极谱分析为代表的各种仪器分析方法，改变了分析化学以化学分析为主的局面。快速、准确、灵敏的微量分析方法发展迅速，应用广泛。241.3分析化学发展简史（3）3.20世纪80年代以来：信息时代的到来和生命科学的发展，促使分析化学进入第三次变革时期。是分析化学与数学和计算机相结合的时代。以高灵敏、高选择性、高速化、自动化、智能化为标志。在这一阶段，分析工作者最大限度地利用计算机和数学、物理学、化学、材料科学和工艺学等学科的最新知识，选择最优化的获得原子、分子信息的方法，很可能使分析人员从单纯的数据提供者变成问题的解决者。25261.4分析化学参考文献1.4.1丛书、大全和手册1.4.2参考书1.4.3杂志1.4.4因特网上化学信息简介271.5分析化学过程及结果的表示(1)

注：1.防止待测组分的损失

2.避免引入干扰测定的杂质取样处理消除干扰测定计算均匀有代表性符合实际妥善保存溶解熔融消解灰化掩蔽分离常量组分(>1%,化学法)微量组分(仪器分析法)1.5.1分析化学过程281.5分析化学过程及结果的表示(2)1.5.2分析结果的表示：1.化学表示形式：实际存在形式、氧化物或元素、所需组分2.含量的表示方法：固体：％（质量分数）、μg/g、ng/g、pg/g

液体：mol/L、mol/kg、m/m(%)、v/v(%)m/v(100mL)、mol/mol、

mg/L、μg/L、ng/L

气体：m/v、m/m、mg/m3

、μg/m3291.6滴定分析法概述1.6.1方法介绍

2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3

滴定管

化学计量点(sp)

滴定剂

Stoichiometricpoint

滴定终点(ep)

Endpoint

被滴定溶液

终点误差(Et)

30滴定分析的特点及主要方法特点：利用某一化学反应,

据体积计算分析结果。简便、快速，适于常量分析准确度高,应用广泛方法：

1）酸碱滴定，络合滴定，氧化-还原滴定沉淀滴定

2）非水滴定法：水以外的有机溶剂中进行311.6.2滴定分析对反应的要求

和滴定方式置换滴定：用K2Cr2O7标定Na2S2O3(+KI)

直接滴定1.按一定的反应式定量进行(99.9%以上);2.快(或可加热、催化剂);3.有适当的方法确定终点(指示剂)。Zn2+NaOHKMnO4返滴定:

Al+EDTA(过量)、CaCO3+HCl(过量)间接滴定：Ca2+CaC2O4(s)H2C2O432返滴定法（剩余滴定法）先准确加入过量标准溶液，使与试液中的待测物质或固体试样进行反应，待反应完成以后，再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液的方法适用：反应较慢或难溶于水的固体试样33例1：Al3++定过量EDTA标液

剩余EDTAZn2+标液，EBT

返滴定34例2：固体CaCO3+定过量HCl标液

剩余HCl标液NaOH标液

返滴定35置换滴定法先用适当试剂与待测物质反应，定量置换出另一种物质，再用标准溶液去滴定该物质的方法适用：无明确定量关系的反应36例4：Na2S2O3+K2Cr2O7S4O62-+SO42-

无定量关系

K2Cr2O7+过量KI定量生成I2

Na2S2O3标液淀粉指示剂

深蓝色消失37

间接法通过另外的化学反应，以滴定法定量进行适用：不能与滴定剂起化学反应的物质例5：Ca2+CaC2O4沉淀

H2SO4KMnO4标液

C2O42-间接测定381.7基准物质和标准溶液标准溶液：具有准确浓度的溶液

1.直接配制：K2Cr2O7、KBrO3

2.标定法配制：NaOH、HCl、EDTA、KMnO4、I3-基准物质：

1.组成与化学式相符(H2C2O4·2H2O、NaCl);2.纯度>99.9%;3.稳定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）

4.摩尔质量较大

5.滴定时按反应式定量进行，无副反应

39实验室常用试剂分类级别1级2级3级生化试剂中文名优级纯

分析纯

化学纯英文标志

GR

AR

CP

BR标签颜色绿

红

蓝

咖啡色

标准试剂、高纯试剂、专用试剂40滴定分析中的体积测量常用容量分析仪器:

容量瓶(量入式)、

移液管(量出式)、

滴定管(量出式)校准方法:1.绝对校准

2.相对校准:移液管与容量瓶41滴定分析常用仪器容量瓶碘瓶移液管吸量管锥形瓶42滴定管酸式碱式量筒431.8滴定分析中的计算分析化学中常用的量和单位物质的量n

(mol、mmol)摩尔质量M(g·mol-1)物质的量浓度c(mol·L-1)质量m(g、mg)，体积V(L、mL)质量分数w(%),质量浓度

(g·mL-1

、mg·mL-1)相对分子质量Mr、相对原子质量Ar必须指明基本单元44A.标准溶液的配制1:稀释后标定(NaOH、HCl)

n1=n2

c1·V1=c2·V22:用基准物质直接配制(K2Cr2O7)

准确称量并配成准确体积。45例1.1配0.01000mol·L-1K2Cr2O7标准

溶液250.0mL,求m=?解

m(K2Cr2O7)=n·M=c·V·M=0.01000×0.2500×294.2=0.7354(g)通常仅需要溶液浓度为0.01mol·L-1左右,做法是:准确称量0.74g(±10%)K2Cr2O7基准物质,于容量瓶中定容,再计算出其准确浓度：46B.

标定及滴定计算

方法1：等物质的量规则

ZA和ZB分别为A物质和B物质在反应中的得失质子数或得失电子数。47等物质的量规则举例

H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OH2SO4

的基本单元:NaOH的基本单元:NaOH等物质的量规则:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2OMnO4-的基本单元:Fe2+的基本单元:Fe2+等物质的量规则:48例1.2以K2Cr2O7为基准物质,采用析出I2的方法标定0.020mol·L-1Na2S2O3溶液的浓度,需称多少克K2Cr2O7?如何做才能使称量误差不大于0.1%?解:Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OI2+2S2O32-=2I-+S4O62-+6e-2eCr2O72-2Cr3+2S2O32-S4O62-

n(K2Cr2O7)=n(Na2S2O3)m(K2Cr2O7)=n(K2Cr2O7)M(K2Cr2O7)=c(Na2S2O3)V(Na2S2O3)M(K2Cr2O7)=0.020×0.025×294.18/6=0.025(g)49称大样----减少称量误差

准确称取0.25g左右K2Cr2O7,于小烧杯中溶解后定量转移到250mL容量瓶中定容,用25mL移液管移取3份于锥形瓶中,分别用Na2S2O3滴定.

标定0.10mol·L-1NaOH:

若用H2C2O4·2H2O,约0.15g,应称大样;

若用KHC8H4O4,约0.5g,称小样为好(?)50计算方法二:换算因数法51(例1.3)

准确移取20.00mL含Ca2+的试样溶液，加入过量的Na2C2O4溶液，使Ca2+定量沉淀后过滤、洗涤沉淀，用H2SO4溶解沉淀后用C(1/5KMnO4)=0.05000mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液24.00ml，求：试样中Ca2+的质量浓度(mg/mL)。52(例1.3)

Ca2++C2O42-CaC2O4(s)H2C2O42MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2(g)+8H2O1Ca2+1H2C2O45H2C2O42KMnO4

n(Ca2+)=n(H2C2O4)=n(KMnO4)

(Ca)==1.202mg/mL53A物质的质量分数计算根据等物质的量规则:

根据换算因数法:54

滴定度T:

每mL滴定剂相当于待测物的克数如某K2Cr2O7对Fe的滴定度为:T(Fe/K2Cr2O7)=0.005585(g/mL)

滴定mS

(g)铁矿样中的铁消耗VmL

K2Cr2O7

则

w(Fe)=55

计算示例1.配制0.1000mol/L的Na2CO3标准溶液500ml,应称取基准的Na2CO3多克?解:m=n·M=CVM=0.1000x0.5000x106.0=5.300g2.用硼砂0.4710g标定HCl,滴定到计量点时消耗HCl25.20ml.求HCl的浓度?Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl解:563.用基准的邻苯二甲酸氢钾标定NaOH.称取0.9200