《工科化学》课件05材料9,17章39－40

2023/10/111第七节重量分析法●原理重量分析法(weightanalysis)通过称量物质质量进行分析●方法用适当方法使被测组分与其它组分分离，然后称重，由称得的质量计算该组分含量●类型根据分离方法的不同，分为沉淀重量分析法、气化法（挥发法）、电解法和提取法等，重点介绍沉淀重量分析法：利用沉淀反应，使待测组分以难溶化合物的形式沉淀，经过滤、洗涤、干燥、灼烧和称量，最后求得待测组分的含量●评价准确度高，但操作烦琐，已渐被滴定法取代。目前仅有硅、硫、磷、镍以及几种稀有元素的精确测定采用重量分析法2023/10/112一、沉淀重量法的测定步骤●步骤试样制成试液，加入沉淀剂，得到的沉淀称沉淀形。沉淀经过滤、洗涤，烘干或灼烧，转化为称量形，称量后，根据称量形的化学式计算被测组分的百分含量●注意沉淀形与称量形可能相同，也可能不同。例，重量法测定SO42-，沉淀形与称量形均为BaSO4

。测定C2O42-，沉淀形为CaC2O4·H2O

，称量形为CaO●条件为保证测定准确度和便于操作

沉淀形溶解度小、易过滤、洗涤、纯度高、易转化为称量形

称量形有确定的化学组成、摩尔质量大、稳定2023/10/113二、沉淀的形成过程经晶核形成和晶核长大两个过程聚集构晶离子无定形沉淀定向排列晶形沉淀●晶核形成条件溶液过饱和影响因素晶核的数目与物质的性质和溶液的过饱和程度有关●晶体成长晶核逐渐长大最终成为沉淀微粒

无定形沉淀沉淀微粒无序地相互聚集形成

晶形沉淀构晶离子按一定规则在晶核表面沉积2023/10/114如图，BB'为正常溶解度曲线，CC'为超溶解度曲线，两条线将全部溶液状态分为三个区域不饱和区(稳定区)BB'右下部。在此区间，晶体不会析出过饱和区（不稳定区）CC'左上部，在此区间，晶体会结晶析出过饱和区（介稳定区）BB‘-CC’之间。在此区间，虽然浓度已经过饱和，但晶体不会析出。但一旦晶体开始析出，则此区间的溶液因已过饱和，故晶体就将析出

c/molL-1

C’B’

C

B

A

t/℃2023/10/115三、影响沉淀纯度的因素可采取以下措施提高沉淀纯度(一)选择适当分析程序测定低含量组分，不要先测定高含量组分，以免因共沉淀把低含量组分带走(二)选择适当的沉淀剂沉淀剂有选择性，溶解度小，晶形良好(三)降低易被吸附离子的浓度例，BaSO4沉淀易吸附Fe3+，将其还原为不易被吸附的Fe2+

，或用酒石酸掩蔽(四)选择适当的沉淀条件包括溶液浓度、温度、试剂加入顺序和速度、陈化情况等。需据具体情况选择(五)选择合适洗涤剂洗涤剂在沉淀烘干或灼烧时应易挥发除去（考虑同离子效应和盐效应）(六)再沉淀将沉淀过滤洗涤后重新溶解，使杂质进入溶液后再沉淀。对除去吸留和包藏的杂质非常有效2023/10/116四、沉淀条件的选择（一）晶形沉淀的沉淀条件

控制较小的过饱和度

选择稀、热、搅、慢、陈化的沉淀条件：热溶液，不断搅拌，缓慢滴加稀的沉淀剂，将带沉淀的母液放置，也可加热快速陈化。目的：小晶粒溶解，大晶粒长大，获完整纯净、颗粒大的晶形沉淀（二）非晶形沉淀的沉淀条件非晶形沉淀含水较多，结构疏松的胶状沉淀，吸附和包藏的杂质较多，部分胶粒未凝聚成为沉淀，已沉淀的还可能重新胶溶而进入溶液。因此非晶形沉淀一般采取浓、快、搅、热、加电解质的方法进行沉淀，不必陈化。在含有适当电解质的热溶液中，加热、快速加入较浓的沉淀剂，并不断搅拌使之沉淀。使析出的非晶形沉淀中所含的配位水分子数较少，沉淀较为紧密，夹带杂质较少。2023/10/117（三）均相沉淀法●原理加入试剂先形成溶液，通过缓慢的化学反应得到沉淀：加热，改变溶液pH，加入其它试剂，使溶液内部逐渐产生沉淀剂，而后均匀地沉淀。目的：获得颗粒较大、结构紧密、纯净、易过滤的晶形沉淀●示例沉淀Ca2+时，在含Ca2+的酸性溶液中加入草酸，溶液酸度较高，离子浓度较低，不能析出沉淀。在溶液中加入尿素，加热至90℃左右，尿素水解：CO(NH2)2+H2O=CO2

+2NH3产生的NH3中和H+，使pH渐升，C2O42-浓度增大，CaC2O4均匀缓慢地生成，得到大且纯净的沉淀颗粒●说明均相沉淀法不限于改变酸度，还可利用脂类和其它有机化合物的水解，配合物的水解，氧化还原反应，或缓慢地合成所需的沉淀剂等方式进行2023/10/118五、沉淀重量法分析结果的计算●换算因数(conversionfactor)重量分析中，多数情况下称量形与待测组分的形式不同，需要将称得的称量形的质量换算成待测组分的质量。二者摩尔质量之比称换算因数(conversionfactor)或化学因数式中，a，b为系数，作用是使分子、分母中待测元素原子数目相等例，待测组分称量形F

SBaSO4S/BaSO4=0.1374 Cr2O3

BaCrO4

Cr2O3/2BaCrO4=0.3000由称量形质量m、换算因数F及试样质量G，即可求待测组分A的百分含量2023/10/119例9.26

称取含铝试样0.5000g，溶解后用8-羟基喹啉沉淀。烘干后称得Al(C9N6NO)3重0.3280g。计算样品中铝的百分含量。若将所得沉淀灼烧成Al2O3，其称量形为多少克？解：称量形为Al(C9N6NO)3则m=0.0364g可见，称量形摩尔质量大，造成的称量误差较小，利于少量组分的测定2023/10/1110作业P263

23,24（提示：称量形为Fe2O3）2006年5月21日39－40到此止2023/10/1111第十七章现代分析测试技术参考书目1.朱明华编.仪器分析.第二版，北京：高等教育出版社，19922.武汉大学主编.分析化学.第四版，北京：高等教育出版社，20002023/10/1112本章要求1．掌握电势分析法基本原理及应用；了解极谱分析法、库仑分析法的基本原理及应用范围。2．掌握紫外—可见分光光度分析法的原理及应用；了解原子吸收与发射光谱法、红外吸收光谱法、质谱分析法和核磁共振波谱法的基本原理。3．理解色谱分析的基本原理及应用。4．了解电镜分析、热分析等测试方法。2023/10/1113第一节仪器分析方法简介复习P232●化学分析（chemicalanalysis）原理以物质的化学反应为基础分类滴定分析、重量分析●仪器分析（instrumentalanalysis）原理以物质的物理和物理化学性质为基础特点常需较复杂或特殊仪器●仪器分析与化学分析的关系密切——仪器分析已成为分析化学发展的方向——化学分析是基础试样预处理，仪器定量分析的校准必须用化学分析方法2023/10/1114一、仪器分析的种类

●定义以物质的物理性质或物理化学性质为基础的分析方法。性质有光、电、热、声、磁等原理仪器分析将待测物质的上述物理量转换成电信号（电阻、电势、电容、电流），与已知量的标准物质在相同条件下得到的电信号作较，实现测量。这些物理量的测定需要专门的仪器设备，故名仪器分析●仪器分析的应用（1）对物质的化学组成、含量进行定性、定量分析（2）用于物质的结构、价态、状态分析，微区和表面分析2023/10/1115●仪器分析的种类按所测物质属性不同，仪器分析法分为三类：光学分析法（光谱法）、电化学分析法和分离方法（1）光学分析法

——原理以物质的光学、光谱性质或光与物质相互作用为基础建立起来的分析方法——常用方法紫外—可见吸收光谱法（ultraviolet-visibleabsorptionspectrometry），原子发射光谱分析法（atomicemissionspectrometricanalysis），原子吸收光谱法（atomicabsorptionspectrometry），原子荧光光谱法（atomicfluorescentspectrometry），红外光谱法(infraredspectrometry)2023/10/1116（2）电化学分析法(electrochemicalanalysis)——原理利用物质的电学及电化学性质进行分析的方法——特点将待测溶液构成电池（电解池或原电池），测量电池的电学量（电动势、电流、电量），进行定性、定量分析——常用方法

电势分析法（potentiometricanalysis）电导分析法（conductometricanalysis）库仑分析法（coulometry）极谱分析法（polarography）2023/10/1117（3）分离方法

——原理测量各组分的某种性质以前，根据各组分性能差异而加以分离的方法——方法色谱分析法(chromatography)（用气体作为流动相称气相色谱法（gaschromatography），用液体作为流动相称液相色谱法（liquidchromatography），质谱法（massspectrometry，MS）（4）其他方法光电子能谱法（photoelectronspectroscopy），核磁共振波谱法（nuclearmagneticresonancespectroscopy，NMR），X射线荧光分析法（X-rayfluorescencespectrometry），电子探针X射线显微分析法（electronprobeX-raymicroanalysis），热分析法2023/10/1118方法分类主要分析方法被测物理性质光学分析法发射光谱分析、火焰光度分析、放射分析、分子发光分析紫外可见分光光度法、原子吸收分光光应法、红外光谱法、核磁共振波谱法、电子自旋共振波谱法比浊法、散射浊度法、拉曼光谱法折射法、干涉法X射线衍射法、电子衍射法偏振法、旋光色散法、园二色性法发射辐射的吸收

辐射的散射辐射的折射辐射的衍射辐射的旋转电化学分析法电势分析法、电势滴定法电导法极谱分析法、溶出伏安法、单扫描极谱法、脉冲极增法库仑法电极电势电导电流-电压电量分离方法气相色谱法、液相色谱法、薄层色谱法电泳法质谱法两相间分配相对迁移率质荷比2023/10/1119二、仪器分析的特点●优点（1）分析灵敏度高相对灵敏度可达质量分数的10-6级，现已提到10-9级和10-12级；绝对灵敏度由110-6g发展到110-9g和110-12g。故仪器分析适宜于微量和痕量分析（2）分析速度快可在短时间内完成一个分析周期。适宜于批量分析和自动分析（3）分析所需试样量少取极少量样品（数微克或数