定量分析化学概论.ppt

1、第一章 定量分析化学概论,11 概述 12 分析化学中的误差 13 有效数字及其运算规则 14 滴定分析概论 思考题,Outline of Quantitative Analysis,1.1 概述,分析过程的基本步骤,1.取样 具有代表性: 必须代表整批物料的平均化学组成 2.试样的预处理 分解、消除干扰 3.测定 方法的选择 4.分析结果的计算与评价 计算结果、获得数据的可信程度,分析报告,（1）不均匀的原始试样的采集和制备 采样经验公式： mQ kd2 式中：k-缩分常数（kgmm-2）； d-试样最大粒度（mm)； mQ -试样最小质量（kg）。,标准筛的筛号孔径大小的关系,采集到的原始

2、平均试样经多次破碎、过筛匀 和缩分（通常为四分法）后，分析试样一般通过100200的筛号，最后保留的分析试样为100300g.,现有某矿样10kg,经破碎后全部通过10号筛孔（d=2mm),已知k=0.3,问缩分后应保留的试样应为多少？可连续缩分几次？ 解： mQkd2 = 0.3 22 = 1.2kg 设应缩分n次, 缩分n次后的试样质量 m=10(1/2)n1.2kg 当n=3时，m=1.25kg 故应缩分3次,例题,液体 ：试样在容器上、中、下不同高度处各取 试料混匀,即得分析试样。 气体: 应根据被测组分在试样中存在状态（气 态、蒸气 和气溶胶）、浓度及所用方法 的灵敏度进行采样。 A

3、、直接采气法 适于高浓度组分 B、富集法 适于低浓度组分,（2）组成比较均匀的试样的采取和制备,试样的分解 (1)分解要求：完全，避免被测组分损失和引入干扰测定组分。 (2) 分解方法： 溶剂（熔剂） 溶解法：水溶 水 酸溶 HCl HNO3 H2SO4 HClO4 HF 碱溶 NaOH KOH 熔融法：酸熔法 K2S2O7 KHSO4 碱熔法 Na2CO3 K2CO3 NaOH KOH Na2O2 半熔法（烧结法）：Na2CO3-ZnO(或MgO ) CaCO3-NH4Cl 干法灰化： 不加溶（熔）剂,1. 以被测组分的化学表示形式 (1) 以被测组分实际存在形式表示 (2) 以氧化物或元素

4、形式表示 （存在 形式不清楚） (3) 金属材料和有机分析中，常以元素形式 含量表示。 (4) 电解质溶液的分析，以所存在离子形式表示含量。,三.定量分析结果的表示,(1)固体试样： 常量组分 质量分数 : 微量组分 以gg-1(或10-6), ngg-1(或10-9) 和 pg g-1 （或10-12 )来表示。 (2) 液体试样： a.物质的量浓度： molL-1 b.质量摩尔浓度： molkg 1 (kg-溶剂的质量) c. 质量分数: mB/m试液 d. 体积分数: (VB/V试液) 表示e.摩尔分数 nB/n试液 e. 质量浓度 mgL-1、gL-1、或gmL-1、 ngmL-1、,

5、2. 被测组分含量的表示方法,对于极稀的水溶液，视其密度为1，此时mgL-1 （或gmL-)，与mg kg -1 (gg-)在数值上相 等，但概念不同。,(3) 气体常以体积百分数（V/V）表示,1.2 分析化学中的误差,定量分析的任务是准确测定试样中各有关组分的含量，不准确的分析结果会导致产品报废、资源浪费、甚至科学上得出错误的结论。 分析过程中的误差是客观存在的。 本节的目的：分析判断、评价结果、查找原因、采取措施、减小误差。,名词术语,真值 平均值 中位数 误差 偏差 极差 公差,准确度和精密度,分析结果的衡量指标 一 、误差和准确度 准确度分析结果与真实值的接近程度 准确度的高低用误差

6、的大小来衡量； 误差一般用绝对误差和相对误差来表示。 二 、偏差和精密度 精密度几次平衡测定结果相互接近程度 精密度的高低用偏差来衡量； 偏差是指个别测定值与平均值之间的差值。,准确度和精密度的关系,精密度高不一定准确度高； 精密度高是保证准确度的先决条件； 精密度和准确度都高的分析结果才是可靠的。,误差的表示,绝对误差 相对误差,偏差的表示,绝对偏差 相对偏差 平均偏差 相对平均偏差 标准偏差 相对标准偏差,相对平均偏差：,平均偏差：,特点：简单 缺点：大偏差得不到应有反映,标准偏差 标准偏差又称均方根偏差,标准偏差的计算分两种情况： 1总体标准偏差:,当消除系统误差时，即为真值, 为无限多

7、次测定的平均值(总体平均值)； 即,2样本标准偏差 ：,误差产生的原因及其减免方法,系统误差 定义：由某种固定原因造成的结果误差 特点：影响准确度，不影响精密度 （1）对分析结果的影响比较恒定，可以测定和校正 （2）在同一条件下，重复测定，重复出现 （3）影响准确度，不影响精密度 （4）可以消除 根据产生原因分：方法误差，仪器误差，试剂误差和操作误差,系统误差减免的措施,根据产生的原因采取措施，如： 1.方法误差采用标准方法作对照试验 2.仪器误差校准仪器 3.试剂误差作空白试验,偶然误差（随机误差，不定误差） 定义：由随机的偶然因素造成的结果误差。 特点：影响精密度 （1）时大，时小，时正，

8、时负（不恒定,无法校正） （2）数据的分布符合统计学规律（正态分布） （3）影响精密度 （4）大小相近的正误差和 负误差出现的几率机等;小误差出现的频率较高，而大误差出现的频率较低，很大误差出现的几率近于零。 产生的原因:（1）偶然因素(室温，气压的微小变化)；（2）个人辩别能力(滴定管读数） 减免措施：增加平行 定的次数，取其平均值, 可以减少随机误差。,1.3 有效数字及运算规则,有效数字定义：指实际上能测量到的有意义的数字。 有效数字 = 各位确定数字 + 最后一位可疑数字。 实验过程中常遇到两类数字： （1）表示数目(非测量值):如测定次数；倍数；系数；分数 （2）测量值或计算值。数据

9、的位数与测定的准确度有关。 记录的数字不仅表示数量的大小，还要正确地反映测量的精确程度。 结果 绝对误差 相对误差 有效数字位数 0.32400 0.00001 0.002% 5 0.3240 0.0001 0.002% 4 0.324 0.001 0.2% 3,有效数字位数 数字零在数据中具有双重作用 （1）若作为普通数定使用，是有效数字 如 0.3180 4位有效数字 3.18010 -1 （2）若只起定位作用，不是有效数字。 如 0.0318 3位有效数字 3.1810 -2 改变单位不改变有效数字的位数 如 19.02mL为19.0210 -3 L pH, pM,lgC, lgK等，有

10、效数字位数只取决于小数部分 如 pH 11.20 2位有效数字，换算成H+浓度时为: H+6.31012 mol/L,举例,1.0008，43.181 0.10250 5位 0.1000，10.98% 0.1025 4位 0.0382，1.9810-10 0.224 3位 54， 0.0040 0.22 2位 0.05， 210-5 0.1 1位 3600， 100 位数含糊不确定，可科学计数， 可写为3.6103，3.60103，3.600103，有效数字分别为2，3，4位 注（1）分析化学中遇到的分数倍数可视为无限多位。 （2）对pH, pM, lgc, lgK等对数值，有效数字为小数部分

11、 （3）8、9以上的数可多算一位，如9.00，9.83，可当作4位有效数字,有效数字规则在分析化学中的应用 1正确地记录测试数据（25mL,25.00mL)反映出测量仪器精度 容量量器：滴定管、移液管、容量瓶，体积取4位有效数字。 分析天平（万分之一）称取样品，质量取4位有效数字。 标准溶液的浓度，用4位有效数字表示。 有关化学平衡计算中的浓度，一般保留二位或三位有效数字。 表示误差时，取一位有效数字已足够，最多取二位。 2按有效数字的运算规则正确地计算数据报出合理的测试结果。,数字修约规则,修约：各测量值的有效数字位数确定以后，将它后面的多余数字舍弃，此过程为数字修约。 “四舍六入五成双”规

12、则 如：3.1483.1；7.3652 7.4 75.5 76； 0.245 0.24 1.0251 1.03,运算规则,加减法： 有效数字保留取决于绝对误差最大的数，即以小数点后位数最少的数为依据； 如 0.012125.641.05782 =？ 0.0121 0.0001；25.64 0.01；1.05782 0.00001,乘除法： 有效数字的位数应与几个数中相对误差最大的相对应，通常根据有效数字位数最少的数来进行修约。 0.012125.641.05782 = ？ 三个数的相对误差： 1/121 100% = 0.8% 1/2564 100% = 0.4% 1/105782 100%

13、= 0.009% 可见以0.121的相对误差最大，以它为标准都修约为三位有效数字再来进行相乘： 0.012125.61.06 = 0.328,注意几点,（1） 分数；比例系数；实验次数等不记位数； （2） 第一位数字大于8时，多取一位. 如：8.48，按4位算； （3） 四舍六入五留双； （4） pH计算, pH = 2.299；H+=5.0210 -3 ； 有效数字按小数点后的位数计算。,1.4 滴定分析法概述,定义：将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到 待测物质的溶液中，直到所滴加的试剂与待测物质按化学计量关系定量反应为止，然后根据试液的浓度和体积，通过定量关系计算待测物质含量的方法。,基本

14、术语,滴定：将滴定剂通过滴管滴入待测溶液中的 操作过程 滴定剂：用于滴定的溶液（装入滴定管） 指示剂：滴定分析中能发生颜色改变而指示 终点的试剂 滴定终点：滴定分析中指示剂发生颜色改变而停 止滴定的那一点（实际点） 化学计量点：滴定剂与待测溶液按化学计量 关系反应完全的那一点（理论点）,滴定分析的特点及主要方法,特点： 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,滴定分析的要求及主要滴定方式,要求： a.反应定量、完全 b.反应迅速 c.具有合适的确定终点的方法 主要方式： 直接法：标准溶

15、液滴定待测物 返滴定法 置换滴定法 间接法,基准物质与标准溶液,概念 对基准物质的要求 标准溶液的配制方法 标液浓度的表示方法,概念,标准溶液：浓度准确已知的溶液 基准物质：能用于直接配制或标定标准 溶液的物质,对基准物质的要求:,a.试剂的组成与化学式相符 b.具有较大的摩尔质量 c.纯度高，性质稳定,标准溶液的配制方法,1.直接配制法： 基准物质 称量 溶解 定量转移至容量瓶 稀释至刻度。 根据称量的质量和 体积计算标准溶液的准确浓度 2.间接配制法： 标定法：利用基准物质确定溶液准确浓度 比较法：用一种已知浓度的标液来确定另一 种溶液的浓度方法,滴定结果计算,滴定分析法中要涉及到一系列的

16、计算问题，如标准溶液的配制和标定，标准溶液和被测物质间的计算关系，以及测定结果的计算等等。 一、滴定分析计算的根据和常用公式 滴定分析就是用标准溶液去滴定被测物质的溶液，按照反应物之间是按化学计量关系相互作用的原理，当滴定到计量点，化学方程式中各物质的系数比就是反应中各物质相互作用的物质的量之比。,aA + bB（滴定剂) = cC +dD nA : nB = a:b nA = nBa/b 设体积为VA的被滴定物质的溶液其浓度为cA，在化学计量点时用去浓度为cB的的滴定剂体积为VB。则： nA = cTVTa/b 或 cAVA = cBVBa/b 如果已知cB 、VB 、VA，则可求出cA cA = (a/b) cBVB / VA 或 mA =(a/b) cBVBMA 通常在滴定时，体积以mL为单位来计量，运算时要化为L，即 mA = (cBVB/1000)a/bMA,物质的量浓度与滴定度间的换算,滴定度是指每毫升标准溶液所含溶质的质量，所以TA1000为1L标准溶液中所含某溶质的质量，此值再除以某溶质(A)的“摩尔质量(MA)”即得物质的量浓度。即 TA 1000/ MA =cA 或 TA =cAMA /1000,思 考 题,1、在500.00mlTHNO3为0.006302g/ml的硝酸溶液中，含多少克硝酸？此硝酸当酸用时，其浓度为多少？对CaO、CaCO3的滴