第一章__绪论.ppt

1、分析化学,教学内容,教学参考书,分析化学，武汉大学编，高等教 育出版社； 分析化学，华东理工、大学四川 大学编，高等教育出版社； 分析化学教程，北京大学编，高 等教育出版社。,课程的任务和要求,掌握基本的分析方法及其原理 掌握各种分析方法的有关计算，初步具备数据评价能力 初步具备查阅文献、选择分析方法、拟订实验方案的能力 培养观察、分析和解决问题的能力,第1章 绪 论,1.1 前言 1.2 定量分析化学概述 1.3 滴定分析法概述,1.1 前言,分析化学是研究分析方法的科学或学科 是化学的一个分支 是一门人们赖以获得物质组成、结构和形态的信息的科学 是科学技术的眼睛、尖兵、侦察员，是进行科学研

2、究的基础学科,1 分析化学的定义、任务和作用,分析化学,理论、方法、对象,科学 技术 生产,高校和科研单位 仪器制造部门 和生产单位,分析化学与社会,分析化学,生命信息,医药质量,环境监测,化学工业,物证分析,兴奋剂检测,空间探测,分析化学与社会,环境：大气、水质和土壤监测； 生产：生产过程的质量控制； 食品：农药残留, 食品的营养成分； 法庭：DNA技术，物证； 生命：临床诊断、病理研究、基因序列，基因缺陷； 医药：构效关系，新药筛选，天然药物的有效成分与结构； 宇宙：登陆月球后的岩样分析，火星、土星的临近探测； 所有这些人类活动的每一步都离不开分析化学。,电化学分析,酸碱,配位,沉淀,氧化

3、还原,滴定分析,重量分析,光化学分析,化学 分析,仪器 分析,色谱分析,质谱分析,热分析,基础发展,分析化学,化学 物理、数学,计算机、激光、功能材料,常量分析,微量、痕量分析,2 分析化学的分类,按原理分：,化学分析法 灵敏度低 适合于高含量或常量(1%) 准确度高 滴定分析 相对误差0.2% 重量分析 相对误差0.1% 仪器设备简单 操作简便、快速 (重量分析除外),仪器分析法 灵敏度高; 适用于微量、乃至痕量组分的分析 准确度不及化学分析，但能满足微量分析要求 (25)% 仪器分析法一般只能作“量”的相对测定，即测定时，常需用已知标准作对照。 操作简便、快速。 仪器价格昂贵、维修困难、维

4、护要求高 仪器分析发展快，前途无量,电化学分析法的分类,电化学分析法,电位分析法,电解分析法,电泳分析法,库仑分析法,极谱与伏安分析法,电导分析法,色谱分析法的分类,色谱分析法,气相色谱法,薄层色谱法,液相色谱法,激光色谱法,电色谱法,超临界色谱法,光分析法的分类,光分析法,原子吸收法,红外法,原子发射法,核磁法,荧光法,紫外可见法,其他分析法的分类,其他分析法,质谱分析法,联用技术,热分析法,核磁共振,免疫分析,毛细管电泳,生物芯片,按分析任务：定性分析 定量分析 结构分析 按分析对象：无机分析，有机分析， 生物分析，环境分析等,按试样用量及操作规模分： 常量、半微量、微量和超微量分析,按待

5、测成分含量分： 常量分析(1%), 微量分析(0.01-1%), 痕量分析(0.01),仲裁分析及例行分析,3 分析化学发展简史,分析化学历史悠久 无机定性分析曾一度是化学科学的前沿 公元一世纪橡子提取物检验铁 十七世纪Boyle将石蕊作酸碱指示剂 1751年Margraf 硫氰酸盐检验Fe(III) 分析化学发展经历3次重大变革,第一个重要阶段: 20世纪初的20-30年间分析化学发展成为一门独立的学科,物理化学的溶液理论发展，推动化学分析快速发展 用物理化学中的溶液平衡理论、动力学等研究分析化学中的基本理论问题：沉淀的形成和共沉淀；指示剂变色原理；滴定曲线和终点误差；缓冲原理及催化和诱导反

6、应等。建立了溶液中四大平衡理论。,第二个重要阶段: 20世纪40年代，仪器分析的发展。 分析化学与物理学及电子学结合的时代。 原子能和半导体技术兴起，如要求超纯材料，99.99999，砷化镓，要测定其杂质，化学分析法无法解决，促进了仪器分析和各种分离方法的发展。,第三个重要阶段: 20世纪70年代以来, 分析化学发展到分析科学阶段 现代分析化学把化学与数学、物理学、计算机科学、精密仪器制造、生命科学、材料科学等学科结合起来，成为一门多学科性的综合科学。,高鸿院士21世纪的分析化学第一章 分析化学已发展到分析科学阶段 许多学校成立了分析科学研究所 分析化学不再是化学的一个分支,化学计量学先驱B.

7、 R. Kowalski称“分析化学已由 单纯的提供数据，上升到从分析数据中获取有用信 息和知识，成为生产和科研中实际问题的解决者”。 他认为“分析化学是一门信息科学”。,曼彻斯特大学1980年设立 仪器制造学与分析科学系 调整知识结构 电子学 计算机,4 分析化学发展趋向,高灵敏度单分子(原子)检测 高选择性复杂体系(如生命体系、中药) 原位、活体、实时、无损分析 自动化、智能化、微型化、图像化 高通量、高分析速度,定量分析的操作步骤 经典定量分析方法化学分析,1.2 定量分析化学概论,1 定量分析的操作步骤,1) 取样 2) 试样分解和分析试液的制备 3) 分离及测定 4) 分析结果的计算

8、和评价,2 经典定量分析方法,重量法：分离 称重 沉淀法、气化法和电解法等 滴定分析法：（又称容量分析法） 酸碱滴定法 络合滴定法 氧化还原滴定法 沉淀滴定法,1 滴定分析法,1.3 滴定分析法概论,标准溶液,标准溶液,待测溶液,被测物质,指示剂,化学计量关系,酸碱滴定法、 络合滴定法 氧化还原滴定法、沉淀滴定法,基本术语,标准溶液( standard solution) 基准物( primary standard ) 化学计量点( stoichiometric point) 指示剂( indicator) 滴定曲线( titration curve) 滴定终点( end point) 终点误

9、差( end point error) 滴定终点与化学计量点不一定能恰好重合，存在很小的差别，由此而引起的误差称为终点误差。,有确定的化学计量关系，反应按一定的反应方程式进行 反应要定量进行 反应速度较快 容易确定滴定终点,2 滴定分析法对化学反应的要求,3 滴定方式,a.直接滴定法 b.间接滴定法 如Ca2+沉淀为CaC2O4，再用硫酸溶解，用KMnO4滴定C2O42-,间接测定Ca2+ c.返滴定法 如测定CaCO3,加入过量盐酸，多余盐酸用标准氢氧化钠溶液返滴 d.置换滴定法 络合滴定多用,4 基准物质和标准溶液,基准物质: 用于直接配制和标定标准溶液的物质。 要求：试剂与化学组成一致；

10、纯度高； 稳定；摩尔质量大； 滴定反应时无副反应。 标准溶液: 已知准确浓度的试剂溶液。 配制方法有直接配制和标定两种。,直接法配制标准溶液,可用直接法配制标准溶液的物质，应具备的条件： 1. 物质必须具有足够的纯度，即含量99.9%； 2. 物质的组成与化学式应完全符合； 3. 稳定。,2. 标定 准确称取基准物， 溶解后，滴定。,间接配制（步骤）,1. 配制溶液 配制成近似所需浓度的溶液。,3. 确定浓度 由基准物质量和滴定液体积计算之。,基准物应满足的条件：,(1) 反应定量完成 (2) 反应速率快 (3) 有比较简便的方法确定反应终点 (4) 具有较大的摩尔质量 为什么？ 标定 NaO

11、H： 采用：邻苯二甲酸氢钾？草酸？,标准溶液浓度表示法,1. 物质的量浓度（简称浓度） 单位体积溶液所含溶质的物质的量（nB）。,V ：溶液的体积。 应指明基本单元：原子、分子、离子、电子或他们的组合。,单位为 molL-1。,滴定度,与每毫升标准溶液相当的待测组分的质量。 表示法：T待测物/滴定剂 单位：g mL-1 例：测定铁含量的KMnO4标准溶液，其浓度表示：,或,表示：l mL KMnO4 溶液相当于0.005682 g 铁， 1 mL 的 KMnO4 标准溶液能把 0.005682 g Fe2+ Fe3+。 适用于工业生产中批量分析： m(Fe) T V。,若:,滴定分析结果的计算

12、,(1) 被测组分的物质的量 nA与滴定剂 nB 的关系 1. 直接滴定 测组分A与滴定剂 B 间的反应为： a A + bB = c C + d D 化学计量点时：a mol A 恰好与 b mol B 作用完全 nA nB a b,2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2CO3 nHCl = 2 nNa2CO3,称取基准物或试样质量 (mB)标定标准溶液 A 时:,（1）确定标准溶液浓度,（2）确定称取基准物或试样量范围 滴定液体积一般为 2025 mL左右,浓度约 0.1 molL-1 （3）估计标准溶液消耗体积 VA,若被测物为溶液时：,用已知浓度的 NaOH 标准溶液测定

13、 H2SO4 溶液浓度： H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O,2. 间接法滴定,涉及到两个或两个以上反应，从总的反应中找出实际参加反应物质的物质的量之间关系。 例：以 KBrO3 为基准物标定 Na2S2O3 溶液的浓度。 BrO3- + 6I-+ 6H+ 3I2 + 3H2O + Br- （1） I2+ 2 S2O3 2- 2I- + S4O6 2- （2）,例：用KMnO4法滴定Ca2+。,(2) 被测组分质量分数的计算,称取试样的质量 G，测得被测组分的质量为 GA，则被测组分在试样中的质量分数 mA为：,滴定剂的浓度 cB、消耗体积 VB 。反应的摩尔比 ab,(通式),(3) 计算示例,例7：选用邻苯二甲酸氢钾作基准物，标定0.l molL-1 NaOH溶液的准确浓度。应称取基准物多少克？如改用草酸(H2C2O42H2O)作基准物，应称取多少克？ 解：以邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）作基准物时： KHC8H4O4 + OH- KC8H4O4- + H2O nNaOH = n KHC8H4O4 m KHC8H4O4 = n KHC8H4O4 M KHC8H4O4 = nNaOH M KHC8H4O4 =