第五章分析化学概述.

1无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录第五章分析化学概述教师：王显祥2无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录为什么要学习分析化学呢？1.日常生活；2.国家安全；3.探索太空；……涉及到生活、社会的方方面面3无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录5.1分析化学概述5.2定量分析中的误差5.4滴定分析法5.3分析数据的处理4无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录5.1分析化学概述5.1.1分析化学的任务和作用化学是研究物质的组成、结构、性质及其相互变化的一门基础学科。分析化学是化学学科的重要分支，它是研究物质的化学组成的测定方法、步骤及有关理论的一门科学。5无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录分析化学的任务是确定物质的化学组成、测量各组成的含量以及表征物质的化学结构。即分析化学解决“是什么(What)”、“有多少(Howmuch)”、“怎么样(How)”等问题，它们分别隶属于定性分析(Qualitativeanalysis)、定量分析(Quantitativeanalysis)和结构分析(Structuralanalysis)研究的范畴。任务分析化学主要研究“量”的问题。在化学学科本身的发展上，以及与化学有关的各科学领域中，分析化学都起着一定的作用，如材料科学、环境科学、能源科学、生命科学、矿物学、地质学、生理学、医学、农业及其他科学技术，凡涉及化学现象，在其研究过程中必用到分析化学，故有科学技术的“眼睛”之美誉。作用分析化学在国民经济建设中，在生活实践中具有实用价值。如：解决人类面临的“五大危机”（资源、能源、粮食、人口、环境）问题；当代科学领域的四大理论（天体、地球、生命、人类起源和演化）；环境中的五大全球性问题（温室效应、酸雨、臭氧层、水质污染、森林减少）；在工农业生产、国防建设等方面，无一不依赖分析化学的配合。作用分析化学学习目的分析化学是人们用以解剖和认识自然的重要手段，分析化学课不仅传授有关的知识，还是一门培养学生运用化学观点来分析和处理问题能力的课程。分析化学工作者的能力应包括：实验动手能力、观察能力、查阅文献资料的能力、记忆能力、思维能力、想象能力和表达等七种能力。怎么学好分析化学？1.先预习，仔细看书，看懂；2.带着问题听课；3.一定要做习题；4.做好实验；5.有兴趣多看科研论文5.1.2分析方法的分类划分依据不同，种类不同分析任务定性分析qualitative定量分析quantitative结构分析structural分析对象无机分析inorganic有机分析organic方法原理化学分析chemical仪器分析instrumental微量分析micro试样用量常量分析macro半微量分析semi-micro超微量分析ultra-micro分析目的例行分析routine仲裁分析arbitral分析任务定性分析（qualitativeanalysis）：鉴定物质由哪些元素、原子团或化合物组成定量分析(quantitativeanalysis)：测定物质中有关成分的含量结构分析(structuralanalysis)：研究物质的分子结构或晶体结构分析对象无机分析（Inorganicanalysis）的对象是无机物，由于组成无机物的元素种类较多，因此通常要求鉴定试样是由哪些元素、离子、原子团或化合物组成，测定各成分的含量。有机分析（Organicanalysis）的对象是有机物，组成元素主要是C、H、N、O、S等，但结构复杂，分析的重点是官能团分析和结构分析。方法原理化学分析（Chemicalanalysis）：以物质的化学反应为基础，历史悠久，也称为经典分析法，主要是滴定分析（容量分析）法和重量分析法。如：用酸碱滴定法测定醋中的醋酸的含量，依据反应为：NaOH+HAc=NaAc+H2O方法原理仪器分析（Instrumentalanalysis）以物质的物理和物理化学性质（光、电、热、磁、声）为基础，借助于特殊的仪器进行分析的方法，这种方法称为～。由此形成各分支学科（光学分析法、电化学分析法、热分析法、色谱法、质谱法)等。如：利用有色溶液对光的吸收可进行光分析，例如，红色溶液可吸收490～500nm波长的光，可测自来水中微量的铁。Fe3++nSCN-=[Fe(SCN)1~6]3-n(n=1~6)试样用量方法试样质量试液体积常量分析半微量分析微量分析超微量分析0.1g0.01~0.1g0.1~10mg0.1mg10mL1~10mL0.01~1mL0.01mL区别于被测组分含量高低（质量分数的大小）：常量组分（1%）、微量组分（0.01%~1%）、痕量组分（0.01%）分析目的例行分析（Routineanalysis）：一般化验室日常生产中的分析，也称常规分析仲裁分析（Arbitralanalysis）：不同单位对分析结果有争议时，要求权威部门用指定的方法、准确测定，进行裁判原分析结果是否正确的分析，也称裁判分析。仲裁分析对分析方法和分析结果准确度要求高。分析化学发展概述分析化学学科发展的三次变革二十世纪初，由于物理化学溶液理论的发展，为分析化学提供了理论基础，建立了溶液中四大平衡理论，使分析化学从一种技艺发展成为一门科学。二次大战前后，物理学和电子学的发展，促进了各种仪器分析方法的蓬勃发展。20世纪70年代以来，生命科学、环境科学、新材料科学等发展的要求，生物学、信息科学、计算机技术的引入，使分析化学进入了一个崭新的境界。分析化学发展概述分析化学的发展规律：学科之间的相互渗透（包括分析方法的相互联用）现代分析化学把化学与数学、物理学、计算机科学、生物学结合起来，发展为一门多学科性的综合科学。分析工作者不再限于“提供数据”，而且“参与处理和解决问题”分析化学主要发展趋向其它科技领域分析化学发展趋势生物分析微区分析薄层分析无损分析瞬时分析在线分析环境分析过程分析表面分析大分子表征化学图象单细胞分析单分子单聚集体分析原位分析活体分析自动化微型化固定化新原理新技术新仪器化学计量学分离技术联用技术传感器定性分析教育仪器和计算机22无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录5.1.3定量分析的一般步骤定量分析的一般步骤：采样、调制样品、称量、试样预处理、测定、数据处理及计算等过程。随分析对象不同各有差异。一、采样：采集的样品必须能代表全部分析对象的组成，必须具有代表性与均匀性。根据样品的状态不同而有所差异。23无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录固体的采样：N：被测物的数量，如包、件、箱、桶S：取样点的数目2NS到底采集多少试样才具有代表性，经验公式：Q≥Kd2(一般要几公斤)Q—试样的最小重量(Kg)；K—缩分常数；d—试样的最大粒度(直径，mm)。24无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录四分法缩分样品：土壤、化肥缩分至约500克；植物种子约100~200克。风干、粉碎、过筛(110~200目)、混匀，缩分至100~300g，后装入磨砂广口瓶，贴上标签备用。目是指一平方英寸的筛网内的筛孔数称之为“目数”。二、试样调制25无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录三、试样预处理①、首先是要选择一定的公用标准方法。②、然后在分析天平上称取一定的量，放入适当的容器内进行预处理，以便使待测成分进入溶液，并转变为可测定的状态。预处理的方法，随试样性质及分析目的而不同。依试样的溶解性质可分为：26无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录湿法：在烧杯内用水、某种试剂溶液浸提试样中的有效成分，或用酸，混合酸(如王水、硝酸、高氯酸、氢氟酸等)消解处理以测定分析成分的总量。干法：在坩埚内与熔剂(NaOH、Na2CO3)进行熔融，然后再进行湿法处理。注意：试样要完全溶解处理完；不得引入含有相同待测元素的杂质。27无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录四、反应条件的控制在分析测定之前，有的需要使待测成分转变为某种价态，需进行氧化——还原处理；有的要把干扰成分分离或掩蔽；有的要调节pH值；有的要控制温度等，这些都是为了使测定得以定量进行。五、测定依重量、滴定或比色分析等方法进行。六、计算28无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录5.2定量分析中的误差测定数据与真实值并不一致，这种在数值上的差别就是误差。分析过程中的误差是客观存在的。误差可控制得越来越小，但不能使误差降低为零。误差：测定值与真实值之差。29无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录例FeSO4·7H2O，测Fe2+理论值：Few(Fe2+)%=—————×100%FeSO4·7H2O=20.15%用分析手段测Fe2+：结果19.98%，20.85%，说明其与真值有差距，即误差。对对30无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录5.2.2.1准确度的表示：准确度表示测量值(xi)与真值(xT)之间符合的程度。即表示测量结果的准确性。体现一个(一组)数据的准确性，以真值为参考。5.2.2误差的表示方法准确度的表示——绝对误差：绝对误差：测量值(xi)与真值(xT)之差，用E表示：31无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录误差越小，准确度就越高，所以误差的大小是衡量准确度高低的尺度，表示测量结果的准确性。E=xi–xTE=–xTix【例】用分析天平称取两物体的质量分别为2.1750克和0.2175克，假定二者的真实质量各为2.1751克和0.2176克，则两者的绝对误差分别为：32无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录E1=x1–xT=2.1750–2.1751=–0.0001(g)E2=x2–xT=0.2175–0.2176=–0.0001(g)分析结果的准确度用相对误差(Er)表示：相对误差是绝对误差占真值xT的百分率，即Er=Ei/xT×100%=(xi–xT)/xT×100%上述例子绝对误差脱离了质量关系，而用相对误差来比较各种情况下测定结果的准确度，更具有实际意义。33无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录上述例子两者的相对误差为：Er1=E1/xT1×100%=-0.0001/2.1751×100%=-0.005%Er2=E2/xT2×100%=-0.0001/0.2176×100%=-0.05%相对误差越小，准确度越高；绝对误差相等不等于相对误差相等；34无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录正误差：xxT负误差：xxT③、绝对误差和相对误差都有正和负之分。从上例看出：①、被测物质越重(或被测物质含量越大)，Er越小，准确度高，越可靠。②、要求的相对误差相同时，测量值越大，允许的绝对误差越大35无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录5.2.2.2精密度精密度是指在相同的条件下多次重复(平行)测定值之间的吻合程度(个别测定值与平均值之间的吻合程度)，体现测定结果的再现性。精密度用“偏差”表示。偏差越小精密度越高，所以偏差的大小是衡量精密度高低的尺度。偏差分为绝对偏差和相对偏差：36无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录绝对偏差di=xi-相对偏差dr=(di/)×100%平均偏差:多次测定值偏差的绝对值的平均值121ninidddddnn计算时应取各个偏差的绝对值，否则它们之和将等于0。37无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录相对平均偏差：平均偏差占平均值的百分数。r100%ddx12()()()00nxxxxxxnn38无机及分析化学四川农业大学上一页下一页本章目录总目录若相同条件下只作了两次测定(重复一次)，则用相差和相对相差表示精密度。表示为：用统计学方法处理分析数据时，常用标准(偏)差(S)来衡量一组测定值的精密度。相差=|x1–x2|相对相差=(相差/)×100%39无机及