第1章精细化学品检验基本知识

1第1章精细化学品检验基本知识知识目标：了解检验数据处理相关知识熟悉标准物质、标准溶液和普通溶液标签和浓度表示方法熟悉精细化学品的采样方法掌握标准溶液和普通溶液的配制和标准溶液的标定方法能力目标：能正确使用物质浓度的表示方法能进行标准溶液和普通溶液的配制能进行标准溶液的标定案例导入：如果你是一名企业的检验人员，工作中要你配制1L0.1mol/L氢氧化钠标准溶液，应如何配制和标定。课前思考题:氢氧化钠能做标准物质使用吗？氢氧化钠能作为基准物质使用吗？1.1溶液配制的基本知识精细化学品检验所用溶液分为水溶液(简称溶液)和非水溶液两大类。常用的溶液一般都是水溶液。常用溶液的配制是精细化学品检验员所必须掌握的基本技能。配制常用溶液除需选择合适的玻璃仪器，还应选择符合要求的溶质(化学试剂)和溶剂(水)。另外，若要正确地配制和使用溶液，必须掌握有关溶液浓度的表示方法等知识。1.1.1分析实验室用水规格及检验在精细化学品检验中，水的用量最大。除配制溶液外，分析操作、洗涤仪器和水浴加热等都要用水，而天然水或自来水中含有氯化物、碳酸盐、泥砂等有机物和无机物杂质，不能直接用于精细化学品检验，必须将水纯化，通常把未经纯化的水称之为原水。根据有关国家标准规定，一般化工产品的检验用水为“蒸馏水或相应纯度的去离子水”，某些超纯分析及痕量分析需要使用纯度更高的水。1．分析实验室用水的规格我国国家标准GB/T6682－1992规定，分析实验室用水分3个级别(不包括医药用水)。一级水用于有严格的分析实验，如高压液相色谱分析用水。二级水用于无机痕量分析等实验，如原子吸收光谱分析用水。三级水用于一般化学分析试验。分析实验室用水的技术指标见表1-1。表1-1分析实验室用水的规格技术名称一级二级三级技术名称一级二级三级pH值范围(25℃)5.0～7.5可氧化物限度试验符合符合吸光度(254nm1cm光程)≤0.0010.01电导率(25℃),0.10.20.32μS/m≤二氧化硅,mg/L≤0.010.05不同级别的分析用水其制备方法和原水要求也不同。制备所用原水应为饮用水或适当纯度的水。三级水可用蒸馏或离子交换等方法制取。二级水可用多次蒸馏或离子交换等方法制取。一级水可用二级水经过石英设备蒸馏或离子交换混合床处理后，再经0.2μm微孔滤膜过滤来制取。为了保证分析用水的纯度，对其贮存的容器和方法有一定的要求。各级用水均应使用密闭的专用聚乙烯容器。三级水也可用密闭的专用玻璃容器。新容器再使用前需用w(HCl)=20%的盐酸浸泡（2～3）d，再用待测水反复冲洗，并注满待测水浸泡6h以上。各级水的贮存期间，其沾污的主要来源是容器可溶性成分的溶解、空气中二氧化碳和其他杂质，因此，一级水不可贮存。二级水、三级水可适量制备，分别贮存于预先经同级水清洗过的相应容器中。2．分析用水的检验目前，许多企业有纯水生产装置，一般能达到GB/T6682－92（2008）中二级水和三级水的要求，满足一般化学分析的需要。无论是自制的或购买的纯水应按GB/T6682－92规定的试验方法检验合格后方能使用。通常，三级水即可满足一般精细化学品分析检验的用水要求，在此主要介绍三级水的检验方法。（1）pH范围量取100mL水样，用pH计测定pH，具体测定方法见本教材中第2章2.8介绍。（2）电导率水的电导率是水质纯度的一个重要指标。用电导率仪测定水的电导率是水质分析和检测的最佳方法之一，具体测定方法见本教材中第2章2.9介绍。（3）可氧化物质量取200mL三级水置于烧杯中，加入1.0mLρ(H2SO4)＝200g/L硫酸，混匀。加入1.00mLc(1/5KMnO4)=0.01mol/L高锰酸钾标准滴定溶液，混匀，盖上表面皿，加热至沸并保持5min，溶液的粉红色不完全消失，则可判断水的可氧化物质含量合格。（4）蒸发残渣量取500mL三级水，分几次加入到旋转蒸发器的500mL蒸馏瓶中，于水浴上减压蒸发至剩约50mL时转移至一个已于(105±2)℃质量恒定的玻璃蒸发皿中，用（5～10）mL水样分（2～3）次冲洗蒸馏瓶，洗液合并至蒸发皿，于水浴上蒸干，并在(105±2)℃的烘箱中干燥至质量恒定。残渣质量不得大于1.0mg。标准检验方法严格但很费时，一般生产企业检验用水可仅测定电导率来判定水的质量，或用化学方法检验水中的阳离子、氯离子，同时用指示剂测pH，也可大致判定纯水是否合格。1.1.2化学试剂和标准物质化学试剂在化学分析中是绝对不可缺少的物质，因此，对于从事分析工作的人员来说，了解化学试剂的性质、用途、保管及有关选购等方面的知识，是非常必要的。只有很好地掌握了试剂的性质和用途，才能正确地使用试剂，不致因选用不当，影响分析结果的准确度或产生一些不应有的错误，造成浪费。1化学试剂的分类和选用化学试剂数量繁多，种类复杂，通常根据用途分为通用试剂、基准试剂、生化试剂、生物染色剂等。进行精细化学品检验时，通常要使用以上试剂。表1-2列出了化学试剂的门类、3等级和标志。表1-8化学试剂的门类、等级和标志门类质量级别代号标签颜色说明通用试剂优级纯分析纯化学纯G.RA.RC.P深绿色金光红色中蓝色主体成分含量高，杂质含量低，主要用于精密的科学研究和痕量分析。主体成分含量略低于优级纯，杂质含量略高，主要用于一般科学研究和重要的检验工作。品质略低于分析纯，但高于实验试剂，一般用于工业产品检验和教学的一般分析工作。基准试剂深绿色用于标定容量分析标准溶液浓度及pH计定位的标准物质，纯度高于优级纯，检测的杂质项目多，但杂质总含量低。生化试剂咖啡色用于生命科学研究的试剂种类特殊，纯度并非一定很高。生物染色剂玫红色用于生物切片、细胞等的染色，以便显微观察。选用化学试剂的原则是根据化验工作的实际需要，选用不同纯度和不同包装的试剂。（1）根据分析任务的不同，选用不同等级的试剂1）进行痕量分析，应选用高纯度或优级纯试剂，以降低空白值，避免杂质干扰。当然分析用水的纯度、仪器的洁净度以及环境条件也要高。2）用于标定标准滴定溶液浓度的试剂，应选用基准试剂，其纯度一般要求达（100±0.05）%。3）进行仲裁分析，应选用优级纯和分析纯试剂；进行一般分析，则选用分析纯或化学纯试剂，就足以满足需要了。（2）根据分析方法的不同，选用不同等级的试剂1）配合滴定中，常选用分析纯试剂，以免因试剂中所含杂质金属离子会对指示剂起封闭作用。2）分光光度法、原子吸收分析等，也常选用纯度较高的试剂，以降低试剂的空白值。2标准物质（1）标准物质的分级、分类为了保证分析测试结果具有一定的准确度，并具有可比性和一致性，常常需要一种用来校准仪器、标定溶液浓度和评价分析方法的物质，这种物质被称为标准物质。滴定分析中所用的基准试剂就是一种标准物质。标准物质要求材质均匀，性能稳定，批量生产，准确定值，有标准物质证书(标明标准值的准确度等内容)。我国的标准物质分为以下两个级别：一级标准物质——代号为GBW。一级标准物质由国家计量行政部门审批并授权生产。采用绝对测量法定值或由多个实验室采用准确可靠的方法协作定值，其测量准确度达到国内最高水平。主要用于研究和评价标准方法，对二级标准物质定值等。二级标准物质——代号为GBW(E)。二级标准物质是采用准确可靠的方法或直接与一级标准物质相比较的方法定值的。二级标准物质常称为工作标准物质，主要用作工作标准，以及同一实验室间的质量保证。我国参照国际上常用的分类方式将标准物质分为13类：①钢材成分分析标准物质；②有色金属及金属中气体分析标准物质；③建筑材料成分分析标准物质；④核材料分析与放射性测量标准物质；⑤高分子材料分析标准物质；⑥化工产品成分分析标准物质；⑦地质矿产4成分分析标准物质；⑧环境化学分析标准物质；⑨临床化学与医药成分分析标准物质；⑩食品分析标准物质；○11煤炭、石油成分分析和物理性质标准物质；○12工程技术特性测量标准物质；○13物理学与物理化学特性标准物质。为了满足各种分析检验的需要，我国已生产了很多种属于标准物质的标准试剂，现列于表1-3中。表1-3主要的国产标准试剂类别主要用途容量分析第一基准容量分析工作基准杂质分析标准溶液容量分析标准溶液一级pH基准试剂pH基准试剂热值分析标准气相色谱标准临床分析标准溶液农药分析标准有机元素分析标准工作基准试剂的定值容量分析标准溶液的定值仪器及化学分析中作为微量杂质分析的标准容量分析法测定物质的含量pH基准试剂的定值和高精密度pH计的校准pH计的校准(定位)热值分析仪的标定气相色谱法进行定性和定量分析的标准临床化验农药分析有机元素分析（2）标准物质的用途从表1-3中看出，标准物质的用途相当广泛。其用途可归为以下几类：1)用于校准分析仪器理化测试仪器及成分分析仪器一般都属于相对测量仪器，如酸度计、电导率仪、折射仪、色谱仪等，使用前，必须用标准物质校准后方可进行测定工作，如pH计，使用前需用pH标准缓冲物质配制的pH标准缓冲溶液来定位，然后测定未知样品的pH值。2)用于评价分析方法某种分析方法的可靠性可用加入标准物质作回收实验的方法来评价。具体作法是，在被测样品中加入已知量的标准物质，然后作对照试验，计算标准物质的回收率，根据回收率的高低，判断分析过程是否存在系统误差及该方法的准确度。3)用于实验室内部或实验室之间的质量保证标准物质可以作为控制物用于考核某个分析者或某个化验室的工作质量。分析者在同一条件下对标准物质和被测样品进行分析，当对标准物质分析得到的数据与标准物质的保证值一致时，则认定该分析者的测定结果是可信的。标准物质还有一些其他用途，如制作标准曲线、制定标准检验方法、产品质量仲裁等。（3）常用的标准物质表1-4列出了各种常用作标准溶液的物质的基本单元及摩尔质量（MB）的数值。表1-4常用标准物质一览表名称分子式基本单元MB盐酸HClHCl36.46硫酸H2SO41/2H2SO449.04氢氧化钠NaOHNaOH40.00碳酸钠Na2CO31/2Na2CO352.99高锰酸钾KMnO41/5KMnO431.61重铬酸钾K2Cr2O71/6K2Cr2O749.035碘I21/2I2126.9硫代硫酸钠Na2S2O3·5H2ONa2S2O3·5H2O248.18硫酸亚铁铵Fe(NH4)2(SO4)2·6H2OFe(NH4)2(SO4)2·6H2O392.14三氧化二砷As2O31/4As2O349.46草酸H2C2O41/2H2C2O445.02草酸钠Na2C2O41/2Na2C2O467.00碘酸钾KIO31/6KIO335.67硝酸银AgNO3AgNO3169.87氯化钠NaClNaCl58.45硫氰酸钾KCNSKCNS97.18乙二胺四乙酸二钠C10H14N2O8Na2·2H2OC10H14N2O8Na2·2H2O372.24氧化锌ZnOZnO81.38无水对氨基苯磺酸HO3SC6H4NH2HO3SC6H4NH2173.20亚硝酸钠NaNO2NaNO269.001.1.3溶液浓度的表示方法在精细化学品检验工作中，随时都要用到各种浓度的溶液，溶液的浓度是指一定量的溶液(或溶剂)中所含溶质的量。在国际标准和国家标准中，一般用A代表溶剂，用B代表溶质。精细化学品检验中常用的溶液浓度的表示方法有以下几种：1．B的质量分数B的质量分数（massfractionofB），符号为Bw，定义为：B的质量与混合物的质量之比，即AABBmmw（1-1）式中：mB——B的质量；AAm——混合物的质量。由于质量分数是相同物理量之比，为量纲一的量，单位为1，在量值表达上是以纯小数表示，例如，市售的浓盐酸的浓度可表示为w（HCl）=0.38，或w（HCl）=38%。在微量和痕量分析中，过去常用ppm和ppb表示含量，其含义为10－6，现在这种表示方法已废止，应改用法定计量单位表示。例如某化工产品中含铁5ppm，现应表示为w（Fe）=5×10－6。2．B的体积分数B的体积分数（volumefractionofB），符号为B。定义为：B的体积与相同温度T和压力p时的混合物的体积之比，