化验培训课程第五章

化验培训课程第五章溶液的配制与计算第一节溶液的基本知识一溶液的定义一种以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中构成的均匀而又稳定的体系叫溶液。溶液由溶质和溶剂组成。用来溶解别种物质的物质叫溶剂，能被溶剂溶解的物质叫溶质。溶质和溶剂可以是固体、液体和气体。按溶剂的状态不同，溶液可分为固态溶液（如合金）、液态溶液和气态溶液（如空气），一般所说的溶液是指液态溶液。水是一种很好的溶剂，由于水的极性较强，能溶解很多极性化合物，特别是离子晶体，因此水溶液是一类最重要、最常见的溶液。以下我们讨论的溶液均指水溶液。物质分散成微粒分布在另一物质中形成的混合物称为分散体系。被分散的物质称为分散相，分散相所在的介质称为分散介质。按照分散相粒子的大小，可把分散体系分为真溶液（简称溶液，分散相粒子直径小于1nm）、胶体溶液(粒子直径在1~100nm)和悬浊液（粒子直径大于100nm）3种。溶液中溶质和溶剂的规定没有绝对的界限，只有相对的意义。通常把单独存在和组成溶液时状态相同的物质叫做溶剂，如果是两种液体相混溶，就把量多的物质称为溶剂，如20%的乙醇水溶液，水是溶剂，乙醇是溶质。二溶解过程以固体物质在水中的溶解为例。溶解：一定温度下，将固体物质放于水中，溶质表面的分子或离子由于本身的运动和受到水分子的吸引，克服固体分子间的引力，而逐渐分散到水中，这个过程叫做溶解。结晶：在溶解的同时，还进行着一个相反的过程，即已溶解的溶质粒子不断的运动，与未溶解的溶质碰撞，重新被吸引到固体表面上，这个过程叫结晶。饱和溶液和不饱和溶液：当溶解速度等于结晶速度时，溶液的浓度不再增加，达到饱和状态，这时存在着动态平衡。在一定条件下达到饱和状态的溶液叫做饱和溶液。还能继续溶解溶质的溶液称为不饱和溶液。溶解过程的热效应：物质在溶解过程中有的会放热，使溶液温度升高，有的则要吸热，使溶液温度降低，这叫溶解过程的热效应。物质在溶解过程中的物理变化和化学变化：溶质分子（或离子）克服相互之间的吸引力向水分子之间扩散，这个过程要吸热，是物理变化；溶质分子（或离子）与水分子相互吸引，结合成水合分子（或水合离子），这叫溶剂化过程，是化学变化，这个过程要放热。总的热效应为两者之和，习惯上称为溶解热，1mol的物质在溶解时，所放出（或吸收）的热量叫做该物质的溶解热。在溶解过程中溶液的体积也会发生变化，溶质和溶剂两者的体积之和并不等于溶液的体积。如乙醇和水混合后体积减小，而苯和乙醇混合后体积是增加。加速溶解方法：研细溶质、搅动、振荡和加热溶液的方法。三溶解度物质在水中溶解能力的大小可用溶解度来衡量。溶解度：在一定温度下，某物质在100g溶剂中达到溶解平衡状态时所溶解的克数。影响物质溶解度的因素很多，其中温度的影响较大。不同的物质在同一溶剂中的溶解度不同，同一物质在不同溶剂中的溶解度也不相同，一般符合相似相溶原理，即物质易溶解于性质相似的物质中。一般将溶解度在10g以上的称为易溶物，在1~10g的称为可溶物质，在1g以下的称为微溶物质及难溶物质。第二节化学试剂一化学试剂的分类和规格（一）化学试剂的分类化学试剂品种繁多，目前还没有统一的分类方法，一般按试剂的化学组成或用途来进行分类。化学试剂分类序号名称说明1无机试剂无机化学品。可细分为金属、非金属、氧化物、酸、碱、盐等2有机试剂有机化学品。可细分为烃、醇、醚、醛、酮、酸、酯、胺等3基准试剂我国将滴定分析用标准试剂称为基准试剂。PH基准试剂用于PH计的校准（定位）基准试剂是化学试剂中的标准物质。其主成分含量高，化学组成恒定。4特效试剂在无机分析中用于测定、分离被测组分的专用的有机试剂，如沉淀剂、显色剂、螯合剂、萃取剂等。5仪器分析试剂用于仪器分析的试剂，如色谱试剂和制剂、核磁共振分析试剂等。6生化试剂用于生命科学研究的试剂7指示剂和试纸滴定分析中用于指示滴定终点，或用于检验气体或溶液中某些物质存在的试剂。试纸是用指示剂或试剂溶液处理过的滤纸条。8高纯物质用于某些特殊需要的材料，如半导体和集成电路用的化学品、单晶，痕量分析用试剂，其纯度一般在4个“9”（99.99%）以上，杂质总含量在0.01%以下。9标准物质用于分析或校准仪器的具有定值的化学标准品。10液晶既具有流动性、表面张力等液体的特性，又具有光学各向异性、双折射等固态晶体的特征。（二）试剂的规格与包装1化学试剂的规格化学试剂的规格反映试剂的质量，试剂规格一般按试剂的纯度及杂质含量划分若干级别。我国的化学试剂规格按纯度和使用要求分为高纯、光谱纯、分光纯、基准、优级纯、分析纯和化学纯等7种。国家和主管部门颁布质量指标的主要是后3种及优级纯、分析纯、化学纯。国际纯粹化学和应用化学联合会（IUPAC）对化学标准物质分级的规定：IUPAC对化学标准物质的分级A级原子量标准B级和A级最接近的基准物质C级含量为（100±0.02）%的标准试剂D级含量为（100±0.05）%的标准试剂E级以C级或D级试剂为标准进行的比对测定后所得的纯度或相当于这种纯度的试剂，比D级的纯度低。我国试剂标准的基准试剂（纯度标准物质）相当于C级和D级。为了满足各种分析检验的需求，我国已经生产了很多种属于标准物质的的标准试剂。各种规格的试剂的应用范围：①基准试剂（容量）——是一类用于标定滴定分析标准溶液的标准物质，可作为滴定分析中的基准物用，也可精确称量后用直接法配制标准溶液。含量一般在99.95%~100.05%，杂质含量略低于优级纯或与优级纯相当。②优级纯试剂——主要用于精密的科学研究和测定工作，其主成分含量高，杂质含量低。③分析纯试剂——用于一般的科学研究和重要的测定工作，其主成分含量略低于优级纯，杂质含量略高。④化学纯试剂——用于工厂、教学实验的一般分析工作，其品质较分析纯差，但是高于实验试剂。⑤实验试剂——主要用于普通的实验或研究，杂质含量高，但是比工业品纯度高。⑥高纯、光谱纯及纯度99.99%（4个9也可用4N来表示）以上试剂——主要用于微量及痕量分析试样的分解及试液的制备，其主成分含量高，杂质含量比优级纯要低，且规定的检验项目多。⑦分光纯试剂——要求在一定波长范围内干扰物质的吸收小于规格值。2化学试剂的包装与标志①我国国家标准GB15346—1994《分析试剂包装及标志》规定用不同的颜色标记化学试剂的等级及门类。化学试剂的标签颜色基本（沿用）中文标志英文标志（沿用）标签颜色一级优级纯GR深绿色二级分析纯AR金光红色三级化学纯CP中蓝色基准试剂深绿色生物染色剂玫红色②包装单位我国规定化学试剂以5类包装单位包装，固体产品以克计，液体产品以毫升计第一类：0.1、0.25、0.5、1g或0.5、1mL；第二类：5、10、25g或5、10、20、25mL；第三类：50、100g或50、100mL；第四类：250、500g或250、500mL；第五类：1000、2500、5000g或1000、2500、5000mL；化验室采购时应该根据用量决定购买，如过量的储存易燃易爆品，不安全；及易氧化变质的试剂，过期会失效；标准物质等贵重试剂，积压会浪费。二化学试剂的合理选用化验室应该根据不同的工作要求合理的选用相应级别的试剂。因为试剂的价格与其级别及纯度关系很大，在满足实验要求的前提下，选用试剂的级别就低不就高。如痕量分析要选用高纯或优级纯，以降低空白值和避免杂质干扰，同时对所用的水和仪器的洗涤也有特殊的要求；化学分析可使用分析纯，对于配位滴定最好选用分析纯试剂，以免试剂中的杂质金属离子封闭指示剂，是终点难以观察。对于分析结果准确度要求高的工作，如仲裁分析、进出口商品的检验、试剂检验等，可选用优级纯、分析纯试剂。车间的控制分析可选用分析纯、化学纯试剂。要注意，化学试剂虽然都是按照国家标准检验，但是不同的制造厂或不同产品的化学试剂在性能上有时表现出某种差异。有时因原料的不同，非控制项目的杂质会造成干扰或是实验出现异常。所以选用时要注意产品厂家，另外有些分析工作对于不同批号的试剂还要作对照试验。三化学试剂的使用方法为了保持试剂的质量和纯度，并保证化验室人员的人身安全，要掌握化学试剂的性质和使用方法，制定出安全守则，并要求有关人员共同遵守。①应熟知最常用的试剂的性质，如市售的酸碱的浓度、试剂在水中的溶解性，有机溶剂的沸点，试剂的毒性及其化学性质如是否为易燃易爆危险品等等。②注意保护试剂瓶的标签，它表明试剂的名称、规格、质量等信息。万一掉落要照原样贴牢，分装或配制后立即贴上标签，绝对不可在瓶中装不是标签指明的物质，对于无标签的可取小样检验。打开所有试剂瓶塞要向上放置，不可向下放置，以免污染。③为保证试剂不受污染，应用洁净的试剂勺取用绝不可用手抓取。对于液体试剂用干净的量筒或量杯倒取。④打开易挥发的试剂瓶塞是不可将瓶口对着脸部或别人。⑤不可用鼻子对准试剂瓶口猛吸气，如果需要嗅试剂的气味，应将瓶口远离鼻子用手在试剂瓶口上方煽动。绝对禁止用舌头品尝试剂。四引起化学试剂变质的原因1氧化和吸收二氧化碳易被氧化的还原剂，如硫酸亚铁铵、碘化钾，由于被空气中的氧氧化而变质；碱及碱性物质如NaOH、KOH、MgO、CaO等易吸收空气中的二氧化碳而变质。2湿度的影响有些试剂因为吸收空气中的水分而发生潮解如CaCl2、MgO、KOH、NaOH等。风化——含结晶水的试剂置于干燥的空气中时，失去结晶水变为白色不透明晶体或粉末，这种现象叫做风化。如Na2SO4·10H2O、CuSO4·5H2O。风化后的试剂其分子量难于确定。3挥发和升华如浓氨水盖子密封不严，久存后由于NH3的挥发，其浓度将会降低，挥发性有机试剂挥发会使体积减少，而且由于其蒸气的易燃可能引起火灾危险。如碘的的挥发会造成量的减少。4见光分解如过氧化氢见光分解成水和氧，甲醛见光氧化生成甲酸，HNO3见光分解生成棕色的NO2等等。5温度的影响高温加速试剂的化学变化速度，也使挥发、升华速度加快，温度过低也会是有些试剂析出沉淀，如甲醛在6℃以下析出三聚甲醛，有些则发生冻结等。第三节分析化学中的计量关系一法定计量单位法定计量单位是由国家以法令形式规定使用或允许使用的计量单位。我国的法定计量单位是以国际单位制单位为基础，结合我国的实际情况制定的。国际单位制的简称是SI。SI基本单位量的名称单位名称符号长度米m质量千克kg时间秒S电流安【培】A热力学温度开【尔文】K物质的量摩【尔】mol光强度坎【德拉】cd摩尔是物质的量的单位，起着统一克分子、克原子、克当量、克离子等的作用，同时也将物理学上的光子、电子及其他粒子群等物质的量包括在内，从而使物理学和化学上的这一基本量有了统一的单位。二化学实验室中常用的物理量及其单位量的名称量的符号法定单位及符号应废除的单位及符号单位名称单位符号单位名称单位符号长度L米厘米毫米纳米mcmmmnm公尺公分毫微米英寸、吋MmumIn面积A(S)平方米平方厘米平方毫米m2cm2mm2平方英寸In2体积，容积V立方米立方分米，升立方厘米，毫升立方毫米，微升m3dm3cm3mm3立升、公升西西cc,c.c.时间t秒分【小】时天（日）SminhdSec,(〝)(′)hr质量m千克克毫克微克纳克原子质量单位kggmgugngu公斤毫微克磅mug元素的相对原子质量物质的相对分子质量ArMr无量纲（以前称原子量）无量纲（以前称分子量）物质的量n摩【尔】mol克分子数毫摩微摩mmolumol克原子数克当量数n,eg摩尔质量M千克每摩【尔】克每摩kg/molg/mol克分子克原子克当量E,eg摩尔体积Vm立方米每摩【尔】升每摩m3/molL/mol物质B的浓度cB摩每立方米摩每升mol/m3mol/L克分子数每升克当量数每升MN压力压强…….等等(略)三分析化学中常用法定计量单位1物质的量“物质的量”是一个物理量的整体名称，不要将“物质”与“量”分开来理解，它是表示物质的基本单元多少的一个物理量，国际上规定的符合为nB,它的单位名称为摩尔，符号为mol，中文符号为摩。1moL是指系统中物质单元B的数目与0.012kg碳—12的原子数目相等。系统中物质单元B的数目是0.012kg碳—12的原子数的几倍，物质