分析化学第一章 绪论

1分析化学AnalyticalChemistry2教学要求与安排1.学时：48学时课，(实验48学时)。2.教材：《分析化学》第五版，武汉大学3.成绩评定：期末考占80%;作业10%，每周交一次，准备2个本；小结+小测验（2-3次）10%。4.学习方法：预习、听讲、复习、做作业；课堂讨论；答疑（周四下午)3教学参考书补充:1.分析化学，R．Kellner等编，李克安金钦汉等译，北京大学出版社，2001，82.分析化学（第四版），武汉大学等，高等教育出版社，2000，33.21世纪的分析化学，汪尔康主编，科学出版社，199944.分析化学前沿，高鸿主编，科学出版社，19915.Chemicalequilibriumandanalysis，Ramette,RichardW.,Addison-WesleyPub.Co.,19816.Quantitativechemicalanalysis（5thed），DanielC.Harris，NewYork:W.H.Freeman,c1999.5第一章分析化学概论61.1分析化学的任务与作用分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的一门科学，是表征和量测的科学。原子量的准确测定、工农业生产的发展、生态环境的保护、生命过程的控制等都离不开分析化学。7正如1991年IUPAC国际分析科学会议主席E.NIKI教授所说，21世纪是光明还是黑暗取决于人类在能源与资源科学、信息科学、生命科学与环境科学四大领域的进步，而取得这些领域进步的关键问题的解决主要依赖于分析科学。8医学与分析化学1)肉毒杆菌毒素：迄今最毒的致死毒素,据推算,成人致死量仅需一亿分之七克(70ng),有7种不同免疫型体.2)硒与白内障:营养需要范围为1×10-7～2×10-6;达到3×10-6～1×10-5将引起慢性中毒;超过1×10-5会引起急性中毒,以致突然死亡.人视网膜含硒量7g正常。动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇等含硒丰富。3)碘盐:黑龙江省集贤村,1000多人.约200个傻子,引用水、土壤严重缺碘所致。4)拿破仑死因：头发分析(中子活化、荧光)，As、Pb含量特高，中毒而死。侍者所为。9现代分析化学学科发展趋势及特点1）提高灵敏度2)解决复杂体系的分离问题及提高分析方法的选择性3）扩展时空多维信息4）微型化及微环境的表征与测定5）形态、状态分析及表征6）生物大分子及生物活性物质的表征与测定7）非破坏性检测及遥控8）自动化与智能化10AnalyticalChemistryChemistryBiochemistryInor.Chem.OrganicChem.PhysicalChem.PhysicsAstrophysicsAstronomyBiophysicsEngineeringCivilChemicalElectricalMechanicalMedicineClin.Chem.MedicinalChem.PharmacyToxicologyMaterialsScienceMetallurgyPolymersSolidStateSocialSciencesArcheologyAnthropologyForensicsBiologyBotanyGeneticsMolecularBiologyMicrobiologyZoologyGeologyGeophysicsGeochemistryPaleontologyPaleobiologyEnvironmentalSciencesEcologyMeteorologyOceanographyAgricultureAgronomyAnimalScienceCropScienceFoodScienceHorticultureSoilScience分析化学与化学的其他分支及其他科学的关系引自美DouglasA.Skoog等著AnalyticalChemistry2000,7thed.11生命科学、医学研究的是生命体内的化学反应(基因工程、克隆技术、生物芯片---)。需要学习基本理论、方法、实验技能；培养严谨的工作作风、科学态度；建立准确的量的概念；训练科学研究素质。121.2定量分析过程取样处理消除干扰测定计算均匀溶解掩蔽常量组分有代表性熔融分离(1%,化学法)符合实际消解微量组分妥善保存灰化(仪器分析法)131.3定量分析方法仪器分析法：★光化学：紫外-可见、红外、荧光、磷光、激光拉曼、核磁共振、原子发射、原子吸收★电化学：电位、电导、库仑、安培、极谱★色谱法：柱、纸、薄层、GC、HPLC★其他：MS、电子能谱、活化分析、免疫分析化学分析法:重量分析滴定分析:酸碱、络合、氧化还原、沉淀14按试样量大小分方法固体试样质量(mg)液体试样体积(mL)常量10010半微量10～1001～10微量101按待测组分含量分常量组分(1%)、微量组分(0.01-1%)、痕量组分(0.01%)151.4滴定分析法概述1.4.1方法介绍2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3滴定管化学计量点(sp)滴定剂Stoichiometricpoint滴定终点(ep)Endpoint被滴定溶液终点误差(Et)161.4.2滴定分析对反应的要求和滴定方式置换滴定：用K2Cr2O7标定Na2S2O3(+KI)直接滴定1.按一定的反应式定量进行(99.9%以上);2.快(或可加热、催化剂);3.有适当的方法确定终点(指示剂)。Zn2+NaOHKMnO4返滴定:Al+EDTA(过量)、间接滴定：Ca2+CaC2O4(s)H2C2O4CaCO3+HCl(过量)171.4.3基准物质和标准溶液标准溶液：具有准确浓度的溶液1.直接配制：K2Cr2O7、KBrO32.标定法配制：NaOH、HCl、EDTA、KMnO4、I3-基准物质：1.组成与化学式相符(H2C2O4·2H2O、NaCl);2.纯度99.9%;3.稳定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）18实验室常用试剂分类级别1级2级3级生化试剂中文名优级纯分析纯化学纯英文标志GRARCPBR标签颜色绿红蓝咖啡色实验讲义p7-15标准试剂、高纯试剂、专用试剂191.4.4滴定分析中的体积测量常用容量分析仪器:容量瓶(量入式)、移液管(量出式)、滴定管(量出式)校准方法:1.绝对校准2.相对校准:移液管与容量瓶201.4.5滴定分析计算分析化学中常用的量和单位物质的量n(mol、mmol)摩尔质量M(g·mol-1)物质的量浓度c(mol·L-1)质量m(g、mg)，体积V(L、mL)质量分数w(%),质量浓度(g·mL-1、mg·mL-1)相对分子量Mr、相对原子量Ar必须指明基本单元21A.标准溶液的配制1:稀释后标定(NaOH、HCl)n1=n2c1·V1=c2·V22:用基准物质直接配制(K2Cr2O7)准确称量并配成准确体积。AAAmnMAAAncV22例1.1配0.01000mol·L-1K2Cr2O7标准溶液250.0mL,求m=?解m(K2Cr2O7)=n·M=c·V·M=0.01000×0.2500×294.2=0.7354(g)通常仅需要溶液浓度为0.01mol·L-1左右,做法是:准确称量0.74g(±10%)K2Cr2O7基准物质,于容量瓶中定容,再计算出其准确浓度：227227227227(KCrO)(KCrO)(KCrO)(KCrO)mcMV23B.标定及滴定计算方法1：等物质的量规则11AB(A)(B)nnZZAAAAMMZZ11()=()AA1(A)(A)nZnZAA1(A)(A)cZcZZA和ZB分别为A物质和B物质在反应中的得失质子数或得失电子数。24等物质的量规则举例H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OH2SO4的基本单元:NaOH的基本单元:NaOH等物质的量规则:241()()2HSONaOHnnMnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O241HSO2MnO4-的基本单元:Fe2+的基本单元:Fe2+等物质的量规则:241(MnO)(Fe)5nn41MnO5例1.4以K2Cr2O7为基准物质,采用析出I2的方法标定0.020mol·L-1Na2S2O3溶液的浓度,需称多少克K2Cr2O7?如何做才能使称量误差不大于0.1%?解:Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OI2+2S2O32-=2I-+S4O62-+6eCr2O72-2Cr3+16n(K2Cr2O7)=n(Na2S2O3)161616m(K2Cr2O7)=n(K2Cr2O7)M(K2Cr2O7)=c(Na2S2O3)V(Na2S2O3)M(K2Cr2O7)=0.020×0.025×294.18/6=0.025(g)-2e2S2O32-S4O62-26称大样----减少称量误差准确称取0.25g左右K2Cr2O7,于小烧杯中溶解后定量转移到250mL容量瓶中定容,用25mL移液管移取3份于锥形瓶中,分别用Na2S2O3滴定.r0.00020.08%0.1%0.25E标定0.10mol·L-1NaOH:若用H2C2O4·2H2O,约0.15g,应称大样;若用KHC8H4O4,约0.5g,称小样为好(?)27计算方法二:换算因数法ABCDabcd(A)(B)(A)(A)(B)(B)acVanncVbb(例1.6)2+4444(Ca)(Ca)5(KMnO)(KMnO)(Ca)(Ca)2115(KMnO)(KMnO)(Ca)0.05001.2040.0055222.00nMcVMVVcVMVCa2++C2O42-CaC2O4(s)H2C2O42MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2(g)+8H2O52n(Ca2+)=n(H2C2O4)=n(KMnO4)5H2C2O42KMnO41Ca2+1H2C2O429A物质的质量分数计算根据等物质的量规则:BAS11(B)(B)(A)(A)100%cVMZZwm根据换算因数法:(B)(B)(A)(A)100%acVMbwmS30第一章小结1.基本概念:滴定分析对反应的要求、滴定方式、基准物质、标准溶液2.滴定分析计算:M(Mr)、m、n、c、V、w、之间的关系标准溶液的配制与标定:直接法、标定法滴定剂(nA)与被测物(nB)的关系:等物质的量规则、换算因数法