分析化学10 定量分析中的一般步骤

第十章定量分析中的一般步骤GeneralStepsinQuantitativeAnalysis§10.1试样的采取和制备§10.2试样的分解§10.3测定方法的选择§10.4分析结果准确度的保证和评价定量分析的一般步骤：取样试样预处理测定数据处理结果表示§10.1试样的采取和制备取样是定量分析中的第一步；取样的基本原则：具有代表性；取样的基本步骤：(1)收集粗样(原始试样)；(2)将每份粗样混合或粉碎、缩分，减少至适合分析所需的数量；(3)制成符合分析用的试样。10.1.1取样的基本原则正确取样应满足以下要求：1.大批试样(总体)中所有组成部分都有同等的被采集的几率；2.根据给定的准确度，采取有次序的或随机的取样，使取样费用尽可能低；3.将n个单元的试样彻底混合后，再分成若干份，每份分析一次。随机抽取了10个样品，三种分析方案：测定十次混合后取1/10分析一次混合各测一次方案一方案二方案三√方案一、方案三所得结果的精密度相当；但后者的测定次数仅是前者的3/10。10.1.2取样操作方法1.组成比较均匀的物料气体、液体及某些固体气体：直接取样或浓缩取样；液体：在小容器中时，摇匀后取样；在大容器中时，上、中、下分别取样，混合；固体：随机取样；大气、湖海取样(分布不均匀)：布点取样；2.组成很不均匀的物料矿石、煤炭、土壤等：大小、硬度、组成均有较大差异。堆积时，大小分布不均，图中结点取样。大量个体包装：统计取样；平均试样采取量Q（kg）与试样的均匀度、粒度、易破碎度有关，可按切乔特采样公式估算：Q=K·d2d:试样中最大颗粒的直径，mm；K：表征物料特性的缩分系数；均匀铁矿石：K=0.02~0.3;不均匀：K=0.5~2.0;煤碳：K=0.3~0.5。.....固体试样取样的一般程序缩分：四分法1、粗碎筛分(4~6号)2、中碎筛分(20号)3、细磨100-200号分析试样100－300g缩分缩分缩分1号(分析)2号(备查)10.1.3湿存水的处理湿存水：试样表面及孔隙中吸附的空气中的水。受粒度大小和放置时间影响。干基：去除湿存水后试样的质量。试样中各组分的相对含量通常用干基表示。试样通常需要干燥至恒重。热稳定性样品：烘干易受热分解试样的干燥：真空干燥至恒重；例题：称取10.000g工业用煤试样，于100~105℃烘1h后，称得其质量为9.460g,此煤样含湿存水为多少？如另取一份试样测得含硫量为1.20%，用干基表示的含硫量为多少？解：%.%...w%.%...w2711004050010020140510000010460900010硫湿存水§10.2试样的分解1.对分解方法的要求(1)分解完全、分解速度快；(2)分离测定容易；(3)不导致试样中待测组分损失或沾污；(4)无污染或污染小。2.常用分解方法湿法(溶解法)：用酸或碱溶液分解试样；干法(熔融法)：用固体碱或酸性物质熔融分解。特殊分解方法：氧瓶法、钠解、微波溶解等。3.湿法分解中的溶剂选择原则(1)能溶于水的用水作溶剂；(2)不溶于水的酸性物质采用碱性溶剂，碱性试样采用酸性溶剂；(3)还原性试样采用氧化性溶剂，氧化性试样采用还原性溶剂；10.2.1无机物的分解1.溶解法溶解溶剂适用对象备注盐酸弱酸盐：碳酸盐、磷酸盐等金属氧化物：Fe2O3、MnO2等某些硫化物：FeS、Sb2O3等合金：Fe、Zn等其它：Al2O3、BeO、某些硅酸盐还原性酸，Cl-的配位作用。硝酸金属(Pt、Au除外；Fe、Al、Cr生成氧化膜；锑、锡、钨生成不溶性的酸)硫化物(低温进行)氧化性酸王水HCl：HNO33:1溶解溶剂适用对象备注硫酸合金、矿石等氧化性酸强脱水性高氯酸不锈钢、硫化物使用时必须有硝酸存在有机物:先硝解氧化性酸;强脱水性;与有机物或还原剂一起加热发生爆炸氢氟酸与硫酸和高氯酸一起使用硅铁、硅酸盐用铂坩埚通风NaOH20%~30%Al及铝合金、酸性氧化物用四氟乙烯容器2.熔融法（熔剂与样品在高温下反应）(1)酸熔法常用熔剂：焦硫酸盐(K2S2O7);硫酸氢钾(KHSO4)适用对象：难溶于酸的碱性或中性氧化物、矿石；刚玉(Al2O3)；金红石(TiO2)等；TiO2+K2S2O7=Ti(SO4)2(可溶性)+2K2SO4a.在瓷坩埚中进行；b.冷却后用稀硫酸萃取。KHF2可用来分解稀土和钍的矿物。(2)碱融法常用熔剂：Na2CO3、K2CO3、NaOH、KOH、Na2O2等Na2CO3、K2CO3分解：硅酸盐、酸性炉渣等；NaOH、KOH分解：硅酸盐、铝土矿、粘土等NaAlSi3O8+3Na2CO3=NaAlO2+3Na2SiO3+CO2BaSO4+Na2CO3=Ba2CO3+Ba2SO4混合熔剂：Na2CO3和K2CO3(1:1)，可降低熔融温度注意选择合适的坩埚。3.半熔法(烧结法)将试样和熔剂在低于熔点的温度下进行反应；避免侵蚀器皿；时间长用CaCO3+NH4Cl可分解硅酸盐，可水测定其中的K+、Na+。例分解甲长石：KAlSi3O8+6Ca2CO3+NH4Cl=6CaSiO3+Al2O3+2KCl+6CO2+2NH3+H2O烧结温度750~800℃；粉末产物，可水浸后测K+。10.2.2有机物的分解1.溶解法(1)“相似相溶”原则；(2)酚、有机酸溶于乙二胺、丁胺等碱性溶剂；(3)有机碱、生物碱易溶于甲酸、乙酸等酸性溶剂；(4)高聚物：表14-22.分解法分解后，进行无机元素测定；湿法和干法；(1)湿法有机试样硫酸或硝酸或混合酸CO2+H2O硝酸盐或硫酸盐阴离子金属元素C、H非金属元素(2)干法氧瓶燃烧法：有机物中卤素、硫、磷、硼等元素测定及部分金属Hg、Zn、Mg、Co、Ni测定定温灰化法：在坩埚中加热(500～550℃)分解，灰化常用于有机物和生物试样中的无机元素锑、铬、铁、钼、锶、锌等；低温灰化：高频电激发的氧气通过试样，150℃灰化；§10.3测定方法的选择需要综合考虑各种指标，选择合理的分析方法；理想的分析方法：灵敏度高、检出限低、准确度高、操作简便。选择测定方法应考虑的问题：1.测定的具体要求目的、要求(准确度、精密度)、试样性质等2.待测组分的测量范围常量、微量、痕量、超痕量、分子水平3.待测组分的性质存在形式、稳定性、毒性等4.共存组分的影响干扰大小、掩蔽、分离等5.实验室条件试剂、仪器精度、去离子水规格、实验室环境6.文献资料利用标准方法、研究方法，方法评价指标物质物质的性质组分的含量干扰情况分析方法准确度灵敏度选择性适用范围成本时间人力设备消耗品分析方法用户对分析结果的要求和对分析费用的承受度用户测定方法的选择化学分析法chemicalanalysis以物质的化学反应为基础建立起来的分析方法待测物Analyte+试剂Reagent产物Product重量分析法gravimetry容量分析法（滴定分析法）volumetry,titrimetry化学分析法可溶性钡盐中钡含量的测定(重量法）：溶样稀H2SO4BaSO4过滤洗涤灼烧计算Ba%Fe3+还原剂Fe2+K2Cr2O7VC称样硫-磷混酸溶样mSFe3+mp称样HClmS称重mp铁矿中铁含量的测定（滴定分析法）：仪器分析法instrumentalanalysis依据物质的物理性质及物理化学性质建立起来的分析方法，通常使用特殊的仪器。光学分析法spectralanalysis电化学分析法electroanalysis色谱分离分析法chromatography等等例：分光光度法测定微量铁（物理化学方法，physicochemicalmethod）。33Fe2+3NN+NNFe2+桔红色max邻二氮菲化学分析与仪器分析方法比较项目化学分析法（经典分析法）仪器分析法（现代分析法）物质性质化学性质物理、物理化学性质测量参数体积、重量吸光度、电位、发射强度等等误差0.1%~0.2%1%~2%或更高组分含量1%~100%1%~单分子、单原子理论基础化学、物理化学（溶液四大平衡）化学、物理、数学、电子学、生物、等等解决问题定性、定量定性、定量、结构、形态、能态、动力学等全面的信息例：石灰石中钙的测定常量成分(1%)，采用化学分析法（滴定分析法）石灰石中微量铁的测定微量成分(1%)，可采用分光光度法。要保证分析结果的准确度：一是要采取系列减小误差的措施，对整个分析过程进行质量控制；二是要采用有效方法对分析结果进行评价，及时发现分析过程中的问题，确保分析结果的准确性。分析结果的评价：对分析结果是否可取作出判断。方法：重复测定——偶然误差；对照试验（与标准物质（方法）），回收试验——系统误差；互换仪器——仪器误差；交换操作者——操作误差。质量控制图——有效性检验。§10.4分析结果准确度的保证和评价质量控制图用于工业生产分析中的质量控制日期2468+3-3+2-2上警告限下警告限上控制限下控制限