分析化学 第一章 绪论1

绪论看他的过去，就可以知道他的现在。看他的过去和现在，就可知道他的未来。1、分析化学发展简史1.1第一次大变革19世纪未20世纪初，分析化学从技艺（art）变成了科学，现代化学之母。许多伟大的化学家都是分析化学家Boyel(1627-1691):最早引入“分析化学”Lavoisier(1743-1794):发明天平，开创定量化学研究Fresenius:出版第一部分析化学专著Mohr滴定分析的奠基者居里夫人（1867-1934）:发明镭和钋1.2分析化学的第二大变革第二次世界大战前后，分析化学从以化学分析为主的经典分析化学发展成了以仪器分析为主的近代分析化学，同时也使“现代化学之母”的分析化学沦为了化学和许多其它学科的“配角”甚至“女仆”（maidservant）.分析化学的定义：分析化学是一门测量和表征的科学。1.3分析化学的第三次大变革从20世纪70年代末开始到现在，分析化学发展到了分析科学阶段。当家作主的第二个春天1990年人类基因组计划（HUGP）开始，1993年重新制订计划，每年一半经费（1亿美元）用于研究和开发DNA测序技术。P.Sandra教授——拯救了比利时的分析化学家R.Zare教授——美国前总统科学顾问、前美国国家自然科学基金会主席。分析化学——美国化学七个需要优先发展的领域之一。微流控芯片技术的基础研究——中国国家自然科学基金委新世纪中起动的第一项重大基金。2、分析化学的发展趋势2.1分析仪器已成为分析化学家研究的重要内容。分析化学的最新定义：分析化学是一门关于仪器装置和测量的科学。2.2分析化学的主要应用领域正在向生命科学（生物医学）领域转移。2.3适用应用领域的转移，分析化学研究的热点正在和将要发生相应的变化综合形态分析分子光谱分析、振动光谱分析电分析方法在体、原位、实时、非侵入方法——计算机、激光、纳米、芯片、仿生、质谱2.4分析化学的发展主要依靠溶液化学的反应的日子一去不复返了“分析化学实际上不再是化学的一个分支”分析化学离化学越来越远非侵入式NIR法电子鼻X射线光谱法NMR法3、分析化学的任务和作用3.1分析化学（化学分析）是化学学科的一个重要分支3.1.1分析化学的任务：物质中含有哪些组分，这些组分在物质中又如何存在，各个组分的相对含量是多少确定物质的化学组成测量各组分的含量表征物质的化学结构3.1.2分析化学的作用：科学技术的眼睛科学研究的基础3.2分析化学的分类(一）成分分析定性分析：鉴定物质由哪些元素或离子组成对有机物要确定其官能团及分子结构。定量分析：测定物质各组成部分的含量。结构分析研究物质的分子结构或晶体结构无机分析：对象是无机物有机分析：对象是有机物3.2分析化学的分类(二）3.2.1化学分析方法：以化学反应为基础的分析方法重量分析方法：通过化学反应及一系列操作步骤使试样中的待测组分转为另一种纯粹的固定化学组成的化学物，再称量该化合物的质量（重量）滴定分析法：将已知浓度的度剂溶液滴加到待测物质溶液中，使其与结测组分发生反应，而加入的试剂量恰为完成反应所必须，根据加入试剂的准确体积计算出待测组分的含量。3.2.2仪器分析法：借助光电仪器测量试样溶液的光学性质、电学性质等物理或物质化学性质来求出待测组分含量的方法几种主要仪器分析方法光分析法分子光谱法、原子光谱法其它：激光拉曼光谱、光声光谱、化学发光电化学分析法电位分析法、电重量法伏安法和极谱法、电导分析法热分析法热重量法、差示热分析法和测温滴定法色谱法气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法其它：质谱、NMR、X射线、电子显微分析等。3.3根据具体要求分类3.3.1常量分析、半微量分析和微量分析3.3.2例行分析和仲裁分析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第1章定量分析化学概论1.1概述1.1.1定量分析过程取样：具有代表性试样分解和分析试液制备分离和测定：本课程的重点内容之一分析结果的计算和评价：应用统计方法1.1.2分析试样的制备及分解分析试样的采集与制备所需最小质量：mQ≥kd2K——试样均匀度越差，k值越大d——试样的最大粒度过程：破碎、过筛、混匀、缩分试样的分解溶解法：溶剂为水、酸、碱或混合酸熔融法：酸性溶剂或碱性溶剂干式灰化法、湿式消化法：有机试样的分解。1.1.3定量分析结果的表示待测组分的化学表示形式以待测组分的实际存在形式的含量表示如试样中氮的含量常以NH3、NO3-、NO2-、N2O5或N2O3表示以氧化物或元素形式的含量表示如矿物分析中，K2O、Na2O、CaO、MgO、FeO等表示K、Na、Ca、Mg、Fe的含量用所需要的组分的含量表示工业分析中常采用以所存在的离子的含量表示电解质溶液分析待测组分含量的表示方法固体试样：以质量分数表示液体试样物质的量浓度：mol·L-1质量摩尔浓度：mol·kg-1质量分数体积分数摩尔分数质量浓度:mg·L-1、g·L-1、g·mL-1、ng·mL-1、pg·L-1气体试样：以体积分数表示sBbmmw1.2分析化学中的误差1.2.1准确度和精密度1.2.1.1准确度:测定值与此真实值接近程度,用误差表示。绝对误差=x-μ相对误差=(x-μ)/μ×100%用相对误差表示各种情况下测定结果的准确度更为确切。1.2.1.2精密度：在确定条件下，将测定方法实施多次，求出所得结果的一致程度，用偏差衡量即个别测定结果与几次测定结果的平均值之间的差别。绝对偏差=相对偏差=1.2.1.3准确度与精密度之间的关系:准确度表示测定结果与破真实质符合的程度;表示测定结果的重现性。常根据测定结果的精密度来衡量分析测定是否可靠。精密度是保证准确度的先决条件，高的精密度不一定能保证高的准确度。xx%100xxx1.2.2误差产生的原因及减免的方法1.2.2.1系统误差（可测误差）1、测定过程中由某些经常性的原因所造成的误差。原因有如下几种：方法误差、仪器误差、试剂误差、主观误差。2、系统误差的减免（1）选用公认的标准方法与所采用的方法进行比较，找出校正数据，消除方法误差。实验前对砝码、容量瓶或其它仪器进行校正，消除试剂误差。作空白实验，从试样的分析结果中扣除此空白值，消除试剂误差对照实验，用已知含量的标准试验按所选用的测定方法进行分析，找出改正数据或直接在试验中纠正可能引起的误差；对照试验是检查分析过程中有关系统误差的最有效的方法。1.2.2.2偶然误差（未定误差）：由偶然因素造成在操作中不能完全避免适当增加测定次数，取其平均值，可减少偶然误差。1.4分析结果的数据处理1.4.1平均偏差(又称算术平均偏差)相对平均偏差:1.4.2标准偏差:相对标准偏差(也称变异系数):%100xscvnxxdnii||1%100xd1)(21nxxsnii1.5有效数字及其运算规则(一)1.5.1有效数字:实际能测量到的数字，记录时小数点后多写或少写反应测量结果的精密程度的高低。1.5.2“0”的作用：（1）作为普遍数字是有效数字；（2）作为定位作用，则不是有效数字。（1）几个数据相加或相减时，依小数点后位数最少的数据为依据保留有效数字，即取绝对误差最大的那个数据为依据。（2）几个数据的乘除运算所得结果的有效数字位数取决于相对误差最大的那个数。（3）分析化学中的摩尔比，定量仪器刻度的倍比可认为是够有效。（4）若某一数据从左第一位数字大于等于8，有效果数字可多算一位。（5）计算过程中可暂时多保留一位数字，得到最后结果时，再根据四舍五入原则弃去多余数字，四舍六入五留双。（6）化学平衡的计算一般保留2—3位有效数字，PH为[H+]的负对数，只有小数点后为小数部分为有效数字。（7）大多数情况下表示误差时，取一位有效数字，最多两位。1.6有效数字运算规则滴定分析法概述几个相关概念（术语）标准溶液：已知准确浓度的试剂溶液滴定分析法：滴加标准溶液至待测溶液中至恰好完全反应，然后根据标准溶液的浓度和体积算出待测组分的含量。滴定：滴加标准溶液的操作过程化学计量点：滴加标准溶液与待测组分恰好完全反应的这一点。终点：通过指示剂的颜色突变来指示来判断滴定反应的完成，这一点为滴定终点。即指示剂改变颜色的那一点。终点误差：终点与理论上的化学计量点的差别。滴定分析法的分类按化学反应的不同进行分类：酸碱滴定法H++B-=HB沉淀滴定法A++Cl-=AgCl络合滴定法M2++Y4+=MY2-氧化还原滴定法MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O滴定反应的条件直接滴定法应满足的条件反应定量的完成且完全(≥99.9%)，无副反应发生。反应速度要快。能用较为简便的方法确定滴定终点间接方法：返滴定法，如EDTA测Al置换滴定法，如硫代硫酸钠的标定间接滴定法，如钙的氧化还原滴定。标准溶液的配制直接法配制：准确称取一定量的物质，溶解后，在容量瓶内稀释到一定体积，然后再算出该溶液的准确浓度。用直接法配制标准溶液的物质的条件：纯度：≥99.9%物质的组成与化学式完全符合。稳定。间接法配制标准溶液间接法：粗略称取一定量物质或量取一定量体积的溶液，配制成接近于所需要浓度的溶液。标定：确定浓度的操作基准物：用于直接配制或标定标准溶液的物质基准物除符合直接法配制标准溶液的物质要求外，另要尽可能大的摩尔质量。标准溶液浓度表示法物质的量浓度（简称浓度）：单位体积溶液所含溶质的物持的量c=n/V单位：mol·L-1摩尔：一系统的物质的量，该系统所饮食的基本单元数与0.012kgC-12的原子数目相等。n,M,m之间的关系：n=m/Mn:物质的量m:物质的质量M：物质的摩尔质量。滴定度概念：与每毫升标准溶液相当的待测组分的质量。表示方法：T待测物/滴定剂浓度c与滴定度T之间的关系：c=103·T/M滴定分析结果的计算被测物（A）的物质的量与滴定剂（B）的物质的量的关系：aA+bB=cC+dDnA:nB=a:b或nA/a=nB/b在间接法滴定中，应从总的反应中找出实际参加反应的物质的物质的量的关系。