分析化学课件(1)

12参考书北京大学：分析化学教程(2005)武汉大学：分析化学（第四版）（第三版）R.Kellneretal.,(FECS)AnalyticalChemistry（中译本：分析化学，北京大学出版社，2001）J.A.Dean:（世界图书出版社）AnalyticalChemistryHandbook(中译本：分析化学手册）3考核方式课堂表现课外作业期末考试40%60%4第一章绪论一、分析化学的定义分析化学是研究并应用确定物质的化学组成、测量各组成的含量、表征物质的化学结构、形态、能态并在时空范畴跟踪其变化的各种分析方法及其相关理论的一门科学。──化学中的信息科学，以降低系统的不确定度为目的。5AnalyticalChemistryisascientificdisciplinethatdevelopsandappliesmethods,instrumentsandstrategiestoobtaininformationonthecompositionandnatureofmatterinspaceandtime.分析化学是一门发展并运用各种方法、仪器及策略以在时空的维度里获得有关物质组成及性质的信息的一门科学。AnalyticalChemistry——InformationScience6解决的问题：物质中含有哪些组分,各个组分的含量是多少,及这些组分是以怎样的状态构成物质的。创建有关的实验技术，研制仪器设备，制订分析方法。分析化学是化学研究中最基础、最根本的领域之一。7分析化学内容吸取当代科学技术的最新成就（包括化学、物理、数学、电子学、生物学等），利用物质的一切可以利用的性质，研究新的检测原理，开发新的仪器设备，建立表征测量的新方法和新技术，最大限度地从时间和空间的领域里获取物质的结构信息和质量信息。In-between-science8化学组成：例如，硅酸盐占地壳质量75%以上。它是生产水泥、玻璃、陶瓷等的原料。由定性分析方法可测得硅酸盐的化学组成:Si、Fe、Al、Ti、Ca、Mg、K、Na、P、Mn、O等9含量：例如，已知某种不锈钢是在钢中加入一定含量的Cr,Ni两种组分而制得，用定量分析方法可知两组分的含量为：Cr18%,Ni8%故通常表示为18-8Stainlesssteel10化学结构例如，分析工作者在用激光照射石墨时，发现质量数与60个碳原子相对应处的光谱峰特强，于是预测C60应为一球形分子。用仪器分析方法（质谱、X射线衍射法）已测得C60的分子结构和晶体结构。11分子结构：C60的60个C原子间的化学键和烯烃双键相似（故称球烯），球烯内腔直径约为0.4nm。K,Na,Rb,Cs等碱金属离子可进入内腔笼中形成包合物，显超导性。晶体结构：球形C60是面心立方密堆积结构，每个立方面心晶胞中含有4个C60分子。1213分子结构：Al0.73Co0.27PO4.33H0.6714[Er4(3-OH)4(2-O)0.5OL4(H2O)3]Br2.90Cl1.102H2O15二、分析化学的特点1.分析化学中突出“量”的概念如：测定的数据不可随意取舍；数据准确度、偏差大小与采用的分析方法有关。2.分析试样是一个获取信息、降低系统的不确定性的过程163.实验性强强调动手能力、培养实验操作技能，提高分析解决实际问题的能力。4.综合性强涉及化学、生物、电学、光学、计算机等,体现能力与素质。分析化学工作者应具有很强的责任心。17三、分析化学的任务确定物质的化学组成——定性分析测量各组成的含量——定量分析表征物质的化学结构、构象、形态、能态——结构分析、构象分析，形态分析、能态分析表征物质组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征——动态分析例如：茶叶中有哪些微量元素？茶叶中咖啡碱的含量？咖啡碱的化学结构？微量元素的形态？化学成分的空间分布？在不同的生长阶段，茶叶中的营养成分的变化？例如：生物大分子结构与功能的关系？18对工业生产的作用对国防建设的作用对科学发展的作用在新材料、新能源开发中的作用对环境资源开发利用与保护的作用包括大气、水质和土壤监测在生命科学研究中的作用在法律执行过程中的作用社会生活中的作用四、分析化学的作用19环境科学是一门飞速发展的学科，并且越来越离不开分析化学。分析化学不但为它们提供了物质的组成，而且还提供了精细的结构与功能之间的关系，探索了现象的本质。20五、分析化学的分类-1根据任务分类：定性分析Qualitativeanalysis物质的组成定量分析Quantitativeanalysis成分的含量结构分析Structureanalysis物质的结构分子结构，晶体结构，分子聚集体的高级结构蛋白质的构象(-螺旋、型结构，球状蛋白的三级结构）ConformationanalysisDNA测序（DNASequencing)形态分析Speicesanalysis物质的形态能态分析Energy-stateanalysis物质的能态21DNA测序是现代分析化学中的一项重要任务DNA双螺旋结构与碱基结构示意图腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶22分析化学的分类-2根据分析对象分类无机分析Inorganicanalysis（元素、离子、化合物等）有机分析Organicanalysis（元素、官能团、结构）生化分析Biochemicalanalysis（蛋白质分析、氨基酸分析、核酸分析、糖类分析等）23根据应用领域分类药物分析Pharmacologicalanalysis水质分析Wateranalysis食品分析Foodanalysis工业分析Industrialanalysis刑侦分析Forensicanalysis临床分析Clinicalanalysis环境分析Environmentalanalysis等等……分析化学的分类-324分析化学的分类-4根据作用分类例行分析Routineanalysis仲裁分析Refereeanalysis25根据试样用量和操作规模分类常量，微量，痕量（10-6），超痕量（10-9～10-12）克毫克微克纳克皮克飞克10-310-610-910-1210-15ppmppbppt26化学分析：Chemicalanalysis重量分析，容量分析（各种滴定分析）仪器分析：Instrumentalanalysis电化学分析，光化学分析，色谱分析，波谱分析根据测量原理分类27分析化学化学分析仪器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱28随着智能化计算机技术、微电子技术、激光技术、等离子体技术、流动注射技术、生物芯片及传感器技术等现代高新技术的发展，分析化学在方法和实验技术方面都发生了深刻的变化，在分析理论上与其他学科相互渗透、相互交叉、有机融合；在分析技术上趋于各种技术扬长避短、相互联用、优化组合；在分析手段上更趋向灵敏、快速、准确、简便和自动化。六、分析化学的进展误差及分析数据的处理第二章30最可靠的分析方法最精密的仪器熟练的操作人员不能得到绝对准确的结果误差是客观存在的误差产生的原因及出现规律,减小误差对数据进行正确统计处理第二章内容最可靠的数据31（1）准确度(Accuracy)表征测量值与真实值相符合的程度。准确度用误差表示。准确度与精密度1-1.有关误差的一些基本概念（2）精密度(Precision)表示各次分析结果相互接近的程度，如数据较分散，则精密度较差。精密度用偏差表示。32例：A、B、C、D四个分析工作者对同一铁标样（WFe=37.40%)中的铁含量进行测量，得结果如图示，比较其准确度与精密度。36.0036.5037.0037.5038.00测量点平均值真值DCBA表观准确度高，精密度低准确度高，精密度高准确度低，精密度高准确度低，精密度低（不可靠）准确度与精密度的关系重点33准确度与精密度的关系结论：1、如一组数据的精密度很差，自然准确度差。因此，高精密度是获得高准确度的前提。2、分析测定中，准确度高的数据，精密度一定高。如一组数据的精密度高，但准确度不一定高。34（3）真值(Truevalue)某一物理量本身具有的客观存在的真实值。真值是未知的量。1、纯物质的理论值（如化合物的理论组成，NaCl中Cl-的含量）2、计量学约定真值（如国际计量大会确定的长度、质量、物质的量单位等，以及标准参考物质书上给出的数值）3、相对真值（如高一级精度的测量值相对于低一级精度的测量值）（例如，标准样品的标准值）在特定情况下认为是已知的：35（4）误差（Error):对一真实值为的分析对象进行分析，得到n个个别测定值x1、x2、x3、•••xn，那么：相对误差为（Er）：Er=(Ea/)×100﹪建立误差的意义：估计真值误差的大小反映了准确度的高低，误差的绝对值越小，准确度越高误差（绝对误差，Ea）为：Ea=i-分析天平的称量误差是0.0001g，则，＝±0.0001g重点36设一组平行测定值为x1、x2、x3、•••xn，那么平均值为：（5）偏差（deviation):平均值是一组平行测定值中出现可能性最大的值，代表数据的平均水平和集中趋势，但不能反映测定数据的分散程度。niixnx11偏差（d）：个别测定值与平均值之差xxdii重点表示精密度高低的量。37d精密度的表示方法有三种：相对平均偏差：平均偏差占平均值的百分比平行测定值相互越接近，平均偏差或相对平均偏差就越小，说明分析的精密度越高100%xdRMDnxxdnii1a、平均偏差（）：偏差绝对值的平均值重点38相对标准偏差（变异系数，CV）：b、标准偏差（S）：c、极差（R）：一组数据中最大值与最小值之差标准偏差是把测量值的偏差di先平方再总和起来，因此能更灵敏地反映出数据的分散程度（即精密度）。100%xsRSD1)(12nxxsniiminmaxxxR重点391-2.误差的分类及减免误差的方法系统误差或称可测误差(DeterminateError)偶然误差或称未定误差、随机误差(IndeterminateErrors)(1)系统误差产生的原因、性质及减免40（3）仪器误差（InstrumentalErrors）如容量器皿刻度不准又未经校正，电子仪器“噪声”过大等造成；（4）人为误差（PersonalErrors）如观察颜色偏深或偏浅，第二次读数总是想与第一次重复等造成。（1）方法误差(MethodErrors)如反应不完全；干扰成分的影响；指示剂选择不当；系统误差产生的原因：（2）试剂或蒸馏水纯度不够；41(1)重复性：同一条件下，重复测定中，重复地出现；(2)单向性：测定结果系统偏高或偏低；(3)恒定性：大小基本不变，对测定结果的影响固定。(4)可校正性：其大小可以测定，可对结果进行校正系统误差的性质42系统误差的校正方法系统误差——方法校正主观系统误差——对照实验校正（外检）仪器系统误差——对照实验校正试剂系统误差——空白实验校正43对照实验和空白实验：（1）对照试验：选择一种标准方法与所用方法作对比或选择与试样组成接近的标准试样作试验，找出校正值加以校正。（2）空白试验：除了不加试样外，其他试验步骤与试样试验步骤完全一样的实验，所得结果称为空白值。空白试验扣除空白值加以修正试剂或实验用水是否带入被测成份或所含杂质是否有干扰是否存在系统误差回收试验44回收试验在测定试样某组分含量（x1）的基础上，加入已知量的该组分（x2），再次测定其组分含量（x3）。由回收试验所得数据计算出回收率。%100213xxx回收率由回收率的高低来判断有无系统误差存在。常量组分:一般为99%以上，微量组分:90～110%。45（2）随机误差（Randomerror）由一些无法控制的不确定因素所引起的，如：环境温度、湿度、电压、污染情况等的变化