1 第一章 分析化学概论

1分析化学AnalyticalChemistry2教学要求与安排(1)1．学时与内容：48学时课，期中、期末2次考试。实验64学时，安排在本学期同时进行。2．教材：《分析化学》（武大第五版）、《分析化学实验》（武大）。3教学要求与安排(2)3.成绩评定：期中考占20%，期末考占70%，平时10%（作业、随堂测验、纪律、学习态度等）。4.学习方法：预习、听讲、复习、做作业；课堂讨论；答疑（时间？）作业每周四交，随机抽查，批改1/2，准备2个本。4教学参考书(1)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（第五版），武汉大学等，高等教育出版社，2006，73.21世纪的分析化学，汪尔康主编，科学出版社，19994.分析化学前沿，高鸿主编，科学出版社，19915教学参考书(2)5.化学分析原理，张锡瑜等编著，科学出版社，19916.Chemicalequilibriumandanalysis，Ramette,RichardW.,Addison-WesleyPub.Co.,19817.仪器分析教程，北京大学化学系仪器分析教学组，北京大学出版社，19976教学参考书(3)8.Quantitativechemicalanalysis（5thed），DanielC.Harris，NewYork:W.H.Freeman,c1999.9.定量化学分析，科尔索夫著；南京化工学院分析化学教研组译，人民教育出版社，198110.仪器分析，周性尧等编著，高等教育出版社，19907分析化学第一章分析化学概论1.1分析化学的任务和作用1.2分析方法的分类1.3分析化学发展简史1.4化学分析与仪器分析的关系1.5定量分析过程81.6定量分析方法1.7滴定分析法概述1.7.1方法介绍1.7.2滴定分析法对反应的要求和滴定方式1.7.3基准物质和标准溶液1.7.4滴定分析中的体积测量1.7.5滴定分析的计算9分析化学—化学分析、仪器分析（1）1.分析化学是研究物质的组成、状态和结构的科学，它包括化学分析和仪器分析两大部分。2.化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。测定时需使用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。10分析化学—化学分析、仪器分析（2）3.仪器分析是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法，测定时，常常需要使用比较复杂的仪器。仪器分析的产生为分析化学带来革命性的变化，仪器分析是分析化学的发展方向。111.1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。122001年中国基础研究十大进展科技部1月15日在京公布1.完成水稻基因组“工作框架图”;2.研究出将光盘容量扩大100万倍的技术;3.科技大学C60纳米材料结构研究获重要进展;4.中美在我国发现最古老的大洋地壳残片;5.研究确定全球二叠系-三叠系界线层型;6.将巨颅兽哺乳动物的历史向前推进4500万年;7.肝胆管结石及其并发症的外科治疗与研究取得创新性成果;8.粲夸克偶素物理实验研究获重大进展;9.新核素合成研究获两项突破;10.揭开导致A-1型短指(趾)症之谜.132006年中国基础研究十大进展科技部2007年2月15日在京公布北京正负电子对撞机上发现一个新粒子――Ｘ１８３５；找到前寒武纪两侧对称动物演化的有力证据；发现成熟森林土壤可持续积累有机碳；发现一种可有效通过皮肤传送大分子药物的透皮短肽；确定出果蝇识别和记忆图形重心高度和轮廓取向的脑区；在光纤通信中成功实现一种抗干扰的量子密码分配方案；研究证明人类干细胞可存活于山羊体内；精确测量银河系英仙座旋臂距太阳系的距离；研究发现神经元―胶质细胞间的突触具有长时程可塑性；全超导托卡马克核聚变实验装置(ＥＡＳＴ)成功实现物理放电实验。142007年度中国基础研究十大新闻科技部2008年2月16日在京公布1.我国首颗探月卫星嫦娥一号发射成功并顺利传回探测数据；2.在多光子纠缠和光学量子计算的实验方面取得新进展；3.合成出室温条件下具有超大塑性的块体金属玻璃材料；4.找到保存在滞育卵囊中的胚胎化石和6.3亿年前的动物化石；5.合成出具有高电氧化催化活性的二十四面体铂纳米晶；6.证实CASP8基因启动子的一个六核苷酸插入/缺失多态与多种癌症易感性相关；7.揭示出多巴胺—蘑菇体环路在果蝇基于价值抉择中的调控作用；8.发现β抑制因子-1是调节CD4+T细胞存活和自身免疫性的关键因子；9.证实大熊猫仍存在较高的遗传多样性和进化潜力；10-A.在声子晶体中实现声波的双负折射；10-B.发现全球水循环中的溶解无机碳可能是一个重要的碳汇。15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。16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17分析化学的任务与作用生命科学、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---)。(泰兆集团）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。18分析化学老前辈Kolthoff(科尔索夫):具有高超技术，能作出令人满意的精确分析的任何人都能使自己适应于不大精确的操作，但反过来不行。191.2分析方法的分类按任务分：定性分析、定量分析、结构分析分析对象：无机分析、有机分析测定原理：化学分析、仪器分析试样用量：常量、半微量、微量、超微量成分含量：主成分、微量成分、痕量成分具体要求：例行分析、仲裁分析、在线分析、炉前分析等201.3分析化学发展简史（1）经历了三次巨大的变革：1.19世纪末－20世纪40年代：由技术发展为科学，建立了溶液中的四大平衡理论。以湿法分析为主，重量分析、容量分析、比色分析得以发展，为分析化学奠定了理论基础。（经典分析时代）211.3分析化学发展简史（2）2.20世纪40－70年代：仪器分析得到飞速发展和应用。由于材料科学、环境科学发展的要求，在物理学和电子学发展的推动下，进一步发展了以光谱分析、极谱分析为代表的各种仪器分析方法，改变了分析化学以化学分析为主的局面。快速、准确、灵敏的微量分析方法发展迅速，应用广泛。221.3分析化学发展简史（3）3.20世纪80年代以来：信息时代的到来和生命科学的发展，促使分析化学进入第三次变革时期。是分析化学与数学和计算机相结合的时代。以高灵敏、高选择性、高速化、自动化、智能化为标志。在这一阶段，分析工作者最大限度地利用计算机和数学、物理学、化学、材料科学和工艺学等学科的最新知识，选择最优化的获得原子、分子信息的方法，很可能使分析人员从单纯的数据提供者变成问题的解决者。231.3分析化学发展简史（4）要求：常量分析微量及微粒分析组成分析形态分析总体分析微区表面分布、逐层分析宏观组分微观结构分析静态分析快速反应追踪分析破坏试样无损分析实验室在线分析241.4化学分析与仪器分析的关系（1）1.仪器分析与化学分析的区别不是绝对的，仪器分析是在化学分析基础上的发展。2.不少仪器分析方法的原理，涉及到有关化学分析的基本理论；3.不少仪器分析方法，还必须与试样处理、分离及掩蔽等化学分析手段相结合，才能完成分析的全过程。4.仪器分析有时还需要采用化学富集的方法提高灵敏度；251.4化学分析与仪器分析的关系（2）5.有些仪器分析方法，如分光光度分析法，由于涉及大量的有机试剂和配合物化学等理论，所以在不少书籍中，把它列入化学分析应该指出，仪器分析本身不是一门独立的学科，而是多种仪器方法的组合。可是这些仪器方法在化学学科中极其重要。它们已不单纯地应用于分析的目的，而是广泛地应用于研究和解决各种化学理论和实际问题。因此，将它们称为“化学分析中的仪器方法”更为确切。261.5定量分析过程（1）注：1.防止待测组分的损失2.避免引入干扰测定的杂质取样处理消除干扰测定计算均匀有代表性符合实际妥善保存溶解熔融消解灰化掩蔽分离常量组分(1%,化学法)微量组分(仪器分析法)271.5定量分析过程（2）分析结果的表示：1.化学表示形式：实际存在形式、氧化物或元素、所需组分2.含量的表示方法：固体：％（质量分数）、μg/g、ng/g、pg/g液体：mol/L、mol/kg、m/m(%)、v/v(%)m/v(100mL)、mol/mol、mg/L、μg/L、ng/L气体：m/v、m/m、mg/m3、μg/m3281.6定量分析方法（1）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29定量分析方法（2）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%)301.7滴定分析法概述1.7.1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)31滴定分析的特点及主要方法特点：利用某一化学反应,据体积计算分析结果。简便、快速，适于常量分析准确度高,应用广泛方法：1）酸碱滴定，络合滴定，氧化-还原滴定沉淀滴定2）非水滴定法：水以外的有机溶剂中进行321.7.2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)、CaCO3+HCl(过量)间接滴定：Ca2+CaC2O4(s)H2C2O433返滴定法（剩余滴定法）先准确加入过量标准溶液，使与试液中的待测物质或固体试样进行反应，待反应完成以后，再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液的方法适用：反应较慢或难溶于水的固体试样34例1：Al3++定过量EDTA标液剩余EDTAZn2+标液，EBT返滴定35例2：固体CaCO3+定过量HCl标液剩余HCl标液NaOH标液返滴定36置换滴定法先用适当试剂与待测物质反应，定量置换出另一种物质，再用标准溶液去滴定该物质的方法适用：无明确定量关系的反应37例4：Na2S2O3+K2Cr2O7S4O62-+SO42-无定量关系K2Cr2O7+过量KI定量生成I2Na2S2O3标液淀粉指示剂深蓝色消失38间接法通过另外的化学反应，以滴定法定量进行适用：不能与滴定剂起化学反应的物质例5：Ca2+CaC2O4沉淀H2SO4KMnO4标液C2O42-间接测定391.7.3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、KM