分析化学-一绪论

2020/4/161分析化学授课人：张小华动物药学院药物分析教研室2020/4/162第一章绪论本章主要内容一、分析化学的定义二、分析化学的任务三、分析化学的特点四、分析化学的作用和地位五、分析化学的分类六、分析化学的进展七、本课程的教学要求和成绩评价2020/4/163一、分析化学的定义分析化学是获得物质化学组成，结构信息，分析方法及相关理论的科学。──化学中的信息科学，以降低系统的不确定度为目的。2020/4/164二、分析方法的任务◈定性分析：鉴定物质中含有那些组分，及物质由什么组分组成。◈定量分析：测定各种组分的相对含量。◈结构分析：研究物质的分子结构或晶体。下一页2020/4/165三、分析化学特点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2020/4/1663.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。2020/4/167三、分析化学的作用和地位在化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码在化学研究工作中的作用：新物质鉴定结构与性能在现代化学工业中的作用：质量控制与自动检测分析化学与社会：环境、体育、破案2020/4/168◈在科学的应用中占有显著的地位。称为科学和技术的眼睛。◈诺贝尔物理、化学奖中，有四分之一的项目与分析化学有关。◈国际：36国家，1075个分析化学机构；美国20万化学家，4万热从事分析化学，3000多所大学，270多所有分析化学专业。◈有的国家、大学单独设系。2020/4/169中国：◈10个国家级分析测试中心◈12个部级测试中心◈21个省市测试中心◈137个国家级产品质量监督检验中心◈300多个进出口商品检验室◈8千多个环境监测机构◈数十万庞大的分析队伍2020/4/1610研究成果：◈人工合成胰岛素的结构分析；◈DNA新结构的发现；◈生命登月计划的1%；◈超导材料的研究；◈兴奋剂检测中心等。2020/4/16五、分析化学的分类51.按分析任务分类(1)定性含何种元素，何种官能团(2)定量含量(3)结构形态分析,立体结构,结构与活性2020/4/162.按分析对象分类5(1)无机分析(2)有机分析(3)生物分析(4)药物分析2020/4/163.按分析方法分类5化学分析：重量分析容量分析（各种滴定分析）仪器分析：电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析2020/4/16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2020/4/1615续前常量分析半微量分析微量分析超微量分析S0.1g,V10mLS0.01~0.1g,V1~10mLS0.1~10mg,V0.01~1mLS0.1mg,V0.01mL4.按试样用量和操作规模分2020/4/16165.例行分析和仲裁分析例行分析是指一般化验室日常生产中的分析仲裁分析是指不同单位对分析结果有争议时，请权威单位以公认的分析方法进行裁判的分析。2020/4/16175例行分析和仲裁分析例行分析：是指一般化验室对日常生产中的原料和产品所进行的分析，又叫常规分析。仲裁分析：是因为不同单位对同一试样分析得出不同的测定结果，并由此发生争议时，要求权威机构用公用的标准方法进行准确的分析，以裁判原分析结果的准确性。2020/4/16六、分析化学的进展1.由分析对象来看有机物分析无机物分析生物活性物质2.由分析对象的数量级来看3.由分析自动化程度来看常量微量痕量分子水平手工操作仪器自动全自动智能化仪器2020/4/1619第一个重要阶段：◈20世纪二三十年代利用当时物理化学中的溶液化学平衡理论，动力学理论，如沉淀的生成和共沉淀现象，指示剂作用原理，滴定曲线和终点误差，催化反应和诱导反应，缓冲作用原理大大地丰富了分析化学的内容，并使分析化学向前迈进了一步.2020/4/1620第二个重要阶段：◈20世纪40年代以后几十年，第二次世界大战前后，物理学和电子学的发展，促进了各种仪器分析方法的发展，改变了经典分析化学以化学分析为主的局面。◈原子能技术发展，半导体技术的兴起，要求分析化学能提供各种灵敏准确而快速的分析方法，如半导体材料，有的要求纯度达99.9999999%以上，在新形势推动下，分析化学达到了迅速发展。◈最显著的特点是各种仪器分析方法和分离技术的广泛应用。2020/4/1621第三个重要阶段◈自20世纪70年代以来，以计算机应用为主要标志的信息时代的到来，促使分析化学进入第三次变革时期。◈由于生命科学、环境科学、新材料科学发展的需要，基础理论及测试手段的完善，现代分析化学完全可能为各种物质提供组成、含量、结构、分布、形态等等全面的信息，使得微区分析、薄层分析、无损分析、瞬时追踪、在线监测及过程控制等过去的难题都迎刃而解。◈分析化学广泛吸取了当代科学技术的最新成就，成为当代最富活力的学科之一。2020/4/1622分析化学主要发展趋向生物分析环境分析过程分析表面分析大分子表征化学图象无损分析单细胞分析单分子单聚集体分析固定化传感器定性教育接口活体分析实时分析原位分析在线分析化学计量学自动化微型化新技术新仪器新原理分离技术仪器和计算机联用技术其它科技领域2020/4/1623七、对同学的要求重要性：对理工科专业学生来说，分析化学是一门基础课程，把无机化学的理论应用到分析化学中来，着重培养严格认真实事求是的科学态度，观察分析和判断问题的能力，精密细致进行实验的技能。要求：1、记好笔记；2、做好实验；3、独立完成作业；4、看参考书。2020/4/1624谢谢2020/4/16251样品的采集和制备（1）样品的采集为了使所采集的试样能够代表分析对象的平均组成，应根据试样堆放的情况和颗粒的大小，从不同部位和深度选取多个取样点。根据经验，试样的采集量可按下述采样经验公式计算：式中Q为采取平均试样的最小量（kg）；d为物料中最大颗粒的直径（mm）；K为经验常数，可由实验求得，一般在0.02～0.15之间。样品越不均匀，其K就越大。（2）样品的制备按上述方法采集的试样不仅量大且颗粒不均匀，必须通过多次破碎、过筛、混均、缩分等步骤制成少量均匀而有代表性的分析试样。2KdQ2020/4/1626三、定量分析的一般程序1、样品的采集和制备；2、样品处理(样品分解和干扰消除)；3、样品测定(测定方法选择和确定);4、分析结果的计算及评价。下一页返回2020/4/1627按规定减少样品质量的过程称为缩分。通常用“四分法”进行人工缩分。四分法是将物料堆成圆锥体，然后压成厚度均匀的圆饼，通过中心将其平均分成四个相等的扇形体。弃去对角的两份，保留余下两份。保留的试样是否继续缩分取决于试样的粒度与保留试样之间的关系，它们应符合采样公式：2KdQ2020/4/16282020/4/16292样品处理（1）样品分解溶解法：溶解法是采用适当的溶剂将试样溶解后制成溶液，常用的溶剂有水、酸、碱等。对于不溶于水的试样，则采用酸或碱作溶剂的酸溶法或碱溶法进行溶解，以制备分析试液。适用于一般无机试样和有机试样。灰化法：干法灰化是在一定温度和气氛下加热，使待测物质分解、灰化，留下的残渣再用适当的溶剂溶解。这种方法不用熔剂，空白值低，很适合微量元素分析。适用于难溶解的有机试样。熔融法：熔融法是将试样与固体熔剂混匀后，置于特定材料制成的坩埚中，在高温条件下熔融，分解试样，再用水或酸浸取融块，使其转入溶液中。根据所用熔剂的化学性质，熔融法可分为酸熔法和碱熔法两种。适用于难溶解的无机试样。注：通常先考虑水溶解，再考虑酸、碱溶，最后考虑灰化或熔融。2020/4/1630溶解法：水溶：用水溶解试样最简单、快速，适用于一切可溶性盐和其他可溶性物料。常见的可溶性盐类有硝酸盐、醋酸盐、铵盐、绝大多数的碱金属化合物、大部分的氯化物及硫酸盐。当用水不能溶解或不能完全溶解时，再用酸或碱溶解。。酸溶：酸溶法是利用酸的酸性、氧化还原性及形成配合物的性质，使试样溶解制成溶液。钢铁、合金、部分金属氧化物、硫化物、碳酸盐矿物、磷酸盐矿物等，常采用此法溶解。常用作分解试样的酸有盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸等以及他们的混酸。碱溶：少数试样可采用碱溶法来分解，碱溶法的溶剂主要为氢氧化钠和氢氧化钾。碱溶法常用来溶解两性金属，如铝、锌及其合金、以及它们的氧化物和氢氧化物等。有机溶剂溶解法：测定大多数有机化合物时需用有机溶剂溶解，有时有些无机化合物也需溶解在有机溶剂中再测定，或利用它们在有机溶剂中溶解度的不同进行分离。2020/4/1631灰化法：根据灰化条件的不同，干法灰化有两种，一种是在充满O2的密闭瓶内，用电火花引燃有机试样，瓶内可用适当的吸收剂以吸收其燃烧产物，然后用适当方法测定，这种方法叫氧瓶燃烧法，它广泛用于有机物中卤素、硫、磷、硼等元素的测定。另一种是将试样置于蒸发皿中或坩埚内，在空气中，于一定温度范围(500～550℃)内加热分解、灰化，所得残渣用适当溶剂溶解后进行测定，这种方式叫定温灰化法。此法常用于测定有机物和生物试样中的无机元素，如锑、铬、铁、钠、锶、锌等。2020/4/1632熔融法酸熔法——使用酸性溶剂K2S2O7(焦硫酸钾)、KHSO4(硫酸氢钾)等与试样混合，在高温下转化为水溶性物质，后制备成液体试样。常用来分解铁、铝、钛、锆、钽、铌的氧化类矿，以及中性或碱性耐火材料。例：碱熔法——使用碱性溶剂Na2CO3、K2CO3等，与试样混合，在高温下转化为水溶性物质，后制备成液体试样。适用酸性无机试样。熔融法中应注意正确选用坩埚材料，以保证所用坩埚不受损坏。选择坩埚材质原则是：一方面要使坩埚在熔融时不受损失或少受损失，另一方面还要保证分析的准确度。2020/4/1633(2)排除干扰主要有沉淀分离、萃取分离、层析分离、掩蔽杂质等方法2020/4/16343样品测定（1）测定方法的选择定量化学分析要完成实际生产和科研中的具体分析任务，获得符合要求的测定结果，选择合适的测定方法至关重要。测定方法选择的原则：方法的准确度高方法的灵敏度高方法的选择性好方法适应于分析的具体要求方法与现有实验设备和技术条件相适应2020/4/1635（2）测定方法确定查阅文献进行验证性试验优化实验条件，完善测定方法确定测定方法2020/4/16364分析结果的计算及评价根据分析过程中有关反应的计量关系及分析测量所得数据，计算试样中待测组分的含量。对于测定结果及误差分布情况，应用统计学方法进行评价。（详细内容见第二章）2020/4/1637四、本课程的主要内容2020/4/1638五、本课程的教学目标1.掌握各类溶液的配制方法;2.掌握各类分析方法的基本原理、基本分析方法的操作以及分析数据的处理；3.掌握各种仪器的使用和维护;4.具备一定的分析操作技能；5.具备严谨求实的实验作风，实验数据，记录及时,不任意篡改。2020/4/1639六、本课程学习方法和成绩评价方法：学习方法1.以方法原理、操作（含大型仪器维护与保养）、数据处理为主线。2.做到学习态度端正：不旷课、不迟到、不早退。课前预习，上课认真听讲，跟着老师思绪积极思考，适当笔记。课堂讨论踊跃发言。课后复习、独立完成作业。2020/4/1640教学参考书：1.《分析化学》高职高专编写组2.《实用分析化学》天津大学分析化学教研室3.《分析化学》容庆新、陈淑群编著4.《分析化学》张正奇主编湖南大学化学化工学院5.《分析化学》四川大学分析测试中心编著