化学分析-理论知识培训(1)全解

分析化学基础理论知识分析化学的概念分析化学的任务和作用：分析化学是化学科学的一个重要分支，它是研究物质的组成、含量、结构及其它多种信息，为现代工业、农业、国防和科学技术服务的科学。分析化学在科学研究中起着“眼睛”的作用。分析化学按分析任务可分为定性分析和定量分析。分析化学是一门交叉学科。想一想这是为什么？分析化学是一门信息学科。想一想这是为什么？分析化学的概念分析化学的任务分析化学是表征与量测的科学。分析化学的任务可以表示为:①确定物质的组成②测量各组分的含量③表征物质的化学结构分析化学分类根据分析任务、测量原理、分析工作的性质、分析对象以及试样的量或组分的含量的不同，分析化学可以进行不同的分类。1.根据分析任务的不同，分为定性分析、定量分析和结构分析2.根据分析对象的不同，分为无机分析和有机分析分析化学分类3.根据测定原理的不同，分为化学分析和仪器分析（1）化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法。是分析化学的基础，又称经典分析法，主要有重量分析法和滴定分析。分析化学分类（2）仪器分析：以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法称为物理和物理化学分析法。这类方法都需要较特殊的仪器，通常称为仪器分析法。主要有光学分析法、电化学分析法、色谱分析法、质谱分析法和放射化学分析法等。仪器分析法是研究确定物质组成、含量及结构的测试技术和有关原理的一门科学。2020/8/5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分析化学分类分析化学分类4.根据试样用量及操作规模的不同，分为常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析。方法试样质量试液体积常量分析＞0.1g＞10mL半微量分析0.01g~0.1g1mL~10mL微量分析0.1mg~10mg0.01mL~1mL超微量分析＜0.1mg＜0.01mL常量成分：＞1%微量成分：0.01%~1%痕量成分：＜0.01%定量分析一般情况下对于地质勘探的一些未知物质需要做定性分析，确定矿物质的化学组成。对于厂矿企业来说，原料、中间产品、成品，我们主要用物料的有效成分和杂质含量来评价其质量状况。所以我们主要讲解定量分析。定量分析定量分析一般包括下列步骤：试样的采取和制备所谓试样的采取和制备，系指先从大批物料中采取最初试样(原始试样)，要求能反映整批物料的真实情况，分析试样的组成必须能代表全部物料的平均组成，即试样应具有高度的代表性。否则分析结果再准确也是毫无意义的。试样的预处理在一般分析工作中，通常先要将试样分解，制成溶液。试样的分解工作是分析工作的重要步骤之一。在分解试样时必须注意：一、试样分解必须完全，处理后的溶液中不得残留原试样的细屑或粉末，二、试样分解过程中待测组分不应挥发，三、不应引入被测组分和干扰物质。由于试样的性质不同，分解的方法也有所不同。方法有溶解和熔融两种。定量分析定量分析一般包括下列步骤：必要时进行分离若试样中所含的成分在测定过程中互相干扰，需采用适当的方法把干扰组分分离除去。定量测定用适当的方法测定组分的含量。结果计算和数据评价通过计算求出被测组分含量并正确表达分析结果，同时对测定数据的可靠性作出恰当的评价。定量分析中的误差和数据处理定量分析中的误差1、误差的概念误差是指测定值与真实值之差。误差表示方法一般有两种：（有关符号:Xi－测定值，XT－真值，平均值）（1）绝对误差=（Xi-XT）（测定值与真值之差）（2）相对误差=（（Xi–XT）/XT）×100%（相对误差是:绝对误差在真值中所占的百分率）X例真值称得量绝对误差相对误差体重62.5kg62.4kg0.1kg买白糖1kg0.9kg0.1kg抓中药0.2kg0.1kg0.1kg用相对误差比绝对误差表示结果要好些%50%1002.01.0%10%10011.0%16.0%1005.621.0定量分析中的误差和数据处理定量分析中的误差2、偏差的概念偏差是指测定值与平均值之差。偏差的表示方法一般也有两种（1）绝对偏差=（Xi–）（测定值与真值之差）（2）相对偏差=（（Xi–）/XT）×100%定量分析中的误差和数据处理XX定量分析中的误差和数据处理偏差（d）与误差在概念上的不同:误差：测定值与真值之差偏差：测定值（Xi）与平均值（）之差误差是相对真值而言的。而真值是客观存在的数值，我们是不知道的。所以在一般的情况下，以测定多次的平均值来表示。想一想，我们平常所说的误差是指什么？（误差还是偏差？）X定量分析中的误差和数据处理定量分析中的公差公差是生产部门对分析结果允许误差的表示方法。公差是由实际的情况来决定的：例如试样的组成、成分的复杂情况、干扰的多少与分析方法能达到的准确度等因素来确定。对于每一项的具体分析项目，都规定了具体的公差范围。如果分析结果超出了允许的公差范围，称为超差，必须重做。X定量分析中的误差和数据处理准确度与精密度测量值与真实接近的程度称为准确度。。测量值之间接近（相符）的程度称为精密度。讨论：精密度高准确度一定高？准确度高精密度一定高？定量分析中的误差和数据处理军训打靶甲乙丙结果：精密度好，准确度也好。精密度好准确度不好精密度不好，准确度也不好。评价：枪好，技术好，首先技术要好。技术好，枪不好。若将枪调整好了，可以打好。枪可能不好，但首要解决技术问题。定量分析中的误差和数据处理精密度和准确度关系小结：1.要准确度好，精密度一定要好。2.精密度好，准确度不一定好。实验中要取得理想数据，实验技术一定要过关。化学定量分析（常量分析）要求精密度在0.1%~0.3%之间。定量分析中的误差和数据处理测定误差的分类1、系统误差2、偶然误差定量分析中的误差和数据处理系统误差由某种固定的、可察觉的因素导致的误差，具有重复性、单向性。系统误差的大小、正负，在理论上说是可以测定的，所以又称可测误差。例如：分析方法不完善，试剂与蒸馏水含被测组分或干扰物质，量器刻度不准确,砝码腐蚀与缺损，个人观察习惯不当等，都可能引起系统误差。定量分析中的误差和数据处理系统误差产生的原因1.方法误差：由于分析方法本身不够完善；2.仪器误差：例如天平不等臂、玻璃仪器（主要是滴定分析的量具）未校正；或受酸碱盐等的侵蚀而引入杂质；3、试剂误差：所用试剂或蒸馏水中含有微量杂质等。4、主观误差：测试人员对操作条件如：对终点颜色的辨别、体积的用量等，在多次的测定中人为的受前面测定的影响，而产生的误差。若对仪器进行校正、试剂提纯、纠正不规范的操作等，上面的原因所产生的系统误差是可以消除的。定量分析中的误差和数据处理系统误差的特点1.由于系统误差是测定过程中某些经常性的原因所造成的，因此其影响比较恒定，若在同一条件下进行多次的测定，误差的情况会重复出现。2.系统误差造成的结果是：测定数据系统的偏高或偏低。可能有高的精密度但不会有高的准确度。3.系统误差也可能对分析结果造成不恒定的影响，例如标准溶液因温度的变化而影响溶液的体积，使浓度发生变化等。掌握了溶液体积因温度改变而变化的规律，可对结果作校正。定量分析中的误差和数据处理系统误差的特点小结系统误差所造成的影响不论是恒定的或是不恒定的,但都可找出产生误差的原因和估计误差的大小,所以也称为可测误差。定量分析中的误差和数据处理偶然误差偶然误差由于一些难以察觉的或不可控制的随机因素导致的误差，又称不定误差或随机误差。例如：测定条件下的温度,电压的微小波动，空气的尘埃与水分含量的变动等可引起这类误差。定量分析中的误差和数据处理偶然误差的特点小结偶然误差是由一些不确定的偶然原因造成的，因而是可变的，有时大，有时小，有时正，有时负，所以偶然误差又称不定误差。它在分析操作中是无法避免的。定量分析中的误差和数据处理过失在分析测定过程中,由于操作不规范、仪器不洁、丢失试样、加错试剂、看错读数、记录及计算错误等，属于过失，是错误而不是误差，应及时纠正或重做。因此，在定量分析测试的工作中，首先必须掌握规范的操作技术，一丝不苟。同时要注意观察实验过程的变化情况。定量分析中的误差和数据处理有效数字及其运算规则什么是有效数字?在实际分析测定工作中能测量到的、有实际数值意义的数字，称之为有效数字。定量分析中的误差和数据处理有效数字的表示例如：用分析天平称得一个试样的质量为0.1080g。从0.1080g这一数据,表达了以下的信息：1)采用的分析天平称量时，可读至万分位；2)0.1080g的数值中，0.108是准确的，小数后第四位数“0”是可疑的，其数值有±1之差；3)这试样称量的相对误差为：%09.0%1001080.00001.0＝定量分析中的误差和数据处理有效数字中的“0”数据中的“0”，若作为普通的数字使用，它是有意义的，但若仅作为定位，则是无效的。上例的数据：0.1080g，表示了以下的意义：1)“1”前面的“0”只起定位作用——故无效2)0.1080g中，夹在数字中间的“0”和数字后面的“0”，都是有数值意义的——故有效例：质量为12.0g，若用mg表示，则为：12000mg，可能误认为有五位有效数字，所以应以12.0×103mg表示，仍为三位有效数字。分析测试中的有效数字的位数•滴定管可以读至如：21.08ml（可读至小数点后两个位，但0.08是估计的,有±0.01之差）；•若仅读21.0，则有两个问题，一是没有将测定的数据读准，计算时将引起误差；二是人家会问你用什么仪器进行滴定；•测定数据的表示,主要根据实验的要求与所采用仪器可能测定的最低（高）限有关。定量分析中的误差和数据处理有效数字的运算规则在一个样品的分析测试过程中，一般都要经过多个测量的环节，而每个测量的环节都有具体的测量数据，如称量瓶与试样的总质量，倾出所需质量的试样后称量瓶与试样的质量；滴定前滴定管的初始读数与滴定至终点时，溶液体积的读数等。这些测量所得的数据，在参与结果计算的过程中，应如何运算?定量分析中的误差和数据处理例如：0.0121+25.64+1.05782=?0.012125.64+）1.05782__________________________________________26.70992计算结果应以绝对误差最大（即小数点后位数最少）的数据为基准，来决定计算结果数据的位数。在上面三个数据中，25.64的绝对误差最大，所以，最后结果修约为：26.71。几个数据相加或相减定量分析中的误差和数据处理几个数据的乘除运算以相对误差最大（即有效数字位数最少）的为基准来决定结果数据的位数。上面的四个数据中，0.0121的位数为三位，其余的三个数据都有四位或五位有效数字，故以保留三位数为准进行计算。计算结果应保留几位有效数字？几个数据的乘除运算定量分析中的误差和数据处理1.加减的计算结果，以小数点后位数最少的那个数据为准来修约；2.乘除的运算结果，以有效数字最少的（相对误差最少的）那个数据为准来修约；3.若某一数据的首位大于或等于8，如8.65，虽然字面上仅有3位，但从误差的角度看可作为四位有效数据；计算结果有效数据位数的取舍定量分析中的误差和数据处理4.在计算过程中，一般可多保留一位数字，待到最后结果时，才根据“四舍六入五留双”的原则进行修约。例如：当尾数≤4时舍去，而当尾数≥6时进位。若尾数为五时则“留双”。即：看保留下来的末位数是奇数还是偶数，若是奇数则5进位，若是偶数时则5舍弃。如：4.175和4.165要修约为三位数则为：4.175→4.18；4.165→4.16。但若被修约的5之后有大于0的数时则应进1。如将23.3451修约为四位数时，修约后的数据应为:23.35。滴定分析法概述滴定分析法又叫容量分析法，是将一种已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液），滴加到被测物质的溶液中，或者是将被测物质的溶液滴加到标准溶液中，直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应为止，然后根据试剂溶液的浓度和用量，计算被测物质的含量。滴定分析法概述通常将已知准确浓度的试剂溶液