常规分析培训教材

分析化学检验培训资料前言一、分析化学的任务分析化学的研究对象是物质变化的化学组成，它所回答的问题是：物质中含有哪些组分及其相对含量的多少。这些组分可以是元素、离子、官能团或化合物，也可以是某个单独的项。显然，要解决这些问题，那就既要研究测定物质组成的方法，又要研究有关的理论。因此，概括起来，分析化学乃是研究测定物质的化学组成的方法及有关理论的一门科学，是化学的重要分支。近来，随着科学技术和分析化学的不断发展，对自然的认识不断的深化，提出“分析化学是一门探测和知识原子、分子信息的科学”。二、分析工作者的基本素质“分析”技术本身并没有具体的产品，也不创造直接效益。如果说它有产品的话，那就是分析结果。如果没有这些数字和结果，生产和科研就等于瞎了眼。如果报出的结果发生错误，就变成了瞎指挥。这将会造成重大损失或不良影响，乃至使生产与科学研究走向歧途或失败。可见分析工作是何等重要。同时，分析工作又是一种十分精细，知识性、技术性都十分强的工作。因此，每个分析工作者应当具备良好的素质，才能胜任这一工作，满足生产与科研提出的各种要求。分析工作者应具备的基本素质是：1.高度的责任感和“质量第一”的思想素质是分析工作者第一重要素质。充分认识分析检验工作的重要作用，以对人民高度负责的精神作好本职工作。2.严谨的工作作风和实事求是的科学态度。分析工作是与“量”和“数”打交道的，稍有疏忽就会出现差错。因点错小数点而酿成一次重大质量事例足以说明问题。随意更改数据，谎报结果更是一种犯罪行为。分析工作是一种十分细致的工作这就要求心细、眼灵，对每一部步必须严谨从事，来不得半点马虎草率，必须严格遵守各项操作规范。3．掌握扎实的基础理论知识与熟练的技能。当今的分析化学内容十分丰富，涉及的知识领域十分广泛，分析方法不断地更新，新工艺、新技术、新设备不断涌现。如果没有一定的基础知识不能适应的。即使是一些常规分析方法亦包含较深的理论原理，如果没有一定的理论基础去理解它，掌握它只能知其然而不知其所以然，只能是照单抓药，照葫芦画瓢，很难对付组分多变的复杂的试样分析，更难独立解决和处理分析中出现的各种复杂情况。那种把化验工看作只是会摇瓶子、照方加药的“熟练工”是与时代不相符的陈旧观念。当然，掌握熟练的操作技能和过硬的操作基本功是分析工作者不可少的起码要求。那种说起来头头是道而干起来却一塌糊涂的“理论家”也是不可取的。4．要有不断创新和开拓精神科学在发展，时代在前进。尤其是分析化学更是日新月异。作为一个分析工作者必须在掌握基础知识的条件下，不断地去学习新知识，更新旧观念，研究新问题，及时掌握本学科、本行业的发展动向，从实际工作需要出发开展新技术、新方法的研究与探索，以促进分析技术的不断的不断进步，满足生产，科研不断提出的新要求。作为一名化验员也应对分析的新技术有所了解，尽可能多的掌握各种分析技术和多种分析方法。第一部分分析化学基础第一章摩尔及摩尔质量第一节摩尔摩尔是国际单位制（SI）的一个基本单位，它以微粒数量表示物质的量。摩尔广泛地应用于科学研究、工农业生产等方面，用于定量研究物质及其变化。物质是由分子、原子等粒子构成的。分子和原子都是很小的。在化学反应中不是几个、几十个分子或原子参加反应，而是成千、上万甚至上亿万个分子或原子参加反应的。如果用分子或原子的个数来表示物质的数量多少，就好像用米粒的个数了表示米的数量一样，既困难，又没有实际意义。若以一定数目的粒子为集体来进行计算，就会方便得多。科学上规定，用“物质的量”（符号n）来表示构成物质的粒子数目的多少。物质的量的单位叫摩[尔]，用符号mol来表示。当某一定量的物质中所包含的粒子数目和0.012kg12C里所含的原子数目相等，则由这些粒子所构成的质量就是1摩[尔]，即1mol。实验测得0.012kg12C包含了6.02×1023个碳原子数，6.02×1023这个数值叫做啊伏加德罗常数。由6.02×1023个粒子所构成的物质的量，就是1mol。1mol的任何物质都包含有6.02×1023个粒子。物质的量（也就是摩尔的数目）相等的任何物质，它们所包含的粒子数目一定是相同的。例如2mol碳原子和2mol氧原子所包含的粒子数相同，都含有2×6.02×1023个粒子，只是粒子的种类不同。粒子可以是分子、原子、离子、电子、质子和中子。第二节摩尔质量及其计算1mol物质的质量通常也称该物质的摩尔质量。摩尔质量的符号用M表示，摩尔质量的单位是g/mol。物质的量、物质的质量和摩尔质量之间的关系可以式（1-1）表示：摩尔质量物质的质量物质的量··············································（1-1）或用符号表示Mmn·······························································（1-2）例1-190g水相当于多少摩尔水分子？解：水的相对分子质量是18，摩尔质量M（H2O）=18g/molm（H2O）=90g据式（1-2））（）（）（）（molOHMOHmOHn51890222答:90g水相当于5mol水分子。例1-22.5mol氢氧化钠的质量是多少?解:因M(NaOH)=40g/mol又n(NaOH)=2.5mol据式(1-2)m(NaOH)=n(NaOH)M(NaOH)=2.5×40=100(g)答:2.5mol氢氧化钠的质量为100g.在实际应用中,有时用摩尔这个单位显得太大，常常还采用毫摩尔（mmol）做单位。1mmol就是1mol的千分之一，即1mol=1000mmol。第二章溶液第一节溶液的浓度溶液的浓度就是指一定量的溶液（或溶剂中）所含溶质的量。在科学实验、化工生产和食品工业及其检验中常要求溶液具有一定浓度。表示溶液浓度的方法很多，常用的有以下几种。一、质量分数与质量浓度（一）B的质量分数（ωB）GB3102.8-93中将B的质量分数定义为:B的质量与混合物的质量之比,用符号WB表示.即mmBB·······················································(2-1)式中WB—B的质量分数;mB—B的质量;m—混合物的质量由式(2-1)得知,构成比值的分子和分母都是质量,单位无论用ug（微克）、㎎（毫克）、g（克）、㎏（千克），最终计算结果都为纯数。因此，在计算所得数值（比值）之后不应再加任何其他单位或符号，而应该纯数表示，或表示成为某一数值乘上10-2、10-3，10-6，10-9等形式。质量分数（w）代替了过去固体物质中某种化学成分的含量或品位用的“百分含量”、“质量百分率”、ppm、ppb等名称和符号。如“氯化钠在水中的质量百分数浓度为25”，应改为“氯化钠在水中的质量分数（w）为0.25或w（NaCl）=0.25”。例2-1将35克葡萄糖溶于65克水中，求该溶液中葡萄质量分数。解：w（C6H12O6）=m（C6H12O6）/m（C6H12O6+H2O）=35g/（35+65）g=0.35或表示为w（C6H12O6）=35×10-2w（C6H12O6）=35%答：该溶液中葡萄糖的质量分数为35%。（二）B的质量浓度（pB）对于溶质为固体的一般溶液，常用质量浓度（ρB）来表示溶质B的浓度。其单位为mg/ml，g/L等。它表示了单位体积溶液中所含溶质B的质量。如100ml氯化钠溶液中含有30g氯化钠，将其表示为质量浓度时就成为“30g/100ml”，此时出现分母带系数，所以只能表示为300g/L或0.3g/mL。以g/mL为单位时，大多数溶液要表示成小数，在配制和使用时不方便，故以g/L为单位比较合适。二、物质的量浓度B的物质的量浓度，是指B的物质的量除以混合物的体积（据GB3102.8-93）。它以符号CB表示，单位为mol/L。VnCBB····················································（2-2）式中，V为溶液的体积。例2-2已知浓硫酸的密度（ρ）为1.84g/mL，其质量分数ω（H2SO4）约为95%，求每升浓硫酸中H2SO4的物质的量n（H2SO4）及溶液的浓度c（H2SO4）。解：n（H2SO4）=m（H2SO4）/M（H2SO4）=1.84×1000×0.95/98.08=17.9（mol）c（H2SO4）=n（H2SO4）/v（H2SO4）=17.9/1=17.9(mol/L)答:每升浓硫酸中H2SO4物质的量是17.9mol,溶液的浓度是17.9mol.根据物质的量的浓度的定义cB=nB/v则nB=cBv溶质的质量mB=nBMB=cBVMB············································(2-3)例2-3欲配制0.0200mol/L重铬酸钾标准溶液250ml,应取重铬酸钾多少克?解:因重铬酸钾的摩尔质量M(K2Cr2O7)=294.2g/molM(K2Cr2O7)=c(K2Cr2O7)VM(K2Cr2O7)=0.0200×250×10-3×294.2=1.471(g)答:应称取重铬酸钾1.471g.三、液的稀释和浓度的换算（一）溶液的稀释在溶液中加入溶剂后，溶液的体积增大而浓度变小的过程，叫做溶液的稀释。由于在稀释时只加入溶剂而不加入溶质，所以溶液在稀释前后，溶质的量不变。即稀释前溶质的量=稀释后溶质的量又因为VnCBBnB=cBv设稀释前溶质的量n=C1V1，稀释后溶质的量n=C2V2则溶液的稀释公式为C1V1=C2V2··············································（2-4）应用式（2-4）时，浓度C1和C1必须采用同一浓度表示法，体积V1和V1也必须采用同一体积单位。例如2—4欲配制0.2mol/L盐酸溶液1000ml，应取12mol/L浓盐酸多少毫升？解：设应取浓盐酸的量为x12x=0.2×1000x=1210002.0=16.7（ml）答：应取12mol/L浓盐酸17ml。（二）溶液浓度的换算1．质量分数与物质的量浓度的换算BBMBc1000·······················································（2—5）式中CB—-B的物质的量浓度;ρ—物质的密度;ωB—B的质量分数;MB—B的摩尔质量。2．质量浓度与物质的量浓度的换算BBMBc·······························································（2-6）式中，pB为物质B的质量浓度，单位为g/L。例2-5已知稀盐酸的质量浓度p（HCl）为90g/L，求该溶液的浓度c（HCl）？解：已知p（HCl）=90g/L，又因为M（HCl）=36.5g/mol则据式（2—6），得)/(47.2)(5.3690)()(LmolHClcHClMHClBBB答：该盐酸溶液的浓度C（HCl）为2.47mol/L。第二节溶液的类型物质被分散成细小的粒子，分布在另一种物质里，所得到的体系叫做分散系。其中被分散的物质叫做分散质，容纳分散质的物质，叫做分散剂。例如，葡萄糖分散在水中而成分散系；墨汁是碳粒等分散在水中分散系。物质被分散的程度不同，其粒子大小也不同。根据分散质粒子的大小不同，分散系可分为分子或离子分散系、胶体分散系和粗分散等。一、分子或离子分散系（真溶液）分散质粒子的直径小于10-9m的，叫做分子或离子分散系。这类分散系中的分散质的粒子实际上是单个的分子或离子，分散质和分散剂之间不存在界面，因此它是均匀的分散体系。因为分子或离子都非常小，它们能透过滤纸和半透膜，不能阻止光线通过，所以这类分散系是透明的，也是稳定的。这类分散系就是平常所讲的溶液。为了和其他分散系区别，通常又把它叫真溶液（或晶体溶液）。在真溶液里，分散质又叫做溶质，分散剂又叫做溶剂。二、胶体分散系（胶体溶液）分散质粒的子直径在10-9~10-7m