01分析化学概述

分析化学概述IntroductiontoChemicalAnalysis分析化学孟建新生命科技学院化学系请记下我的联系方式，欢迎随时联系孟建新教授生命科技学院化学系电话：[phone]Email:[e-mail]:664715307获得本课程PPT欢迎大家从下面邮箱下载本课程的PPT和补充习题链接网址：用户名：[e-mail]密码：fenxihuaxue2012邮箱名“jdfxhx10”暨大分析化学10”密码“fenxihuaxue2013”分析化学2013教材：分析化学（第五版）武汉大学主编，参考书：1.分析化学（第五版）华东理工大学等编，高等教育出版社2.分析化学辅导与习题详解，赵中一编，华中科技大学出版社=20150387相关期刊：大学化学，化学通报，分析化学学习方法•适应特点，加强自学，思考总结，重视实验，利用资料•考核方法：平时成绩占３０％，态度端正，遵守纪律，上课回答问题积极，完成作业期末考试占７０％•作业：每次上课交上周作业，•最好用活页纸完成作业目录•第一章概论•第二章分析试样的采集与制备•第三章分析化学中的误差及数据处理•第四章分析化学中的质量保证与质量控制•第五章酸碱滴定法•第六章络合滴定法•第七章氧化还原滴定法•第八章沉淀滴定法与滴定分析小结•第九章重量分析法•第十章吸光光度法•第十一章分析化学中常用的分离和富集方法必学内容了解内容自学内容本章学习要求•了解分析化学的目的、任务、作用，分析方法的分类，定量分析的一般程序(1.1,1.2)•掌握滴定分析中的基本概念，标准溶液、化学计量点、指示剂、滴定终点(1.5)•掌握滴定分析法的分类、滴定方式、滴定分析对滴定反应的要求(1.6)•掌握标准溶液浓度表示方法，标准溶液的配制及标定方法(1.7)•掌握滴定分析计算方法(1.8)1.分析化学的任务和作用分析化学是研究物质化学组成的表征和测量的科学主要任务是确定物质的化学组成，测量各组成的含量以及表征物质的化学结构。简单地说，分析化学回答三个问题:是什么,有多少,如何结合?与分析化学相关的重要事件•双酚A•土壤、粮食重金属污染•皮革奶•三聚氰胺事件•苏丹红事件•海南工商局误报“饮料总砷超标”•海南毒豇豆•瘦肉精•地沟油•白酒塑化剂超标•稻米镉超标2.分析方法的分类根据分析任务、分析对象、测定原理、操作方法和具体要求的不同，分析方法可分为许多种类。定性分析、定量分析和结构分析无机分析和有机分析化学分析和仪器分析常量分析、半微量分析和微量分析例行分析和仲裁分析根据分析的任务和目的：定性分析：鉴定组成（分子种类）定量分析：测定含量(本课程主要内容）结构分析：研究结构(分子结构和晶体结构)分析化学回答三个问题:是什么,有多少,如何结合?根据分析对象：无机、有机分析无机分析：鉴定(元素及价态)组成测定含量有机分析：官能团的分析和结构鉴定根据分析时所需试样量和操作方法不同：试样质量试样体积常量分析：0.1g10mL半微量分析：0.01~0.1g1~10ｍL微量分析：0.1~10mg0.01~1mL超微量分析：0.1mg0.01mL待测成分含量常量成(组)分：1％微量成(组)分：0.01%～1%痕量成(组)分：0.01%与常量或微量分析方法间没有必然联系。分析常量组分并非必须用常量分析方法根据定量分析方法依据的不同分为：化学分析：根据物质发生化学反应时的计量关系来测定待测组分的含量；包括：重量分析滴定分析；特点:设备简单,价格便宜,准确度高,适用于常量和半微量分析仪器分析：利用待测物质的物理或物理化学性质并借助于特定仪器来确定待测物质的含量包括:光学分析法电化学分析法色谱分析法特点:操作简便,灵敏度高,适宜于微量、超微量分析例行分析：指一般化验室日常生产中的分析例行分析和仲裁分析仲裁分析：是指不同单位对分析结果有争议时，请权威单位（有资质的单位，MA计量认证）进行裁判的分析定量分析的操作步骤1)取样2)试样分解和分析试液的制备3)分离4)测定5)分析结果的计算和评价取样→处理→分离→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↓分析方法掩蔽分离↓通常常量组分(1%,化学法)微量组分(仪器分析法)↓定量分析的一般程序定量分析结果的表示应注意：待测组分的表示形式待测组分的含量表示方法实际存在形式CuSO4.5H2O中H2O的含量氧化物或元素形式铁矿石中Fe%或Fe2O3%固体试样:待测组分的质量分数(百分含量m%,ppm,ppb,ppt)溶液浓度:物质的量浓度mol/L,mmol/L气体试样:体积分数(V%)化学分析法分类定量化学分析法气体分析法重量分析法：分离称重沉淀法和电解法等滴定分析法：又称容量分析法酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法1.滴定分析法概述1)滴定分析法(titrimetry)亦称“容量分析法”(volumetricanalysis)2)标准溶液(standardsolution)亦称“滴定剂”(titrant)3)滴定(titration)：滴加标准溶液的过程。滴定视频4)化学计量点(stoichiometricpoint)：滴定剂与被测物质按化学计量关系恰好反应完全的这一点。5)滴定终点(titrationend-point)：实际滴定过程中指示剂正好发生颜色突变的转变点。6)终点误差(end-pointerror)：滴定终点与化学计量点之间的差别。滴定分析的分类①酸碱滴定法(acid-basetitration)②沉淀滴定法(precipitationtitration)③配位滴定法(compleximetrictitration)④氧化还原滴定法(redoxtitration)按滴定反应的类型分类：滴定反应必须具备的条件计量：按一定的反应式进行定量：完成程度99.9%以上迅速：反应迅速（固体参与的反应通常不满足要求）可视：有可靠的方法确定终点(指示剂)H2CO3，HAc能否用碱直接滴定？滴定分析法的特点•操作简便•迅速•准确度较高(相对误差要求为0.1%以下)•灵敏度较低•适于常量组分分析。滴定方式a.直接滴定法满足滴定反应的四个条件的反应b.返滴定法如测定石灰石中CaCO3含量，加入过量盐酸，多余盐酸用标准氢氧化钠溶液返滴(慢的定量反应）c.置换滴定法待测组分与滴定剂可以反应但非定量反应，可通过置换反应将其转化为可以和滴定剂定量反应的另一种物质后再滴定。如硼酸的测定d.间接滴定法，待测组分不能与滴定剂反应如Ca2+沉淀为CaC2O4，再用硫酸溶解，用KMnO4滴定C2O42-,间接测定Ca2+标准溶液和基准物质1)标准溶液的浓度①物质的量浓度c两种表示方法②滴定度(titer)②滴定度(titer)：指每mL标准溶液A可滴定的或相当于可滴定的被测物质B的质量。单位g/mL，用“T(B/A)”表示。A：标准溶液，B：待测物。若用高锰酸钾标准溶液测定溶液中Fe2+含量的滴定度为T(Fe/KMnO4)=0.005682g/mL若滴定中消耗高锰酸钾标准溶液的体积为V标，则mFe=T(Fe/KMnO4)×V标T(B/A)=待测物质量(g)/标准溶液体积(mL)例:在用K2Cr2O7法测铁的实验中,有一浓度为c(K2Cr2O7)=0.01780mol·L-1的标准溶液。求其滴定度T(Fe/K2Cr2O7)和T(Fe2O3/K2Cr2O7)。解：6Fe2++Cr2O72-＋14H+=6Fe3++2Cr3++7H2OT(Fe/K2Cr2O7)=m(Fe)/V(K2Cr2O7)=n(Fe)·M(Fe)/V(K2Cr2O7)=6n(K2Cr2O7)·M(Fe)/V(K2Cr2O7)=6×c(K2Cr2O7)·M(Fe)×10-3=6×0.01780×55.85×10-3=0.005965g·mL-1化学反应计量关系：n(Fe)=6n(K2Cr2O7)T(Fe2O3/K2Cr2O7)=m(Fe2O3)/V(K2Cr2O7)=n(Fe2O3)·M(Fe2O3)/V(K2Cr2O7)=3n(K2Cr2O7)·M(Fe2O3)/V(K2Cr2O7)=3×c(K2Cr2O7)·M(Fe2O3)×10-3=6×0.01780×159.7×10-3=0.008528g·mL-1n(Fe2O3)=3n(K2Cr2O7)6Fe2++Cr2O72-＋14H+=6Fe3++2Cr3++7H2Oω(Fe)=T(Fe/K2Cr2O7)·V(K2Cr2O7)/m样=0.005965×24.18/0.2872=0.5022=50.22%ω(Fe2O3)=T(Fe2O3/K2Cr2O7)·V(K2Cr2O7)/m样=0.008528×24.18/0.2872=0.7180=71.80%又称取某样品0.2872g,溶解后将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,制成亚铁盐溶液,用上述K2Cr2O7溶液标定,用去24.18ml,求试样中的含铁量(分别用ω(Fe)、ω(Fe2O3)表示）。2)基准物质primarystandardsubstance①定义：能够直接用于配制标准溶液的物质，或用于确定标准溶液准确浓度的物质。实验室常用试剂分类级别1级2级3级中文名优级纯分析纯化学纯英文标志GRARCP标签颜色绿红蓝基准试剂不等同于以上任意一个级别,常用的基准试剂种类有限,不能随意选用生化试剂（BR，咖啡色）光谱纯试剂基准物质应具备的条件性质稳定纯度高组成恒定与待标定物进行定量反应最好具有较大的摩尔质量(称量误差小)3)标准溶液的配制方法①直接法②间接法[标定法(standardization)]A.配制近似浓度的溶液B.用基准物质标定计算、称量、溶解、转移、定容。问题：需要称量多少基准物质？问题：如何根据标定结果计算浓度？例配0.01000mol·L-1K2Cr2O7标准溶液250.0mL，求m=?解m(K2Cr2O7)=n·M=c·V·M=0.01000×0.2500×294.2=0.7354(g)通常仅需要溶液浓度为0.01mol·L-1左右,做法是:准确称量0.74g(±10%)K2Cr2O7基准物质,于容量瓶中定容,再计算出其准确浓度：722722722722OCrKOCrKOCrKOCrKVMmc实际称量出的准确质量滴定分析中的计算根据化学计量关系计算例：称取含铝试样0.2000g，溶解后加入0.02082mol.L-1EDTA标准溶液30.00mL，控制条件使Al3+与EDTA络合完全。然后以0.02012mol.L-1Zn2+标准溶液返滴定，消耗Zn2+溶液7.20mL，计算试样中Al2O3的质量分数。解：EDTA（H2Y2-）滴定Al3+的反应式为：Al3+＋H2Y2-＝AlY＋2H+故n(Al2O3)=1/2n(Al)＝1/2n(EDTA)化学反应计量关系M(Al2O3)=102.0g.mol-11223.0＝g2000.0/0.102）1020.702012.01000.3002082.0（2133molgLMLMW(Al2O3)=化学分析与仪器分析的区别常量分析（半）微量分析的界限：0.1g,0.01g;10mL,1mL终点和化学计量点的区别滴定反应具备的条件：计量，定量，迅速，可视滴定方法：注意返滴定法基准物质的要求；间接法配制标准溶液（标定）计算：先找计量关系再计算小结