第一章第一节分析化学概述

第一章分析化学概论第一节分析化学概述第二节定量分析概述8-1分析化学的任务和它与其他学科的关系一、分析化学的定义（欧洲化学会联盟FECS对分析化学的定义）AnalyticalChemistryisascientificdisciplinethatdevelopsandappliesmethods,instrumentsandstrategiestoobtaininformationonthecompositionandnatureofmatterinspaceandtime.分析化学是一门发展并运用各种方法、仪器及策略以在时空的维度里获得有关物质组成及性质的信息的一门科学。分析化学是研究物质化学组成的表征和测量的科学。课本定义：二、分析化学的任务确定物质的化学组成——定性分析测量各组成的含量——定量分析表征物质的化学结构、形态——结构分析、形态分析表征组成、含量、结构、形态的动力学特征——动态分析例如：茶叶中有哪些微量元素？茶叶中咖啡碱的含量？咖啡碱的化学结构？微量元素的形态？在不同的生长阶段，茶叶中的营养成分的变化？三、分析化学的作用＆地位•在科学的应用中占有显著的地位。称为科学和技术的眼睛。•认识”未知”的强有力手段•诺贝尔物理、化学奖中，有四分之一的项目与分析化学有关。8-2分析方法的分类(3)结构分析立体结构,结构与活性一、按分析任务分类(1)定性分析含何种元素，何种官能团(2)定量分析含量(4)形态分析物质的形态二、按分析对象分类无机分析Inorganicanalysis（元素、离子、化合物等）有机分析Organicanalysis（元素、官能团、结构）生化分析Biochemicalanalysis（蛋白质分析、氨基酸分析、核酸分析、糖类分析等）三、按测定原理化学分析法(常量组分)重量分析滴定分析：酸碱、络合、氧化还原、沉淀仪器分析法(微量组分)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、CE其他：质谱、电子能谱、免疫分析四、按分析时所需试样的量和操作方法不同方法样品重量样品体积常量方法半微量方法微量分析超微量分析0.1g0.01~0.1g0.1~10mg0.1mg10ml1~10ml0.01~1ml0.01ml半微量分析常量分析微量分析各种分析方法的试样用量根据被分析组分在试样中的相对含量将分析方法分为：分析方法被测组分含量常量组分分析1%微量组分分析0.01%-1%痕量组分分析0.01%5数据分析DataAnalysis12436样品制备SamplePreparation样品采集Sampling样品测定SampleAnalysis问题提出FormulationQuestion结果报告WritingReports8.3定量分析过程一、试样的采取（多点取样，然后将样品粉碎之后混合均匀，取少量作为试样，以使样品具有代表性）均匀有代表性符合实际FormconePouronapexFlattenReformconePouronapexFlattenReformcornPouronapexRepeatasoftenasnecessary固体取样：样品增量逐一混合示意图四分法缩分二、样品预处理Samplepre-treatment样品预处理的目的：使样品的状态和浓度适应所选择的分析技术样品预处理的依据：物质性质干扰情况（是否需要分离等）测定方法（是否需要富集等）样品预处理的原则：防止待测组分的损失避免引入干扰三、分析方法的选择和测定物质物质的性质组分的含量干扰情况分析方法准确度灵敏度选择性适用范围分析方法对于高含量组分的测定，一般采用滴定分析法和重量分析法；对于低含量组分的测定，一般采用灵敏度较高的仪器分析法。例1：石灰石中钙的测定常量成分(1%)，采用化学分析法（滴定分析法）石灰石中微量铁的测定微量成分(1%)，可采用分光光度法。四、分析结果的计算和数据处理及评价计算结果、获得数据的可信程度，分析报告8-4滴定分析概述滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到待测物质的溶液中，直到所滴加的试剂与待测物质按化学计量关系定量反应为止，然后根据试液的浓度和体积，通过定量关系计算待测物质含量的方法.一、滴定分析法定义及基本术语滴定管滴定剂被滴定溶液基本术语滴定：将滴定剂通过滴管滴入待测溶液中的过程滴定剂：浓度准确已知的试样溶液指示剂：滴定分析中能发生颜色改变而指示终点的试剂•滴定终点：滴定分析中指示剂发生颜色改变的那一点（实际）•化学计量点：滴定剂与待测溶液按化学计量关系反应完全的那一点（理论）滴定误差：滴定终点与化学计量点之间存在的误差。二、滴定分析对化学反应的要求4.有比较简便的方法确定反应终点1.反应定量完成3.反应速度快2.反应必须具有确定的化学计量关系三、滴定分析的特点及分类1、特点：简便、快速，适于常量分析；准确度高；应用广泛2、分类：酸碱滴定法－质子转移配位滴定法－生成配合物氧化还原滴定法－电子转移沉淀滴定法－生成沉淀1）按化学反应类型分类2）按滴定方式分类(1)直接滴定:符合滴定反应的条件例:强酸滴定强碱。(2)间接滴定：不能直接反应例：氧化还原法测定钙。(3)返滴定法：反应速率较慢或没有合适的指示剂(4)置换滴定法：不能定量反应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2：Ca2+CaC2O4沉淀H2SO4C2O42-KMnO4标液间接滴定返滴定法（剩余滴定法）先准确加入过量标准溶液，与试液中的待测物质进行反应，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：反应较慢或没有合适的指示剂例3：Al3++定过量EDTA标液剩余EDTAZn2+标液，EBT返滴定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置换滴定法例4：Na2S2O3+K2Cr2O7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四、标准溶液与基准物质1.概念标准溶液：浓度准确已知的溶液基准物质：能用于直接配制或标定标准溶液的物质2.对基准物质的要求:•a.试剂的组成与化学式相符:与化学式相符，含结晶水数量也相符•b.具有较大的摩尔质量:保证称量时有一定的重量•c.纯度高，性质稳定:＞99.9%,在空气中不吸湿、不氧化、不分解•d.试剂参加反应时，应按反应式定量进行，没有副反应标定HCl：Na2CO3；Na2B4O7·10H2O；标定NaOH：C6H4COOHCOOK；H2C2O4·2H2O；标定EDTA：CaCO3；ZnO；标定KMnO4：Na2C2O4；H2C2O4·2H2O；标定Na2S2O3：KBrO3；K2Cr2O7；标定AgNO3：NaCl。3.常用的基准物质４.标准溶液的配制方法1）.直接配制法：基准物质称量溶解定量转移至容量瓶稀释至刻度根据称量的质量和体积计算标准溶液的准确浓度在定量分析中，标准溶液的浓度常为0.05～0.2molL-1。化学分析中，常见用于直接配制标准溶液的基准物质有邻苯二甲酸氢钾、草酸、硼砂、Na2CO3、K2Cr2O7、As2O3、KIO3、KBrO3以及纯金属物质等。2）.间接配制法（标定法）标定法：利用基准物质确定溶液准确浓度第一步：配制近似浓度的溶液第二步：标准溶液的标定。５.标准溶液浓度的表示方法（1）物质的量浓度:单位体积溶液所含物质的量（2）滴定度：)()(11LmmolLmolVMmVnCBBBBBB或每mL标准溶液可滴定的或相当于可滴定的被测物质的质量，单位为g·mL-1或mg·mL-1。TA/B指每毫升滴定剂溶液相当于待测物的质量（A指标液，B指待测物）例5：THCl/NaOH=0.003001g/mL表示每1mLHCl标液可与0.003001gNaOH完全反应例6：用高锰酸钾标准溶液测定铁含量，其浓度用滴定度表示为：TKMnO4/Fe=0.005000g·mL-1即:表示1mLKMnO4标准溶液相当于0.005000gFe测定时，根据滴定所消耗的标准溶液体积，可方便地确定试样中铁的含量：gVTmmLVOCrKFeOCrKFeOCrK1075.050.21005000.0;50.21722722722/则：若在滴定中，五、滴定分析计算1.滴定分析计算依据化学计量数之比物质的量之比PtT+aA2.计算示例：A）直接滴定（涉及一个反应方程式）例7.标定浓度约为0.1mol·L-1HCl溶液，若需消耗HCl溶液20～30mL,问应称取多大质量范围的Na2CO3基准物?解：标定反应式：Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+C02HClCONa2132nnlHCHClCONaCONaVcMm32322132CONam=(1/2)×0.1×(20～30)×10-3×106.0=0.11～0.16g解：测定反应为：CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2ONaOH+HClNaCl+H2OnCaCO3==(1/2)nHClB）返滴定（涉及两个反应方程式）例8.称取0.5000g石灰石试样,准确加入50.00mL0.2084mol·L-1的HCl标准溶液,并缓慢加热使CaCO3与HCl作用完全后,再以0.2108mol·L-1NaOH标准溶液回滴剩余的HCl溶液,结果消耗NaOH溶液8.52mL,求试样中CaCO3的含量。mCaCO3/MCaCO3=(1/2)(cHClVHCl-cNaOHVNaOH)%100sCaCOCaCO33mmw=[(1/2)(cHClVHCl-cNaOHVNaOH)MCaCO3/mS]×100%=[(1/2)(0.2084×50.00-0.2108×8.52)×10-3×100.1/0.5000]×100%=86.32%C）间接滴定（涉及到多个反应方程式）例9.以KIO3为基准物标定Na2S2O3溶液。称取0.1500gKIO3与过量的KI作用，析出的碘用Na2S2O3溶液滴定，用去24.00mL。求此Na2S2O3溶液的浓度。解：1.KIO3与过量的KI反应析出I2：6H6IIO33I2+I-+3H2O23IIO31nn2.用Na2S2O3溶液滴定析出的I22232IO2S264OS2I2322OSI21nnKIO3与Na2S2O3物质的量的关系为：23223OSIIO6131nnn3232IOOS)(6)(MmcV1OSNaLmol1752.00.21400.2410001500.06322c总结定量分析方法的分类滴定分析概述定量分析方法的过程滴定分析法定义及基本术语滴定分析的特点及分类滴定分析对化学反应的要求标准溶液与基准物质滴定分析计算