第一章 定量化学分析概述

AnalyticalChemistry分析化学第1章定量分析一般过程概述AnalyticalChemistry分析化学§1.1分析问题的确定§1.2取样§1.3样品的处理§1.4测量§1.5计算与分析结果的表示教学内容AnalyticalChemistry分析化学定量分析的一般步骤2取样Sampling3样品处理Samplepretreatment4测定Determination5计算与评价CalculationandEvaluation1问题的确定StatementofProblemGeneralstatementProfessionalstatementSelectionofprocedurePlan,sampling,transportandstorageAnalyticalChemistry分析化学§1.1分析问题的确定StatementofProblemNatureofsample?Analyte?Ion?Molecules?Functiongroup?Quatitativeorquantitative?Howmuchobject(sample)?Matrixofcomposition?Singleormulti-component?Timeavailable?Samplesupplyrepeatedly?Destructionornon-destruction?Lookforacontinuoussystem?分析方案首选标准方法现场分析方法标准物质现场分析方法标准方法AnalyticalChemistry分析化学分析全过程示例（土壤油污染分析）步骤作用者内容提出问题客户地表下土壤层原油渗透确定分析的任务客户与分析者原油渗透污染面积多大确定分析程序分析者油的萃取、分离和定量测定取样分析者与客户取100g具有代表性的固体样品样品制备分析者混匀、二次取样、用CCl4萃取测量分析者GC分析法分析萃取液数据评价分析者对GC流出时间及峰高进行定性、定量结论分析者与样品量相关的GC值是否在允许限之下报告分析者向客户提出进一处理问题的方法AnalyticalChemistry分析化学§1.2取样Sampling取样：从待分析的对象（objectorbulkmatter)中取出用于分析用的少量物质。根据分析对象是气体、液体、或固体，采用不同的取样方法。在取样过程中，最重要的一点是要使分析试样具有代表性。（随机取样、周期取样、选择性取样（取证））AnalyticalChemistry分析化学取样Sampling注意：（1）组成分布均匀的试样方法：任意取一部分或稍加混合后取一部分。举例：金属材料的检测钢片样品：因金属的组成分布通常是均匀的，任意剪取一部分。钢锭和铸铁：因表面和内部的凝固时间不同，应采取在不同部位、不同深度、多孔取样，然后混合均匀。AnalyticalChemistry分析化学•（2）组成分布不均匀的试样对颗粒大小不均匀、成分混杂不齐、组成不均匀的样品，必须按一定的程序，自物料的各个部位，取出一定数量大小不同的颗粒。取出的份数越多，则样品的组成与所分析的物料的平均组成越接近。AnalyticalChemistry分析化学FormconePouronapexFlattenReformconePouronapexFlattenReformcornPouronapexRepeatasoftenasnecessary固体取样：样品增量逐一混合示意图AnalyticalChemistry分析化学试样制备：试样经过破碎、过筛、混匀、缩分后才能得到符合分析要求的试样。破碎分为粗碎、中碎和细碎甚至研磨。每次破碎后要使样品全部通过筛孔。缩分是使粉碎后的试样量逐步减少，采用四分法。AnalyticalChemistry分析化学2020/3/4分析试样制备方法(sampling)AnalyticalChemistry分析化学四分法缩分筛号（网目）筛孔直径(mm)筛号（网目）筛孔直径(mm)36.72800.17763.361000.149102.001200.125200.831400.105400.422000.074600.25标准筛的筛号及孔径的大小破碎与过筛重复进行直至全部过筛；筛孔的选择以样品处理的难易程度确定，二次取样的量由筛孔径确定。问题一次破碎、过筛后，需要缩分几次？AnalyticalChemistry分析化学取样最小量经验公式根据样品最大颗粒重量计算取样量的经验公式bWWs100maxWs:取样的最小重量(kg)；Wmax:最大颗粒的重量(kg)；b为比例系数，一般取值0.2。根据样品最大颗粒直径计算取样量的经验公式mQ:试样最小质量（kg）；k:缩分常数的经验值（一般取值0.05~1kg.mm-2）；d:试样的最大粒度（mm）mQ≥kd2AnalyticalChemistry分析化学采样与缩分试样量计算示例例：采集矿石样品，若试样的最大直径为10mm，k=0.2kg/mm2,则应采集多少试样？解：mQ≥kd2=0.2102=20(kg)例：有一样品mQ=20kg，k=0.2kg/mm2,用6号筛过筛,问应缩分几次？解：mQ≥kd2=0.23.362=2.26(kg)缩分1次剩余试样为200.5=10(kg)缩分3次剩余试样为200.53=2.5(kg)≥2.26，故缩分3次从分析成本考虑，样品量尽量少，从样品的代表性考虑，不能少于临界值mQ≥kd2AnalyticalChemistry分析化学定量化学分析一般采用湿法分析，通常要求将干燥好的试样分解后转移入溶液中，然后进行分离及测定。§1.3样品预处理Samplepre-treatmentAnalyticalChemistry分析化学样品预处理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（生物样品的有机分子或元素等）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AnalyticalChemistry分析化学•根据试样性质的不同，分解的方法亦不同。•*溶解法→无机试样•*熔融法→无机试样•*微波消解法→无机试样•*灰化法→有机试样AnalyticalChemistry分析化学溶解：水、酸、碱或混合酸作为溶剂水溶（例NH4SO4中含氮量的测定)酸溶（HCl,H2SO4,HNO3,HF等及混合酸分解金属、合金、矿石等）碱溶（例NaOH溶解铝合金分析Fe、Mn、Ni含量）一般顺序为：H2O→HCl→HNO3→碱溶法→王水还有硫酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸等。ENDAnalyticalChemistry分析化学熔融：将试样与固体熔剂混匀后置于特定材料制成的坩埚中，在高温下熔融，分解试样，再用水或酸浸取融块。•酸熔（K2S2O7、KHSO4熔解氧化物矿石）•碱熔（Na2CO3、NaOH、Na2O2溶解酸性矿物质）•K2S2O7及KHSO4为酸性熔剂，用石英或铂坩埚。Na2CO3，NaOH，Na2O2为碱性熔剂，用铁、银或刚玉坩埚。AnalyticalChemistry分析化学熔融示例铬铁矿Na2O2熔融水浸取CrO42-Fe、Mn氢氧化物沉淀高温分解，酸提取氧瓶燃烧法消解——测定有机物中的无机元素湿式消解：硝酸和硫酸混合物作为试剂干式灰化法AnalyticalChemistry分析化学消除干扰：当试样共存组分对待测组分的测定有干扰时掩蔽改变干扰物质的反应活性分离氧化还原掩蔽法配合掩蔽沉淀掩蔽酸碱掩蔽沉淀分离萃取分离色谱分离等富集：enrichment萃取富集吸附富集共沉淀富集AnalyticalChemistry分析化学§1.4测定determination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适用范围成本时间人力设备消耗品分析方法用户对分析结果的要求和对分析费用的承受度用户AnalyticalChemistry分析化学例：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。AnalyticalChemistry分析化学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。根据要求正确表示分析结果。对于测定结果及误差分布情况，应用统计学方法进行评价。§1.5计算与分析结果的表示mS、化学计量关系mB•mS样品质量•mB待测物质量计算Calculation：AnalyticalChemistry分析化学以元素形式的含量表示例：有机物或矿样中的Fe、Cu、C、H、O、P、N等以氧化物形式的含量表示例：矿石分析中Fe2O3、P2O5等以待测组分实际存在形式含量的表示例：含氮量测定：NH3,NO3-,N2O5,NO2-,N2O3待测组分的化学表示形式：AnalyticalChemistry分析化学待测组分含量的表示方法固体——质量分数SBBmmw例：Fe=0.5643或Fe=56.43%低含量：g/g,ng/g气体——体积百分数AnalyticalChemistry分析化学计算Calculation待测组分含量的表示方法液体物质的量浓度mol/L质量摩尔浓度mol/kg质量分数%（mB/mS)体积分数%（mB/Vs)摩尔分数（nB/nS)质量浓度mg/L,ng/L,g/L等AnalyticalChemistry分析化学作业1、有一批铁矿样，已知最大的粒度为20mm,k=0.2kg/mm2,（1）应最少取样多少？（2）样品经破碎、用6号筛（筛孔直径为3.36mm）过筛，并用四分法缩分后，得样品的最小量为多少？（3）应缩分几次？2、P27习题1AnalyticalChemistry分析化学思考题分析化学的一般程序？确定分析方法的依据是什么？取样的基本要求是什么？样品处理的基本要求是什么？