分析化学绪论

上一页返回退出1分析化学靳素荣上一页返回退出2分析化学§1绪论Introduction返回上一页返回退出3基本内容和重点要求了解分析化学的学科性质、任务、作用；定量分析方法分类；定量分析过程和分析结果的表示方法。有效数字及运算规则提高分析准确度的方法返回上一页返回退出4§1-1分析化学的任务和作用一、分析化学的任务二、分析化学的作用三、分析化学学习目的返回上一页返回退出5分析化学：是研究物质化学组成的表征和测量的科学。任务：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。对应于：定性分析（Qualitativeanalysis）定量分析（Quantitativeanalysis）结构分析（Structuralanalysis）一、分析化学的任务返回上一页返回退出6对象:气态、固态和液态的无机物和有机物要求：元素、化合物、原子团和有机官能团等的定性和定量分析及存在形式、化学结构等分析方法：化学分析法、仪器分析方法（物理化学法、物理方法）内容：定性分析、定量分析上一页返回退出7在化学学科本身的发展上；与化学有关的各科学领域，如材料科学、环境科学、能源科学、生命科学等，凡涉及化学现象，在其研究过程中必用到分析化学；分析化学在国民经济建设中，在生活实践中皆具有重要的实用价值；有科学技术和工业生产的“眼睛”之美誉。二、分析化学的作用返回上一页返回退出8三、分析化学学习目的掌握分析化学的基本原理和分析测定的方法，树立准确的”量”的概念；运用化学平衡理论，理论联系实际；正确掌握分析化学的基本操作；培养严谨、认真和实事求是的科学态度，训练科学研究素质。返回上一页返回退出9§1-2定量分析方法的分类及定量分析概述返回一、分析方法分类根据分析任务、分析对象、测定原理、操作方法和具体要求的不同分析方法分为多种上一页返回退出101.分析任务分类定性分析（qualitativeanalysis）鉴定物质由哪些元素、原子团、官能团或化合物组成。定量分析(quantitativeanalysis)测定物质中有关成分的含量。结构分析(structuralanalysis)研究物质的分子结构或晶体结构。返回上一页返回退出11{[Cu(en)2]2HPW9ⅥW2ⅤWⅣO40}2[Cu(en)2H2O]2·8H2O上一页返回退出12一维链结构上一页返回退出13晶胞堆积图上一页返回退出142.分析对象分类无机分析（Inorganicanalysis）无机物组成种类很多，通常鉴定试样是由哪些元素、离子、原子团或化合物组成。测定各成分的含量。有机分析（Organicanalysis）对象是有机物，组成元素主要是C、H、N、O、S等，但结构复杂，分析的重点是官能团分析和结构分析。返回上一页返回退出153.方法原理分类化学分析和仪器分析化学分析（Chemicalanalysis）以物质的化学反应为基础，分为滴定分析（或称为容量分析）和重量分析法两大类。返回上一页返回退出16化学分析法滴定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重量分析法挥发法（如CaCO3=CaO+CO2)沉淀法返回上一页返回退出17仪器分析（Instrumentalanalysis）以物质的物理和物理化学性质（光、电、热、磁、声）为基础，借助于特殊的仪器，形成各分支学科（光学、电化学、热、色谱、质谱分析法等）。上一页返回退出18仪器分析法光学分析法吸光光度法红外吸收光谱法紫外吸收光谱法发射光谱法原子吸收光谱法荧光分析法色谱法质谱法核磁共振波谱法等等电子探针和离子探针微区分析法电化学分析法电重量分析法电容量分析法极谱分析法电位分析法返回上一页返回退出194.试样用量分类方法试样质量试液体积常量分析半微量分析微量分析超微量分析0.1g0.01~0.1g0.1~10mg0.1mg10mL1~10mL0.01~1mL0.01mL区别于被测组分含量高低（质量分数的大小）：常量组分（1%）、微量组分（0.01%~1%）、痕量组分（0.01%）返回上一页返回退出205.分析要求分类例行分析（Routineanalysis）一般化验室对日常生产中的原材料或产品的分析，又称常规分析。仲裁分析（Arbitralanalysis）不同单位对分析结果有争议时，要求权威部门用指定的方法进行准确测定，进行裁判原分析结果是否正确的方法，也称裁判分析。仲裁分析对分析方法和结果准确度要求很高。返回上一页返回退出21二、定量分析的过程定量分析过程样品采集→储存、制备→称量→溶解（或分解）→方法选择→分离干扰物（掩蔽法）→分析测定→计算→报告处理上一页返回退出22三、定量分析结果的表示1.待测组分的化学表示形式2.待测组分含量的表示方法返回上一页返回退出231.待测组分的化学表示形式以待测组分实际存在形式的含量表示：NH3，NO3-，N2如实际存在形式不清楚，以氧化物或元素形式的含量表示：CaO、SO3、SiO2、Fe、Cu金属材料和有机分析，以元素的含量表示：Fe,Cu,Mn,W,C,H,O等以需要的组分的含量表示：水分(%)、灰分(%)返回上一页返回退出242.待测组分含量的表示方法固体试样：质量分数或百分含量；液体试样：物质的量浓度（mol·L-1）、质量分数、质量浓度（mg·L-1、g·L-1等）、体积分数、摩尔分数；气体试样：体积分数或mg·L-1等。sBBmmw返回上一页返回退出25分析化学发展趋势更高的灵敏度/更低的检测限更好的选择性/更少的基体干扰更高的准确度/更好的精密度更完善的多元素（分析物）同时检测能力更高的分析速度更高的自动化程度（接下）返回上一页返回退出26(接上)更完善可信的形态分析更小的样品量要求且实现微损或无损分析原位(insitu)，活体内(invivo)，实时(realtime)更大的应用范围，如遥测或特殊环境中的分析返回上一页返回退出27分析化学1.3定量分析误差及数据处理ErrorsandStatisticalTretmentofAnalyticalData上一页返回退出28基本内容和重点要求掌握定量分析中的误差掌握分析结果的数据处理方法掌握有效数字及其运算规则上一页返回退出29一、定量分析中的误差及产生的原因误差：分析结果与真实值之间的差值分析产生误差的原因和规律1.系统误差（可测误差）2.偶然误差（随机误差，未定误差）3.过失误差返回本身具有的客观存在的真实数据上一页返回退出301.系统误差（systematicerror）由某种固定原因造成，使测定结果系统地偏高或偏低，具有重复性、单向性、可校正。包括：方法误差、仪器误差、试剂误差、操作误差、主观误差等。可通过对照试验、空白试验、校准仪器等消除系统误差。返回上一页返回退出312.偶然误差（随机误差）（randomerror）由一些难以控制、无法避免的偶然因素造成，具有随机性、波动性、多次重复测定误差分布符合正态分布。可采用多次测定取平均值的方法减小偶然误差。误差：分析结果与真实值之间的差值由性质不同分为：系统误差偶然误差yx由图可见：1.x=,y最大，呈集中趋势对称，正负误差概率相等；2.小误差概率大，大误差概率小；y–概率x–测量结果–总体平均值返回上一页返回退出323.过失误差（grosserror）由分析者粗心大意、过失或差错造成。遵守操作规程，一丝不苟、耐心细致地进行操作，在学习过程中养成良好的实验习惯，完全可避免！返回上一页返回退出33准确度、精密度、误差和偏差1.基本概念2.准确度的量度3.精密度的量度4.准确度和精密度的关系返回上一页返回退出341.基本概念准确度（accuracy）分析结果与真实值相接近的程度，说明分析结果的可靠性，用误差来衡量。精密度（precision）在相同条件下，几次平行测定，分析结果相互接近的程度，即重复性或再现性（repeatabilityorreproducibility），用偏差来衡量。返回上一页返回退出352.准确度的量度误差（error）绝对误差Ea：相对误差Er：%100%100TTTarxxxxEETaxxE返回测定值真实值正值或负值正值或负值上一页返回退出36例1同样的绝对误差，当被测定的量较大时，相对误差就比较小，测定的准确度也就比较高。用相对误差表示测定结果的准确度更确切些。x/gxT/gEa/gEr/%1.63801.6381-0.0001-0.0060.16370.1638-0.0001-0.06返回上一页返回退出373.精密度的量度偏差（deviation）绝对偏差di：平均偏差：相对平均偏差：xxdii)0(1niid注：dnddddn21%100xddr返回正值或负值上一页返回退出38标准偏差当n﹤20时，标准偏差s：相对标准偏差RSD或变异系数CV：1)(2nxxs%100xsRSD返回自由度上一页返回退出39例题x10.48%10.37%10.47%10.43%10.40%0.05%0.06%0.04%0.00%0.03%%43.10xid%18.0id%44.0%100%046.01%35.0%100%036.02xsRSDndsxddnddiri返回上一页返回退出40例题两组数据比较ds+0.3，-0.2，-0.4，+0.2，+0.1，+0.4，0.0，-0.3，+0.2，-0.30.240.280.0，+0.1，-0.7，+0.2，-0.1，-0.2，+0.5，-0.2，+0.3，+0.10.240.33d返回用标准偏差衡量数据的分散程度比平均偏差更恰当。上一页返回退出414.准确度和精密度关系返回结论：精密度是保证准确度的先决条件！二者均好精密度好(有系统误差）二者皆不好？？？？甲乙丙真值24.05%24.15%24.25%24.35%24.45%丁上一页返回退出42例题判断正误只有在消除了系统误差以后，精密度高的分析结果才是既精密又准确的。返回上一页返回退出43提高分析结果准确度－－减免误差的方法一、减少系统误差的方法对照实验：用已知结果的标样代替试样。检查试剂是否失效、反应条件是否控制正确。空白实验：不加试样（蒸馏水替），同样方法测定，检验试剂或蒸馏水是否含有被测物质。仪器校正方法校正上一页返回退出44二、减少偶然误差细心操作增加测定次数（消除系统误差后）：一般为3－4次。上一页返回退出45三、减小测量误差称量时不应小于0.2g.0.0002/0.2×100%=0.1%滴定分析时体积大于20mL0.02/20×100%=0.1%上一页返回退出461.4分析结果的数据处理返回一、可疑数据的取舍二、有效数字三、有效数字的位数四、有效数字修约规则五、有效数字的运算规则上一页返回退出47可疑数据的取舍Grubbs法、Q检验法Q检验法：10次以内由小到大排列x1,x2…xn若x1为可疑值时，若xn为可疑值时,若Q计算Q0.90则弃去可疑值，反之保留（Q值表）211nxxQxx计算＝11nnnxxQxx计算＝极差上一页返回退出48有效数字及运算规则一、有效数字（significantfigures)1.有效数字：指实际上能够测量到的数字，即一个数据中所有的确定数字再加一位不定数字。如：分析天平称量，5.1234g，前面四位都是确定的，最后一位“4”是不确定的，为5位有效数字。如用台秤，应记为5.1g。如20.00mL,表示从滴定管中放出的体积，20mL用量筒量取的体积。保留原则：有效数字最后一位数字是可疑数字。返回上一页返回退出49“0”在数据中不同位置所起的作用不同，如：0.578g3位有效数字20.30mL4位有效数字0.02100mol·L－14位有效数字pH=11.20（[H+]=6.3×