分析化学(第1-2章)

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1、分 析 化 学 Analytical Chemistry主讲： 李田霞 Teachers open the door,but it is up to you to enter.To our students,whose enthusiasm and curiosity have often inspired us,and whose questions have sometimes taught us.第一章 分析化学概论 An Outline to Analytical Chemistry一、何为分析化学what is analytical chemistryl是门研究物质组成、结构及相关方

2、法的科学 。l l目的是确定物质的成分、含量、结构、形态 、构象、形貌等。 l内容为发展和应用各种理论、方法、仪器获 取物质的成分、含量、结构、形态及相关功 能信息。如：l 矿石中含有哪些元素，各元素的含量为多少 ；（光谱及化学分析方法等）l 药物中有效成份的分子结构（多指有机物） ；（波谱分析法）l 元素存在形态（Cr（VI）or Cr(IIV）；l 蛋白质/DNA的三级结构；（波谱）l 表面形貌（微观）；（电镜等）传感器对亚硝酸根、乙醇、葡萄糖的计时电流响应 及酚类的气相色谱图二、分析方法分类classification of methodsl定性分析、定量分析和结构分析（ qualita

3、tive, quantitative and structure analysis）l定性分析鉴定物质由哪些元素、原子 团或化合物所组成；l定量分析确定物质中有关成分的含量 ；l结构分析测定的分子结构、晶体结构 或综合形态等。l化学分析和仪器分析（chemical analysis and instrumental analysis）l化学分析定性分析和定量分析（基 于物质间化学反应的检测方法）l仪器分析各类仪器方法（基于物质 物理化学性质建立的分析方法）l常量分析、半微量分析、微量分析和超 微量分析（macro, semimicro, micro and ultramicro analysi

4、s）l常量分析含量1% 或 m0.1gl半微量 0.011 或 10mg99.9%）l稳定性好l参与反应时能定量进行，没有副反应 六、基准物质与标准溶液 primary standard substance实验室常用试剂分类级别 1级 2级 3级 生化试剂 中文名 优级纯 分析纯 化学纯 英文标志 GR AR CP BR 标签颜色 绿 红 蓝 咖啡色l标准溶液已知准确浓度的溶液l直接配制法：准确称取一定量基准物质，溶 解后配成一定体积的溶液primary standardl标定配制法：用已知浓度的溶液或基准物质 将未知浓度溶液的浓度测定出来，并且以它 作为标准溶液second standard

5、 * l* 用于配制这种标准溶液的物质纯度也应比 较高l溶液浓度表示l不考虑反应l如： cHCl = nHCl/V l cKMnO4 = nKMnO4/V (molL-1)l考虑反应情况l如：Cr2O72- +Fe2+H+ Fe3+ +Cr3+ H2Ol c (K2Cr2O7) = 0.02000mol/L l c(1/6K2Cr2O7) = 0.1200mol/LlA. 滴定分析特点l基于化学反应而建立的分析方法l以滴加的方式进行测定l观察指示剂颜色变化确定反应是否完全 l适合于常量组分的测定（1%）l准确度高、精密度较好、简便快速七、滴定分析法简介brief introduction of

6、 titrimetry常用滴定分析仪器容量瓶吸量管锥形瓶移液管酸式滴定管烧杯量筒容 量 仪 器l滴定剂、化学计量点（sp）、滴定终点（ep ）l终点误差（Et）lB. 滴定分析对化学反应的要求la. 有确定的反应计量关系lb. 反应要完全（即定量进行）99.9%lc. 反应速度足够快 ld. 有合适的终点指示方法l满足这几个条件即可直接用标准溶液滴定被 测溶液直接滴定法；若不满足这些条件，可通过一些化学反应后使其符合这些条件 ，根据反应的区别，分别把它叫成相应的滴 定方法。lC. 滴定方式la. 直接滴定法：直接用标准溶液滴定被 测溶液lb. 返滴定法：往被测溶液中加入过量的 标准溶液，待其反

7、应完全后，用另一标 准溶液滴定过量的部分。le.g. lAl3+ + EDTA Al-EDTAlEDTA(多余部分) + Cu2+ Cu-EDTAlc. 置换滴定法：将不能直接滴定的物质 ，通过加入合适试剂使其与被测物反应 而定量产生另一种可被滴定的物质，然 后用标准溶液进行滴定。le.g.lAg+ + Ni(CN)4 Ag(CN)2 + Ni2+ lNi2+ + Y NiYle.g.重铬酸钾(K2Cr2O7)标定硫代硫酸钠（Na2S2O3） 溶液时，S2O32-会部分被氧化成SO42-和S4O62-，反应无化学计量关系，导致不能直接标定，因此采取在 酸性重铬酸钾溶液中加入过量碘化钾(KI)，

8、定量析出 I2，再用Na2S2O3标准溶液滴定I2，反应为 Cr2O72-+ 6I-+ 14H+ 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O I2 +2S2O32- 2I-+ S4O62- ld. 间接滴定法： 通过定量化学反应使 不能与滴定剂直接反应的物质与可被滴 定的物质关联起来，以实现其定量测定 。lCa2+ + C2O42- CaC2O4 lCaC2O4 + H+ Ca2+ + H2C2O4lH2C2O4 + MnO4- Mn2+ + H2O + CO2lCu2+ + I- CuI + I2 lI2 + S2O32- I- + S4O62-lD. 滴定分析结果的表示l根据化学反应计量关系计算

9、l如 2MnO4-+5H2O2+6H+l 2Mn2+2H2O+5O2 l n(KMnO4)=2/5 n(H2O2)l根据反应物基元数相同来计算l确定反应的基本单元：l c(1/5KMnO4)， c(1/2H2O2)l n(1/5KMnO4) = n(1/2H2O2)TA/T 每毫升标准溶液相当于被测物质的质量。其中，T、A分别是标准溶液中的溶质、待测物质的化学式 。 因此滴定度可表示为：T A/T = mA / VB （单位：g/mL或 mg/mL） 或 mA = T A/TVTe.g.测定工业用纯碱Na2CO3的含量，称取0.2560g试样，用0.2000mol/L HCl标准溶液滴定。若终

10、点时消耗HCl溶液22.93mL，问该HCl溶液对Na2CO3的滴定度是多少？解 滴定到终点时 ，故有因为 所以 E. 滴定分析中的计算e.g.已知 H2SO4标准溶液的浓度为0.05020 mol/L，用此溶液滴 定未知浓度的 NaOH溶液20.00mL，用去20.84mL，试计算 NaOH溶液的浓度。 解：e.g.现有HCl溶液(0.09760mol/L) 4800mL，欲使其浓度为0.1000 mol/L，问应加入HCl溶液(0.5000mol/L)多少毫升？解：设应加入HCl溶液(0.5000mol/L)V毫升，则e.g.现有0.2500mol/L NaOH溶液500.0mL，欲使其浓

11、度稀释为 0.1000mol/L，应加多少水？ 解：设应加水VmL，根据稀释前后物质的量相等的原则，有 e.g.用容量瓶配制0.1000mol/L的K2Cr2O7 标准溶液500.0mL，问 应称取基准物质K2Cr2O7 多少克？ 解：e.g.称取邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）基准物质0.4568g，标定NaOH溶液，终点时用去此NaOH溶液22.26mL，求NaOH溶液浓度。 解：标定反应为e.g.用Na2CO3标定HCl溶液，若欲使滴定时用去HCl (0.2 mol/L) 溶液2025mL，求应称取基准物Na2CO3的质量范围。 解：标定反应为e.g.测定医学用Na2CO3的含量，称取

12、试样0.1230g，溶解后用 0.1006 mol/L的HCl标准溶液滴定，终点时消耗该HCl标准溶液 23.00mL，求试样中Na2CO3的质量分数。 解 ：e.g.测定食醋中HAc的含量。取食醋10.00 mL于锥形瓶中，用0.1064 mol/L NaOH滴定至终点，消耗NaOH 18.45 mL，求食醋中HAc的含量(g/L)。解：lHAc+NaOHNaAc+H2Oln(HAc)=n(NaOH)l(HAc)=n(HAc)MHAc/VHAcl=n(NaOH)MHAc/VHAcl=0.106418.4510-360.02/(10.0010-3)l=11.78 (g/L)e.g.称取0.42

13、07g石灰石，用酸分解后沉淀为CaC2O4，过滤并洗 净，再用H2SO4溶解，用0.01916 mol/L KMnO4溶液滴定至终点 ，耗去体积43.08mL，计算石灰石中CaO的质量分数。( MCaO= 56.08) 解 ：Ca2+ + C2O42- = Ca C2O4 CaC2O4 + H2SO4 = CaSO4 + H2C2O45C2O42- + 2MnO4- + 16H+ = 2Mn2+ + 10 CO2 + 8H2O从反应式可知 5 CaO 5CaC2O4 5 H2C2O4 2MnO4- ，即Questions & Problemsl1、基准物碳酸钠和硼砂都可标定HCl的浓度 。你认

14、为选择哪种更好？Why?l2、若将H2C2O42H2O基准物质不密封，长期 置于放有干燥剂的干燥器中，用它标定 NaOH溶液的浓度时，结果是偏高、偏低、 还是无影响？第二章 试样的采集与制备 Sampling & Preparation1.试样的采集方法methods for sampling固体试样 lA 采样点确定l随机法(random sampling)l如产品抽样检查/大批物料的抽样l代表性好，但要求采用样点多，因此成 本高，且较难真正做到随机或盲采土壤，矿石，工业 废碴，工农业固态 产品等l判断法(judgmental sampling)l根据被测组分在物料中的分布信息，有 选择地采

15、样l如研究有机毒素在鱼体内的生物累积作 用，不宜选太小或已死的鱼l系统法(systematic sampling)l按一定方式布点采样l系统-判断法(systemic-judgemental sampling)l如工业废水对土壤的污染调查，可采用 此法布点采样l就便法(convenience sampling)l利用已有的便利点采样l现场采样 (in situ sampling)l如生产流水线的在线监测/无损检测lB 采样单元数l 与对采样准确度的要求有关与物料组成的不均匀性和颗粒大小、分散程度有 关lC 试样采取量l一般可按切乔特公式估算lQKd2lQ：采集平均试样的最小质量(kg)；ld：试样中最大颗粒直径(mm)；lK：反映物料特性的缩分系数 (0.05-1 )lD 采样方法l采样器取l钻孔取样l锯等l捡取l*现场采样分析l*二次采样液体试样lA 采样方法l用瓶子取l取样管取样l lB 采样数l一个样 (均匀液体,体积较小)l多个