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1、分析化学概论,分析化学及其任务和作用,定义研究物质化学组成的分析方法及相关理论的 科学。 任务 定性分析：确定化学组成 定量分析：确定相对含量 结构分析：确定化学结构及对化学性质的影响作用 国民经济 科学研究,分析方法的分类,按研究对象 按任务 按测定原理 按试样用量和操作规模,按任务分定性分析定量分析结构分析,：鉴定组成 ：测定含量 ：研究结构,按对象分 无机分析有机分析,：鉴定组成和测定含量 ：官能团的分析和结构鉴定,按测定原理分 化学分析仪器分析,：重量分析，滴定分析：光学分析，电分析，色谱分析 MS，电子显微镜，x-射线分析,按规模分常量、半微量、微量、痕量分析（ppm、ppb、ppt
2、）,滴定分析法,定义： 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称为滴定分析法，也称为容量分析法。滴定： 将已知准确浓度的试剂溶液滴加到待测物质的溶液中的过程。,滴定分析的特点：,准确度高，相对误差一般在0.2%以下操作简便、快速仪器要求低，应用广泛分类：根据所利用的化学反应类型的不同分为酸碱滴 定法、配位滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法 等。,滴定分析的化学反应必须具备的条件：1、反应必须定量完成，这是定量计算的基础2、反应迅速3、具有合适的确定终点的方法滴定方式：
3、1、直接法：标液滴定待测物（基本）2、返滴定法（剩余滴定法、回滴定法） 3、置换滴定法：加入某种物质与待测组份发生反应而生成另外一种物质，用标液滴定该物质。,回滴定法：,置换滴定法：,标准溶液与基准物质,标准溶液：浓度准确已知的溶液（滴定液） 基准物质：能用于直接配制或标定标准溶液的物质对基准物质的要求： （1）试剂的组成与化学式完全相符 （2）具有较大的摩尔质量，减少称量误差 （3）纯度高，性质稳定,标准溶液的配制：,1、直接法： 直接定量溶解基准物质。 2、间接法： 标定法：用配制溶液滴定基准物质计算其准确浓度的方法，称为标定 比较法：用一种已知浓度的标液来确定另一种溶液的浓度的方法,标准
4、溶液浓度的表示方法：,物质量的浓度（摩尔浓度）:单位体积溶液所含物质的量。滴定度 TT/A ：指每毫升滴定剂溶液相当于待测物的质量（T 指标液，A指待测物）。 单位：g/ml或mg/ml,例： THCL / NAOH = 0.003001 g/mL表示每消耗 1 mL HCL 标液可与0.003001gNaOH完全反应标准溶液的校正因子（F）：表示滴定剂的实际浓度是规定浓度的多少倍。滴定液实际测得的浓度（mol/L） 校正因子 F滴定液的规定浓度（mol/L）,滴定分析的计算：,1、计算依据：（T：滴定液，A：待测物）化学计量数之比物质的量之比,2、计算公式： （1）滴定度的计算公式：,（2）
5、固体待测物的质量mA和滴定剂的关系：mA: 待测物的质量（单位：g）VT：消耗滴定剂的体积（单位：ml）CT：滴定剂的摩尔浓度（单位：mol/L）MA：待测物的摩尔质量（单位：g/mol）,（3）待测物百分含量的计算：称取试样 S 克，测得待测组分A的质量为mA 克，则待测组分的百分含量为：,例：某批葡萄糖酸钙（C12H22CaO14H2O）片，规格为0.5g， 现测定其含量。取20片精密称重：20.5678 g，研细，精密称 取粉末2.0652 g（约相当于葡萄糖酸钙1g），置100ml量瓶中 加水约50ml溶解微热使溶解，放冷至室温，加水至刻度，摇 匀，过滤，精取续滤液25ml，加水80m
6、l，加氢氧化钠试液 15ml，钙紫红素指示剂0.1g，用EDTA滴定液（0.05mol/L，F 1.012）滴定至溶液由紫色转变为纯蓝色。每1 mlEDTA滴 定液相当于22.42mg的C12H22CaO14H2O。消耗滴定液11.30ml。解： 平均片重（M）为 20.5678/201.028 g稀释倍数为 2.0652/10025 每g样品中葡萄糖酸钙的量 （A）： 22.4210-311.301.0122.0652/10025,每片中含葡萄糖酸钙的量：含葡萄糖酸钙的量相当于标示量的百分比：,酸碱滴定法,定义：以酸碱反应(水溶液中的质子转移) 为基础的定量分析法,酸碱平衡是酸碱滴 定法的基
7、础。,酸碱的定义：,电离理论：酸能电离出H+的物质碱电离出OH-的物质 电子理论：酸凡能接受电子的物质碱凡能给出电子的物质 质子理论：酸凡能给出质子的物质碱凡能接受质子的物质,酸碱反应的实质：,根据质子论的酸碱概念，酸碱反应的实质是质子的转移。而质子的转移是通过“溶剂合质子”来实现的。溶剂合质子是H+ 在溶剂中的存在形式。酸碱反应，就是比较物质之间夺取质子的能力。 酸碱的强度注意：讨论酸碱的性质和强度不能脱离该物质和溶剂的相互关系。,酸碱的强度：一般意义上的酸碱的强度是指在水溶液中的强度。常用平衡常数Ka和Kb来衡量。Ka（Kb）值越大，酸（碱）越强。注意：酸（碱）的强度和浓度是不同的概念。习
8、惯上用C表示酸或碱的分析浓度，用+或-表示溶液中 H+ 和 OH- 的平衡浓度。,酸碱指示剂,变色原理：酸碱指示剂（HIn）一般都是弱酸或弱碱，在溶液中电离：则： HIn 和In- 显不同的颜色， Kin一定，H+决定比值大小，影响溶液颜色。,HIn H + + In -,理论变色点：当酸式色和碱式色各占一半时，即：时，pHpKIn，称为理论变色点。 变色范围：当两种颜色的浓度之比在10倍或10倍以上时，我们只能看到浓度较大的那种颜色。所以只有当时，即 pH pKIn 1 时，我们能看到指示剂颜色的变化。这就是指示剂的变色范围。,讨论：1、变色点由KIn值决定。2、理论上的变色范围和实际的有出
9、入，人眼对不同颜色的敏感程度不同。溶液颜色由浅入深时，比较敏锐。3、指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐。,混合指示剂,在某些酸碱滴定中，pH突跃范围很窄，一般指示剂难以判断终点。混合指示剂 利用颜色互补原理，使终点颜色变化敏锐。混合指示剂组成：1指示剂+惰性染料例：甲基橙+靛蓝（紫色绿色） 2两种指示剂混合而成例：溴甲酚绿+甲基红（酒红色绿）,影响指示剂变色范围的因素,1、指示剂的用量 2、温度的影响 3、溶剂的影响（极性） 4、滴定程序,滴定突跃,pHlog +根据这个对数函数得出，pH值越接近中性时， 即+ 向低浓度方向发展时，+的浓度变化对pH值的影响越大。定义： 滴定到化学计量点附近
10、时，pH值发生突然的大的变化，称为滴定突跃。pH值突变的范围称为突跃范围。滴定突跃的指导作用： 它是选择指示剂的依据，变色范围全部或部分在滴定突跃范围内的指示剂可用来指示滴定终点。,滴定曲线：,以 0.1000 mol/LNaOH滴定20mL 0.1000 mol/LHCl 为例,整个滴定过程可以分解成四个阶段：1、滴定开始前 溶液的pH值等于盐酸的浓度：pHlog +log 10-11.02、滴定开始至化学计量点前 溶液的pH值取决于剩余的HCl的量和溶液的体积， 若滴入19.98 mlNaOH（化学计量点前0.1）： +（20.0019.98）/（20.00+19.98）0.10005.0
11、010-5 mol/L 所以 pHlog 5.0010-54.30,3、化学计量点时 溶液呈中性，即：+ OH-10-7mol/LpH7.00 4、化学计量点后 溶液的pH值取决于过量的NaOH的量和溶液的体 积，若滴入20.02mlNaOH（化学计量点后0.1）： OH- （20.0220.00）/（20.02+20.00）0.10005.0010-5 mol/L 所以 pH14log 5.0010-59.70,酚酞变色范围：pH8.010.0无色有色甲基橙变色范围：pH3.14.4红黄甲基红变色范围：pH4.46.2红黄,滴定误差,1、指示剂的误差：变色范围，用量 2、操作误差 3、滴定剂
12、浓度的影响 4、滴定体积的影响,非水滴定法,定义：在非水溶液中进行的滴定分析方法称为非水滴定法。 （注意：非水溶液指的是有机溶剂与不含水的无机溶剂。）,非水溶剂的分类：,1、质子性溶剂：具有较强的授受质子能力的溶剂 1)酸性溶剂：冰醋酸、丙酸2)碱性溶剂：乙二胺、液氨、乙醇胺3)两性溶剂：醇类 2、无质子溶剂：溶剂分子中无转移性质子的溶剂1)偶极亲质子性溶剂：腈类、二甲亚砜、吡啶2)惰性溶剂：笨、氯仿、二氧六环,非水溶剂的性质：,1、溶剂的离解性 2、溶剂的酸碱性 3、介电常数 4、均化效应和区分效应,酸碱非水滴定法,滴定液配制和使用的注意事项： （1）配制高氯酸滴定液时应注意防护。 （2）高
13、氯酸滴定液的含水量应在0.010.20之 间。 （3）测定供试品和标定时，应称量之后立即滴定。 （4）若滴定样品与标定高氯酸滴定液时的温差超过 10，则应重新标定，若未超过10，则要进行校 正：,（5）碱滴定液滴定操作时，应在密闭装置中进行。 防止溶剂和滴定液吸收空气中的二氧化碳和湿气 。 （6）配制甲醇钠滴定液时，应分次将金属钠投入甲 醇中。投入前应切除表面氧化层，并将煤油用滤纸 洗干。 （7）甲醇钠滴定液要注意防止滴定液溶剂的挥发。,氧化还原滴定法,定义：是以氧化还原反应为基础的一种滴定方法。分类（按氧化剂的名称命名）：碘量法、高锰酸钾法、溴量法、铈量法、重铬酸钾法、亚硝酸钠法。,氧化还原
14、反应,实质：电子由氧化剂转移到还原剂的反应特点：反应机制复杂，多步反应。反应速度慢。常伴有副反应，无明确计量关系。,电极电位,物质的氧化还原能力可以用有关电对的电极 电位表征。电对的电极电位越高，其氧化形的氧化能力越强（还原形的还原能力越弱）氧化剂 电对的电极电位越低，其还原形的还原能力越强（氧化形的氧化能力越弱）还原剂,影响氧化还原反应速度的因素：,1、氧化剂和还原剂的性质 2、反应物的浓度一般来说，增加反应物的浓度，能加快反应的速度。 3、溶液的温度通常温度每提高10，反应速度约可以提高23倍。 4、催化剂的作用正催化剂、负催化剂,氧化还原反应的指示剂,1、自身指示剂：滴定剂本身有很深的颜
15、色，稍微过量一点即可显示终点的到达。如高锰酸钾，碘。 2、特殊指示剂：能与氧化剂或还原剂作用产生特殊的颜色，利用这种特殊颜色的出现或消失指示终点。淀粉。 3、氧化还原指示剂：本身也是一种弱氧化剂或弱还原剂，其氧化形或还原形具有明显不同的颜色。选择原则：指示剂的变色电位范围应发生在滴定的电位突跃范围之内。,碘量法,定义：以碘作为氧化剂，或以碘化物作为还原剂，进行氧化还原滴定的方法。,电对反应 I2 + 2e 2I-,I3- + 2e 3 I-,I2 + I - I3- （助溶）,直接碘量法（用I2滴定液直接滴定氧化） ：酸度要求：pH小于9强酸性介质：I-发生氧化导致终点拖后；淀粉水解成糊精导致终点不敏锐 强碱性介质：I2发生歧化反应,I2 + OH- I- + IO3- + H2O（歧化反应）,4I-+O2 + 4H+ 2I2 + 2H2O（氧化反应）,间接碘量法（利用I2和Na2S2O3的反应）： 1、用Na2S2O3滴定I-被氧化成的I2，属于置换滴定。 2、还原物质与定过量的I2滴定液完全反应后，用Na2S2O3滴定液滴定剩余的I2 ，属于回滴定。 酸度要求：中性或弱酸性 强酸性介质：S2O32-发生分解；I-发生氧化。碱性介质： I-与S2O32-发生副反应，无计量关系,
