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1、02:19:53,1.1 分析化学的任务和作用,1.2 分析化学的分类,1.3 定量分析过程,1.4 滴定分析概述,第一章 分析化学概论,02:19:53,1.1 分析化学的任务与作用,地位： IUPAC国际分析科学会议主席E.NIKI教授所说，21世纪是光明还是黑暗取决于人类在能源与资源科学、信息科学、生命科学与环境科学四大领域的进步，而取得这些领域进步的关键问题主要依赖于分析科学。,定义： 分析化学是研究物质的化学组成、测量各组成的含量、表征物质的化学结构和形态，并在时空范畴内跟踪其变化的各种分析方法及其相关理论的一门科学。,02:19:53,一.分析化学的任务,确定物质的组成 定性分析
2、测量各组成含量 定量分析 表征物质的结构、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：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？ 生物大分子结构与功能的关系？,02:19:53,二. 分析化学的作用,工业生产: 生产过程质量控制、原材料和成品检验（眼睛）； 经济贸易：进出口商品质量控制（孔雀绿、苏丹红等）； 国防建设：新材料、新能源开发（原子弹、神七）； 资源开发：地质和采矿勘探； 环境保护：大气、水质和土壤监测； 生命科学：临床诊断、病理研究、基因序列，基因缺陷； 医药科学：新药筛选
3、，天然药物的有效成分与结构； 法律执行： DNA技术，物证鉴定； 宇宙开发：登陆月球、火星、土星后探测分析 ； 食品科学：农药残留, 食品的营养成分；,02:19:53,医学与分析化学,1)肉毒杆菌毒素：迄今最毒的致死毒素，成人致死量仅需一亿分之七克(70ng)，有7种不同免疫型体。 2)硒与白内障: 营养需要范围为110-7 210-6；达到310-6 110-5将引起慢性中毒；超过110-5会引起急性中毒，以致突然死亡。人视网膜含硒量7g正常。 3)碘盐:黑龙江省集贤村，1000多人约200个傻子，饮用水、土壤严重缺碘所致。 4)拿破仑死因：头发分析(中子活化、荧光)，As、Pb含量特高，
4、中毒而死（侍者所为）。,02:19:53,国家重大科技专项 “食品安全关键技术”（18个课题）,课题01：食品安全检测实验室质量控制规范研究； 课题02：农药残留检测技术； 课题03：兽药残留检测技术； 课题04：重要有机污染物的痕量与超痕量检测技术； 课题05：生物毒素和常见毒物检测技术； 课题06：食品添加剂、饲料添加剂和违禁化学品检测技术； 课题07：食品中主要人兽共患疾病及植物疫疾病病原体检测技术； 课题08：全国食品污染监控体系研究； 课题09：食源性疾病的检测技术； 课题10：进出口食品安全监测与预警系统研究,02:19:53,三 分析化学发展过程,第三次变革：分析化学发展为分析科
5、学（信息时代来临） 1980年英国曼彻斯特大学设立 “仪器制造学与分析科学系” 1994年痕量分析改为分析科学学报，国内陕西师范大学、 西北大学、南京大学和武汉大学成立分析科学研究所。,第二次变革：仪器分析的迅速发展（物理学和电子学发展） 1952年 Martin发明了分配色谱法获诺贝尔化学奖； 1959年 Heyrovsky发明极谱法获诺贝尔化学奖,第一次变革：由一门技术变为一门科学（四大平衡理论发展） 1841年 Fresenius出版定性分析和定量分析; 1862年 Fresenius出版了第一本分析化学杂志； 1874年 英国Analyst问世； 1885年 Mohr出版了化学分析滴定
6、法专论; 1887年 美国Anal Chem诞生； 1894年 Ostward 出版了分析化学基础,02:19:53,四. 现代分析化学学科发展趋势及特点,02:19:53,国家自然科学基金分析化学学科优先资助领域 1.高选择性的简便、准确、灵敏的分子识别方法; 2.痕量活性物质及自由基在体、原位、实时分析; 3.单细胞、单分子、单原子检测分析; 4.手性化合物的分离分析; 5.多元、多维的联合分离分析及数据处理技术; 6.环境中痕量化学物质的表面、结构与形态分析; 7.生物体内重要化学信息物质的分析; 8.芯片分析化学及分析仪器微型化.,02:19:53,1.2 分析化学的分类,一. 根据分
7、析对象分类 无机分析 Inorganic analysis 有机分析 Organic analysis 药物分析 Pharmacological analysis 水质分析 Water analysis 食品分析 Food analysis 元素分析 Elemental analysis 工业分析 Industrial analysis 法庭分析 Forensic analysis ,02:19:53,二. 按试样量大小： 固体试样质量(mg) 液体试样体积(mL) 常量 100 10 半微量 10100 110 微量 10 1,三.按待测组分含量： 常量组分 (1%) 微量组分 (0.01-
8、1%) 痕量组分 (0.01%),02:19:53,四. 根据作用分类 例行分析 Routine analysis 仲裁分析 Referee analysis,五. 根据测量原理分类,仪器分析 Instrumental analysis 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、电流、极谱； 色谱法：柱、纸、薄层、GC、HPLC； 其他：MS、电子能谱、活化分析、免疫分析,化学分析 Chemical analysis 重量分析； 滴定分析: 酸碱、络合、氧化还原、沉淀；,02:19:53,1.3 定量分析过程,取样 样品处理 消
9、除干扰 测定 计算,均匀 有代表性 符合实际 妥善保存,溶解 熔融 消解 灰化,掩蔽 分离,常量组分 (1%,化学法) 微量组分 (1%,仪器法),结果表达方式 离群值取舍 准确度检验 精密度检验,02:19:53,一.取样 Sampling,从待分析的对象中取出用于分析用的少量物质 基本要求：代表性（随机取样）,注意：,分析方法、对分析结果的要求等,02:19:53,问题： 应取多少样品？ 如何进行二次取样？,02:19:53,取样最小量经验公式,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 1 kg/mm2 ）；d: 试样
10、的最大粒度（mm）,mQ kd 2,例1：采集矿石样品，若试样的最大直径为10 mm， k =0.2 kg/mm2, 则应采集多少试样？,解： mQ kd 2 = 0.2 10 2 = 20 (kg),02:19:53,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分,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。,02:19:53,例2： 有一样品 m = 20 kg ， k =0.2 kg / mm2, 用6目筛过筛, 问应缩分几次？,解： mQ kd 2 = 0.2 3.36 2 = 2.26 (kg) 缩分1次剩余试样为20 0
11、.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，从分析误差考虑，不能少于临界值 mQ kd 2,02:19:53,二 样品预处理 Sample pre-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： 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,Solid liquid, enrichment , dilution, etc.,02:19:53,三 试样分解：溶解和熔融,1 溶解： 水溶
12、：NH4SO4中含氮量的测定； 酸溶 HCl: 氢以前金属，碱性氧化物及弱酸盐； HNO3：强氧化性，溶铁矿样时，破坏硫化物和碳化物 H2SO4 ：强氧化性和脱水能力，分解有机物 ，冒白烟 （338oC)除低沸点酸（ HCl 、 HNO3 、 HF ）； H3PO4 ：络合能力强，溶合金钢和难溶矿样； HClO4 ：强氧化性，冒白烟（203oC)可除低沸点酸， 易爆炸（加入前先除有机物和还原剂） HF ：络合能力强，用混合酸分解硅酸盐（铂金坩埚）； 碱溶：NaOH溶解铝合金分析Fe、Mn、Ni，As2O3测定,02:19:53,2 熔融（试样与固体熔剂高温分解，再用水或酸浸取至溶液） 1） 酸
13、熔（K2S2O7、KHSO4、V2O5熔解氧化物矿石） 如：灼烧过的Fe2O3, Al2O3不溶于酸，但能熔于K2S2O7； 2）碱熔（Na2CO3、NaOH、Na2O2溶解酸性矿物质） 如： Na2CO3常用于分解硅酸盐（刚玉坩埚）； 3）半熔法（烧结法） 低温熔融，对坩埚侵蚀小。,02:19:53,四 消除干扰：(p334-369),掩蔽,分离,富集,02:19:53,五 测定 determination,分析方法,02:19:53,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。,02:19:53,1.4
14、 滴定分析概述,1.4.1 滴定分析法 (titrimetric determination) 用滴定管将标准溶液滴加到待测物的溶液中，通过指示剂指示滴定终点的到达，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，算出待测组分的含量。 传统分析方法； 适用于常量分析； 特点：简单、准确、费用低,02:19:53,基本术语,标准溶液( standard solution) 基准物质( primary standard ) 化学计量点( stoichiometric point)：定量完成化学反应 指示剂( indicator)：颜色变化 滴定曲线( titration curve) 滴定终点( end poi
15、nt) 终点误差( end point error) 滴定终点(ep)与化学计量点(sp)不一定能恰好重合，存在很小的差别，由此而引起的误差称为终点误差。,02:19:53,1.4.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件,一. 滴定分析法分类 1. 按照化学反应分类 (1) 酸碱滴定法(中和法)： 以质子传递反应为基础。 H+ B- HB (2) 沉淀滴定法（容量沉淀法）；以沉淀反应为基础。 Ag+ Cl- AgC1 (3) 配位滴定法（络合滴定法）：以配位反应为基础。 M2+ Y4- MY2 - (4) 氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基础。 MnO4 - + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+
16、 + 5Fe3+ + 4H2O,02:19:53,2. 按滴定方式分类：,(1)直接滴定 例: 强酸滴定强碱。 (2)间接滴定,例氧化还原法测定钙。 Ca2+ CaC2O4 H2C2O4(KMnO4滴定) (3)返滴定法,例配位滴定法测定铝。 反应慢或反应物是固体，或没有合适指示剂 (4)置换滴定法，例：AlY AlF62- + Y4- ZnY 无确定化学计量关系或反应完全程度不够,02:19:53,二. 滴定分析对化学反应的要求,1.反应按一定的反应式定量完成 2.反应速率快 3.有比较简便的方法确定反应终点（指示剂） 满足以上条件可进行直接滴定，否则： 不满足（1）时：采用间接法，如碘量法； 不满足（2）时：采用反滴定法,如配位滴定测定铝； 不满足（3）时：采用其他方法，如电位滴定。也可采用反滴定法,
