演示文稿第十四章节定量分析过程

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1、分析化学,高职高专化学教材编写组 编,（第四版）,第十四章 定量分析过程,“十二五”职业教育国家规划教材,主要内容,第一节 分析试样的采取和制备 第二节 试样的分解 第三节 干扰组分的分离方法 第四节 测定方法的选择原则 第五节 复杂物质分析示例硅酸盐的分析,学习目标,知识目标： 了解分析试样的采取与制备方法。 了解定量分析中常用溶（熔）剂的性质和溶（熔）解对象，无机试样和有机试样的分解方法。 了解干扰产生的原因，消除干扰的要求和常用方法。 了解沉淀分离法、溶剂萃取分离法的原理。 理解离子交换分离法的原理，了解离子交换分离技术和应用。,能力目标 能正确采取与制备分析试样。 选择合适的分离方法，

2、消除试样中共存组分。 能正确选择分离方法。,定量分析主要分为以下几个过程： (1) 分析试样的采取与制备； (2) 试样的分解； (3) 干扰组分的分离； (4) 测定方法的选择； (5) 分析结果的计算及数据处理等。,在实际分析工作中，试样是多种多样的，对试样的预处理、干扰组分的分离和分析测定方法的选择也各不相同，因此需要对分析过程有比较全面的了解，综合运用已学习的分析方法，才能承担分析检测任务，为生产提供及时而准确的数据。,进行物质定量分析，首先要保证所取试样具有代表性。忽略了试样的代表性，则无论分析做得如何认真、仔细也是无意义的，甚至是有害的。因此，慎重地审查试样的来源，并用正确的方法采

3、取具有代表性的试样，其重要意义不低于进行准确分析时所要注意的其它环节。,分析试样多种多样，但按组分在试样中分布情况可分为两类：组成分布比较均匀、组成分布不均匀。,第一节 分析试样的采取与制备,一、组成分布比较均匀的试样采取,二、组成分布不均匀的试样采取,金属试样、水样、液体与气体试样及某些组成均匀的化工产品，任取一部分或稍加搅匀即可。,矿石、煤炭、土壤等组成不均匀试样，需按一定程序，从不同部位、采取一定数量的试样。,m 采取平均试样的最低质量（kg）； d 试样中最大颗粒的直径（mm）； K、a 经验常数，根据物料的均匀程度和易破碎程度而定。K取0.020.15，a取1.82.5。,采样公式：

4、,三、分析试样的制备,1. 破碎,2. 缩分四分法,粗碎：颚式破碎机粉碎，46目筛 中碎：盘式破碎机磨碎，20目筛 细碎：盘式破碎机磨碎，全部通过筛孔，100200目筛,四. 试样采取与制备时应注意的事项,必须保证试样不受污染。 过筛时，未通过筛孔者绝不能丢弃，必须反复破碎或研磨，直至全部过筛。 制备好的试样应立即装袋或置于试样瓶中，编号、干燥、避光保存。,一、无机物的分解方法,1.溶解法,简单快速，是分解试样的首选方法。溶剂首选水，不溶于水时用酸或碱。,第二节 试样的分解,（1）HCl 强酸,主要用于溶解弱酸盐，某些氧化物，某些硫化物和比氢更活泼的金属等。 加入H2O2或Br2后具有氧化性，

5、可用于溶解铜合金和硫化物矿石等，并可同时破坏试样中的有机物。 在密封增压条件下升高温度，可以溶解灼烧过的Al2O3，BeO，SnO2以及某些硅酸盐等。,可溶解不溶于HCl的金属。 Au，Pt，Nb，Ta，Zr等不溶解，Fe、Al和Cr因表面钝化不能进一步溶解，Sb，Sn，W与HNO3反应后生成不溶性酸。 绝大多数硫化物可以用HNO3溶解。 若试样中有机物干扰分析，可加浓HNO3并加热使之氧化除去。,（2）HNO3强酸强氧化性,王水: 盐酸+硝酸=3+1,（3）H2SO4 氧化性强酸,可在高温下分解矿石，沸点高，338，加热蒸发到冒SO3白烟时，可除去低沸点的HCl、HNO3、HF、H2O等。,

6、在分解试样的同时，可将组分氧化成高价态。 多数高氯酸盐不溶于水，主要用于溶解铁合金 加热蒸发至冒白烟（沸点203）时，也可除去低沸点酸，所得残渣加水后很易溶解。,（4）HClO4,（5）HF,主要用于分解硅酸盐及含硅化合物，与硫酸混合使用。 用铂皿或聚四氟乙烯等塑料容器。 注意避免与皮肤接触。,使用HClO4时应注意安全，一般用HClO4和HNO3 的混合物分解有机物。,热的浓H3PO4具有很强的配位能力，可分解合金钢和难溶矿物。 单独使用H3PO4分解试样操作要领不易掌握，常与H2SO4同时使用。 在钢铁分析中，常用来分解某些合金钢试样。在硅酸盐分析中，常用来分解水泥生料。,（6）H3PO4

7、,（7）NaOH,用来分解铝、铝合金及某些酸性氧化物。 用银或聚四氟乙烯等塑料容器。,在熔剂熔融的高温条件下分解试样，通过反应使被测组分转化为能溶于水或酸的形式，在用水或酸浸取时，定量地进入溶液。 熔融法一般用来分解那些难溶解的试样。 熔融时应该选择合适的坩埚，并避免使用不必要的高温。,2. 熔融法,碳酸钠铂坩埚 过氧化钠镍或铁坩埚,无机物的分解方法,（1）酸熔法,常用的酸性熔剂有K2S2O7或KHSO4，与中性或碱性氧化物作用生成可溶性硫酸盐。如分解金红石：,其他如Al2O3、Cr2O3 、ZrO2、钛铁矿、耐火材料也可用酸熔法。,用来分解酸性氧化物、酸不溶性残渣等。 Na2CO3 或K2C

8、O3 ：常用于分解硅酸盐，氧化物，磷酸盐和硫酸盐等。 NaOH或NaOH：常用于分解硅酸盐，铝土矿、粘土等。用NaOH熔融时，通常采用铁镍或银坩埚。 Na2O2：强氧化剂熔剂，又是强碱性熔剂，常用于分解难溶解的硫化物，Fe，Ni，Cr，Mo，W的合金和Cr，Sn，Zr的矿石等。,（2）碱熔法,将试样同熔剂在尚未熔融的高温条件下进行烧结，这时试样已能同熔剂发生反应。在半熔法中，坩埚材料的损耗相当小，这是它的主要优点。 例如，Na2CO3-MgO或Na2CO3-ZnO等混合试剂可以用于煤或矿石中全硫量的测定。在烧结时，因为MgO或ZnO的熔点高，使整个混合物不能熔融，在碱性条件下，硫被空气氧化成硫

9、酸根，用水浸出后，就可以进行测定。,3.半熔法(烧结法),二、有机物的分解方法,1. 溶解法,2. 分解法,（1）湿法 用硫酸、硝酸或混合酸，在克氏烧瓶中加热，适于测定有机物中的金属、硫、卤素等,（2）干法,氧瓶燃烧 定温灰化,根据相似相溶原理，选择水、甲醇、乙醇、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯等溶剂。,三、试样分解方法的选择,根据试样的化学组成、结构及有关性质来选择试样的分解方法。 根据待测组分的性质来选择试样的分解方法。 根据测定方法来选择试样的分解方法。 在试样分解过程中，常引进某些阴离子或金属离子，选择分解方法时要考虑这些离子对以后测定方法的影响。,分离的意义：消除干扰、富集微量待测组分,对

10、分离的要求： 干扰组分应减小至不再干扰被测组分的测定； 被测组分在分离过程中的损失要小到可以不计。,在分析化学中，常用的分离方法有沉淀分离法、溶剂萃取法、色谱分离法和离子交换分离法等。,第三节 干扰组分的分离方法,一、沉淀分离法,沉淀分离法是根据溶度积原理，利用某种沉淀剂有选择性 地沉淀一些离子，而另外一些离子不形成沉淀留在溶液中 , 达到分离的目的。沉淀分离中所用的沉淀剂有无机沉淀剂、有机沉淀剂。痕量组分的分离富集可以采用共沉淀分离法。,对沉淀剂的要求： 要求对欲富集的痕量组分回收率高。 要求共沉淀剂不干扰待富集组分的测定。,二、 液-液萃取分离法,利用被分离组分在两种互不相溶的溶剂中溶解度

11、的不同，把被分离组分从一种液相（如水相）转移到另一种液相（如有机相）以达到分离的方法。 仪器设备简单，操作方便，分离效果好。 既能用于主要组分，也能用于微量组分的分离和富集。 如果被萃取的是有色物质，还可以在有机相中比色测定。,1.分配系数、分配比、萃取效率、分离因素,（1）分配系数：分配平衡中的平衡常数,（2）分配比：分配平衡时，两相中溶质的总浓度之比,（3）萃取效率：,E由分配比D和体积比 V水/V有决定。 V水/V有一定，D，E； D一定，V水/V有，E，但效果不太显著 。 当分配比D不高时，常采用分几次加入溶剂，多次连续萃取的方法来提高萃取率。,2. 萃取操作,（1）萃取 用60125

12、mL的梨形分液漏斗，震荡，萃取一般在几分种内可达到平衡。,萃取后让溶液静置数分钟，待其分层。 在两相的交界处，有时因振荡过于激烈或反应中形成某种微溶化合物会出现一层乳浊液。 消除方法：增大萃取剂用量、加入电解质、改变溶液酸度、振荡不过于激烈等。,（2）分层,三、色谱分离法,色谱分离法按操作的形式不同，可分为以下几种。,1. 柱色谱,原理：根据溶质A在流动相与固定相（纸纤维中吸着的水分）中的分配系数不同，流动相因毛细现象沿纸上升，KD大的前进慢，KD小的上升快，因而溶质得到分离。,2. 纸色谱,固定相滤纸上的吸附水 流动相溶剂（乙醇、丙醇、丙酮及与水不相溶的溶剂）,纸层析示意图,3. 薄层色谱法

13、,薄层层析法是在纸层析的基础上发展起来的。它是在一平滑的玻璃或合金板上，铺一层厚约0.25 mm的吸附剂(氧化铝、硅胶、纤维素粉等)，代替滤纸作为固定相，其原理、操作与纸层析法基本相同。,此法的优点是展开所需时间短，比柱层析和纸层析分离速度快、效率高，斑点不易扩散，因而检出灵敏度可比纸层析高10100倍。薄板负荷试样量大，为试剂纯化分离提供了方便，另外还可以使用腐蚀性的显色剂。,薄层色谱法,利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应进行分离的方法。 特点： 分离效率高。 适用于带电荷的离子之间的分离，还可用于带电荷与中性物质的分离制备等。 适用于微量组分的富集和高纯物质的制备 缺点是操作

14、较麻烦，周期长。,四、离子交换分离法,离子交换分离法应用示例,水的净化去离子水的制备 阳离子交换柱阴离子交换柱混合柱 干扰组分的分离 阴阳离子的分离；相同电荷离子的分离 微量组分的分离富集,例:重量法测定硫酸根,当有大量Fe3+存在时，产生严重的共沉淀现象而影响测定。用阳离子交换树脂消除Fe3+的干扰， 测定流出液中SO42- 。,一般从以下几方法考虑选择分析方法： 测定的具体要求 待测组分的性质 待测组分的含量范围 共存组分的影响 实验室的条件,第四节 测定方法的选择原则,硅酸盐的分析,一、硅酸盐试样的分解 二、SiO2的测定 三、Fe2O3、A12O3和TiO2的测定 四、CaO和MgO的

15、测定,第五节 复杂物质分析示例,一、 硅酸盐试样的分解 根据硅酸盐中SiO与碱性氧化物比值大小，分别采用酸溶法、碱熔法或烧结法来分解试样。 碱性氧化物的含量愈高，碱性愈强，则此硅酸盐愈易为酸分解，甚至可溶于水。 如水玻璃硅酸钠可溶于水，硅酸钙不溶于水而溶于酸，分解这一类型的硅酸盐试样通常选用HCl、HNO3、 HClO4、H3PO4及HF等，在系统分析中常以HCl分解试样。,绝大多数硅酸盐矿物都能被氢氟酸-硫酸所分解，在用HF-H2SO4分解试样时，在加热情况下，SiO2转变成SiF4而挥发，而其它成分留在残渣中，因此使用该混合酸分解试样，通常是为了测定除SiO2以外的其它组分。,若硅酸盐试样

16、中SiO2含量较高，则试样不能用酸直接分解，需采用熔融法或烧结法。在熔融法中，若用碱熔两次HCl蒸干法脱水测定SiO2，则选用Na2CO3或K2CO作熔剂；若用动物胶凝聚法测定SiO2，选用NaOH或KOH作熔剂。在硅含量不太高的试样如水泥、石灰石等测定中，采用Na2CO3烧结法分解试样NH4Cl脱水法测定SiO2的含量，滤液作其它成分的测定。,测定SiO2的方法有：滴定分析法、沉淀重量法和气化法等三种。 滴定分析法是依据硅酸在有过量的氟离子和钾离子的强酸性溶液中，生成氟硅酸钾沉淀，该沉淀在热水中水解并相应生成氢氟酸，再用NaOH标准溶液滴定，借以求得试样中SiO2的含量。 该法分析速度快，但准确度稍差。,二、 SiO2的测定,气化法是用HF+H2SO4处理试样，SiO2以SiF4形式逸出，试样的减量即为SiO2的含量，该法需在铂皿中进行，费时较长，适用于SiO2含量高的试样，如石英砂的分析。 硅酸盐系统分析中SiO2的测定，通常采用碱熔融后硅酸脱水重量法测定，滤液供其它组分的测定。 为了使