《演示文稿第十四章节物质的定量分析过程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《演示文稿第十四章节物质的定量分析过程（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分析化学,高职高专化学教材编写组 编,第十四章 物质的定量分析过程,“十二五”职业教育国家规划教材,高等职业教育应用化工技术专业教学资源库建设项目规划教材,学习目标： 1掌握试样的分解方法； 2掌握干扰组分的分离方法； 3掌握硅酸盐试样的分析方法； 4明白物质的定量分析的过程。,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。,本章导读,本章导读,理论基础：分析试样的采取、制备和分解、干扰组分的分离方法。 重要知识点：物质的定量分析过
2、程。 难点：干扰组分的分离方法。 实践操作：硅酸盐中SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2、CaO、MgO的测定。,第一节 分析试样的采取与制备 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,本章导读,第一节 分析试样的采取与制备,一、组成比较均匀的试样的采取与制备 二、组成不均匀的试样的采取 三、分析试样的制备 四、采取与制备试样的注意事项,第一节 分析试样的采取与制备,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
3、法采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。,一、组成比较均匀的试样的采取与制备,金属试样：经高温熔炼，组成比较均匀。部分样品如钢片，只要任意取一部分即可。对于钢锭和铸铁来说，表面和内部所含的杂质也有所不同，使组成不很均匀。在钻取试样时，先用砂轮将表面层磨去， 然后采用多钻几个点及钻到一定的深度的方法。将所取得的钻屑放于冲击钵中捣碎混匀，作为分析试样。,组成比较均匀的样品有金属试样、水样、液体与气体试样及某些组成均匀的化工产品。,一、组成比较均匀的试样的采取与制备,水样：由于
4、各种水的性质不同，水样的采集方法也不同。供一般确定物理性质与化学成分分析用的水样取2L即可。水样瓶可以是容量2L的无色磨口塞的硬质玻璃细口瓶或聚乙烯塑料瓶。水样采集后应及时化验，保存时间愈短，分析结果则愈可靠。对于现场无条件测定的项目，可采用“固定”的方法，使原来易变化的状态转变成稳定的状态。,一、组成比较均匀的试样的采取与制备,化工产品：组成比较均匀的化工产品可以任意取一部分为分析试样。若是贮存大容器内的物料，可能因相对密度不同而影响其均匀程度，可在上、中、下不同高度处各取部分试样，然后混匀。 气体试样：气体的组成虽然比较均匀，不同存在形式的气体，其取样方法和装置都有所不同。,二、组成不均匀
5、的试样的采取,对于不均匀的物料，可采用下列试样的采集量经验计算公式： mQ=kda 式中: d 实验室样品中最大颗粒的直径，mm mQ 采取实验室样品的最低可靠质量，kg k,a根据物料的均匀程度和易破碎程度而定。K取0.02 1 ，a取1.82.5。,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。,2019/6/21,13,粗碎,筛分(46号),中碎,筛分(20号),研磨,分析试样,缩分,缩分,缩分,1号(分析),2号(备查),筛分时，所有的颗粒都必须通过筛孔,破碎,过筛,混匀,缩分,三、分析试样的制备,(原始平均试样 分析试样),三、分析试样的制备,1、
6、破碎,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，100 200目筛,破碎工具: 锷式破碎机、辊式破碎机、圆盘破碎机、球磨机、钢臼、铁锤、研钵等。,三、分析试样的制备,2、 过筛,物料在破碎过程中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎，直至样品全部通过指定的筛子为止(易分解的试样过170目筛，难分解的试样过200目筛)。,3 、混匀,混匀法通常有铁铲法或堆锥法、掀角法。,铁铲法或环锥法常用于手工混合大量实验室样品。如铁铲法是在光滑而干净的混凝土或木制平台上，用铁铲将物料往一中心堆积成一圆锥，然后从锥底一铲一铲将物料铲起，重新堆成另一
7、个圆锥，来回翻倒数次。操作时物料必须从锥堆顶部自然洒落，使样品充分混合均匀。也可采用机械混匀器进行混匀。,三、分析试样的制备,缩分：四分法,缩分是在不改变物料的平均组成的情况下，逐步缩小试样量的过程。,4 、 缩分,常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。,三、分析试样的制备,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。,第二节 试样的分解,一、无机试样的分解 二、有机试样的分解 三、试样分解方法的选择,第二节 试样的分解,将固体试样处理成溶液，
8、或将组成复杂的试样处理成简单、便于分离和测定的形式，为各组分的分析操作创造最佳条件。,分解试样的目的,一、无机试样的分解,1、水溶法,水作溶剂，只能溶解一般可溶性盐类。如硝酸盐、醋酸盐、铵盐、绝大部分的碱金属化合物和大部分的氯化物、硫酸盐等。,采用适当的溶剂将试样溶解制成溶液，这种方法比较简单、快速。常用的溶剂有水、酸和碱等。,（一）溶解法,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，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。,（1
9、）HCl 强酸,一、无机试样的分解,酸溶法就是利用酸的氢离子效应、氧化还原性和配位性使试样中被测组分转入溶液。,2、酸溶法,一、无机试样的分解,（2）HNO3强酸强氧化性,可溶解不溶于HCl的铜、铅、铋、镍、钴、锌、砷等矿物。 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。,一、无机试样的分解,（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、
10、H2O等。 硫酸的沸点较高，热的浓硫酸具有氧化性和脱水性。它可以分解独居石、萤石(CaF2)和锑、铀、钛等矿物，破坏试样中的有机物。,一、无机试样的分解,（4）H3PO4,磷酸是无氧化性的不挥发性酸，具有较强的配位能力，能与许多金属离子生成可溶性配合物。 磷酸在高温时分解试样的能力很强，能溶解不为盐酸所分解的铌铁矿、铬铁矿、钛铁矿、金红石等矿物。 钨、钼、铁等在酸性溶液中都能与磷酸形成无色配合物，因此，常用磷酸作某些合金钢的溶剂。,一、无机试样的分解,（5）HClO4,高氯酸是已知酸中的最强酸，它具有强的酸效应，热浓高氯酸是强氧化剂和脱水剂（冷或稀的高氯酸无氧化性而有强酸效应）。 除钾、铷、铯
11、等少数离子外，一般金属离子的高氯酸盐均溶于水 高氯酸的沸点较高，常用它蒸发赶掉低沸点酸。 热浓高氯酸遇有机物时由于激烈地氧化作用常会引起爆炸，所以在用热、浓高氯酸处理含有机物试样时，应先用浓硝酸破坏有机物，然后再加入高氯酸。,一、无机试样的分解,（6）HF,氢氟酸是较弱的酸，但F-具有强的配位能力。氢氟酸能分解绝大部分硅酸盐，是分解玻璃、陶瓷、耐火材料试样的常用溶剂。 F-与硅作用可生成易挥发的SiF4，使用氢氟酸分解试样的目的是为了除去SiO2以测定其它组分。分解时SiO2生成挥发性的SiF4而与其它组分分离： SiO2+4HF=SiF4+2H2O 注意：用氢氟酸分解试样应在铂器皿或聚四氟乙
12、烯器皿中进行。,（二）熔融法,一、无机试样的分解,熔融法按使用的熔剂性质不同，分为碱熔法和酸熔法两种。,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。,1、碱熔法,用来分解酸性氧化物、酸不溶性残渣等。 Na2CO3 或K2CO3 ：常用于分解硅酸盐，氧化物，磷酸盐和硫酸盐等。 NaOH或KOH：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
13、金和Cr，Sn，Zr的矿石等。,一、无机试样的分解,2、酸熔法,(1) 焦硫酸钾熔融法,焦硫酸钾是一种强烈的酸性熔剂，熔点为419，熔融时分解析出SO3，能与各种难于分解的碱性氧化矿物如铝土矿、磁铁矿、铌铁矿、钛铁矿等反应，使之转变为硫酸盐。 例如，分解金红石（天然TiO2）的反应为： TiO2 + 2SO3 = Ti（SO4）2 熔融可在瓷坩埚或石英坩埚中进行，也可以在铂坩埚中进行。 熔融温度一般控制在400左右，时间不宜过长。,一、无机试样的分解,一、无机试样的分解,（2）硫酸氢钾熔融法,硫酸氢钾在加热时放出水蒸气，生成K2S2O7，故可代替焦硫酸钾作熔剂，但要先做脱水处理,一、无机试样的
14、分解,（3）偏硼酸锂熔融法,LiBO2是熔融能力较强的非氧化性熔剂，可以分解多种硅酸盐矿物，包括许多难熔矿物，如：氧化铝、铬铁矿、钛铁矿等。 所制得的试样溶液可以进行包括钾、钠在内的各元素的测定，是其他熔剂不能相比的。,一、无机试样的分解,3、半熔法,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，可以在瓷坩埚中进行熔融，不需要贵重器皿。 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，硫被空气氧化成硫酸根，用水浸出后，就
15、可以进行测定。,二、有机试样的分解,1、溶解法,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。,2、 分解法,（1）湿式消化法 常用硫酸、硝酸或混合酸，与试样一起置于凯氏瓶内，在一定温度下进行消解，其中硝酸能破坏大部分有机物。试样中的有机物即被氧化成CO2和H2O，金属元素则转变为硫酸盐或硝酸盐，非金属元素转变为相应的阴离子。适于测定有机物中的金属、硫、卤素等,二、有机试样的分解,（2）干式灰化法,氧瓶燃烧：在充满O2的密闭瓶内，用电火花引燃有机试样，瓶内盛适当吸收剂用以吸收燃烧产物然后用适当方法测定。 高温灰化：将试样置于敞口皿或坩埚内，在空气中，于500550温度范
16、围内，加热分解、灰化，所得残渣用适当溶剂溶解后进行测定。,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。,四、试样分解注意事项,定量：试样的溶解或分解必需完全，使待测组分全部转入试液； 不损失：溶解或分解过程中防止待测组分挥发损失； 不沾污：不得引入待测组分和干扰物质； 分解试样最好与分离干扰物质相结合。,第三节 干扰组分的分离方法,一、液液萃取分离法 二、离子交换分离法,分离的意义：富集微量待测组分，同时消除共存物质的干扰。,第三节 干扰组分的分离方法,分析化学对分离的要求： （1）被测组分在分离过程中的损失应小至可忽略不计 （2）干扰组分应减小至不再干扰被测组分的测定 （3）
