第六章节分析化学概论课件

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1、2019/7/1,第1页,第六章分析化学概论,2019/7/1,第2页,一、分析化学的任务 分析化学（Analytical Chemistry ）： 是研究物质的化学组成、结构和测定方法及有关理论的科学。 分析化学的任务： 确定物质的化学组成、推测物质的化学结构，测定各组分的含量。,6.1 分析化学的任务、方法及发展趋势,2019/7/1,第3页,二、分析化学的分类 根据分析任务、分析对象、测定原理、所需试样量、组分的相对含量和具体要求，分析方法可分为许多种类。 定性分析、定量分析和结构分析（目的、任务） 定性分析：鉴定物质由哪些元素、原子团或化合 物组成。 定量分析：测定物质中有关成分的含量

2、。 结构分析：研究物质的分子结构或晶体结构。,2019/7/1,第4页,无机分析、有机分析（分析对象的化学属性） 无机分析：分析的对象是无机物。 无机物的元素种类较多，因此，无机分析通常要求鉴定无机物的组成和测定各组分的含量。 有机分析：分析的对象是有机物。 有机物的元素种类不多，但结构复杂，所以有机分析的重点是定量分析，官能团分析和结构分析。,2019/7/1,第5页,化学分析和仪器分析（分析原理或物质性质） 化学分析法：是以物质的化学反应为基础的分析方法。 化学分析法历史悠久，是分析化学的基础，又称经典分析法。 重量分析 化学分析法 容量分析（滴定分析） 仪器分析法： 是利用待测组分的物理

3、性质或物理化学性质并借助特定仪器来确定物质的组成、结构及含量的分析方法。 光化学分析法 仪器分析法 色谱分析法 电化学分析法,仪器分析法操作简单、分析速度快、灵敏度高、准 确度高，是分析化学发展的方向。但仪器价格昂贵。,2019/7/1,第6页,常量分析、半微量分析和微量分析（试样用量） 这种分类方法不是绝对的。 该分类方法并不表示被测组分的含量，而是试样的用量。,2019/7/1,第7页, 根据组分的相对含量分 常量组分分析 1% 微量组分分析 0.011% 痕量组分分析 0.01% 痕量组分分析不一定是微量分析，为了测定痕量组分，有时取样可达千克以上。 例行分析和仲裁分析（具体要求） 例行

4、分析：一般实验室日常所进行的分析。 仲裁分析：不同单位对分析结果有争论时，请权威的单位 进行裁判的分析工作。 四、分析化学的发展趋势 智能化，自动化，精确化，微观化。,2019/7/1,第8页,6-2 定量分析的一般程序 采集样品 制备样品 称取试样 溶解试样 分离干扰物质 测定、记录 计算分析结果 写出分析报告 试样的采集 采样：从大量的分析对象中抽出一小部分作为分 析材料的过程。 采样的方法：多点采样，充分混合。 采样应遵守的原则： 根据样品的性质和测定要求确定取样量。 要使分析试样具有代表性。 妥善保管，加贴标签（时间，地点，名称等）。,2019/7/1,第9页,试样的制备 气体样品可直

5、接用于测定。 液体样品需过滤，离心除去杂质。 固体样品需经过破碎，过筛，混合，缩分（四分法）等步骤进行制备。 注意：每次破碎后过筛时，应将未通过筛孔的粗粒进一步破碎，直至全部通过筛孔，决不可将粗颗粒弃去，因为它的化学成分可能与细颗粒不同。,2019/7/1,第10页,试样的预处理 化学分析多为湿法分析，即先将试样分解制成溶液后再进行分析。 试样的分解 无机物分解溶解法和熔融法。 溶解法：多以水，酸，碱或混合酸为溶剂溶解试样。 熔融法：将试样与固体熔剂混合后置于坩埚中，在高温下 熔融分解试样，再用水或酸溶解融块。 有机物分解干式灰化法，湿式硝化法。 干式灰化法：将试样置于马弗炉中加高温（400-

6、700） 分解，有机物燃烧后留下的无机残渣以酸提 取后制成试液。 湿式硝化法：使用HNO3和H2SO4混合物作为溶剂与试样 一同加热煮沸。,2019/7/1,第11页,浓缩或稀释后定容 干扰物的分离或掩蔽 沉淀分离，萃取分离，色谱分离等。 沉淀掩蔽，络合掩蔽，氧化还原掩蔽等。 试样的测定 按照所选择的分析方法，采用相应仪器设备进行测定。 分析结果的计算,2019/7/1,第12页,6-3 定量分析的误差 定量分析的目的是准确测定组分在试样中的含量，但即使采用最可靠的分析方法，使用最精密的仪器，由经验丰富操作熟练的分析人员进行测定，也不可能得到绝对准确的结果。即分析过程中的误差是客观存在的。 因

7、此，在进行定量分析时，必须对分析结果进行评价、判断其准确性；检查产生误差的原因，采取减小误差的有效措施，使测定结果尽量接近真实值。,2019/7/1,第13页,一、误差的表示方法 定量分析数据的优劣通常用准确度和精密度表示。 准确度及误差 准确度：表示测定结果与真实值接近程度。 准确度的高低用误差表示，误差越小准确度越高。 误差：测定结果与真实值之间的差值。 绝对误差（Ea）：测定值(x)与真实值（T）的差值。 相对误差（Er）：绝对误差占真实值的百分率。,相对误差应用更广泛，因为它反映出误差在真实值中所占的 比例，更能反映分析结果的准确度。,2019/7/1,第14页,例1：测定含铁样品中w

8、 (Fe), 比较结果的准确度。 A.铁矿中, T = 62.38%, x = 62.32% B.Li2CO3试样中, T = 0.042%, x =0.044% 解：A. Ea = x T = - 0.06% B. Ea = x T = 0.002% A. B.,2019/7/1,第15页, 精密度与偏差 精密度：是指多次重复测定同一样品所得的各个 测定值之间的相互接近程度。 精密度用偏差表示。 偏差 绝对偏差：个别测定值xi与算术平均值 之差。 相对偏差：绝对偏差在平均值中所占的比例。,2019/7/1,第16页,平均偏差：各次偏差绝对值的平均值。 相对平均偏差：平均偏差在平均值中所占的比

9、例。 平均偏差或相对平均偏差越大，精密度越低，反之亦反。,2019/7/1,第17页, 标准偏差（均方根偏差） 总体标准偏差（测量次数n ，n 30）： 标准偏差（n 20）： 相对标准偏差：,总体 平均值,2019/7/1,第18页,准确度与精密度的关系 准确度表示测定结果与真实值之间的符合程度；精密度则表示平行测定值之间的符合程度，精密度与真实值无关。两者之间的关系可总结为： 精密度高不一定准确度高，准确度高一定需要精密度高。 精密度低说明测定结果的重现性差，所以结果不可靠。因此评价定量分析的优劣应从精密度和准确度两方面衡量。,2019/7/1,第19页,准确度与精密度的关系,2019/7

10、/1,第20页, 相差（仅作两次平行测定） 极差,2019/7/1,第21页,二、误差的来源 误差可分为系统误差和偶然误差。 系统误差：在测定条件下，由于某种固定因素引起 的误差。 系统误差的特点：单向性；重复性。 2.系统误差产生的原因： 方法误差：由于分析方法本身的缺陷或不完善所 产生的误差。 重量分析中沉淀的溶解、共沉淀现象而产生的误差。 滴定分析中反应进行不完全造成滴定终点与等量点不符。,2019/7/1,第22页,仪器和试剂误差：由于仪器本身不够准确及所用 试剂纯度不够所引起的误差。 天平砝码重量不准，滴定管刻度不均匀。 蒸馏水不纯及试剂中含有干扰杂质等。 操作误差：指在正常操作情况

11、下，由操作人员的 习惯造成的误差。 对滴定终点颜色判别偏深、偏浅。 滴定管读数偏高、偏低。 与过失误差不同,2019/7/1,第23页,3.系统误差的消除方法 对照试验标准方法、标准样品、标准加入 空白试验消除试剂、蒸馏水中杂质引起的误差 校正仪器 减小测量误差 例如：在滴定分析中，用一般的分析天平，称量误差为0.0001g，以差减称量法进行称量时，可能引起的最大绝对误差为0.0002g，为了使测量的相对误差小于0.1%，试样重必须在0.2g以上。,试样重 = 绝对误差/相对误差 = 0.0002g/0.1% = 0.2克,2019/7/1,第24页,在滴定分析中，滴定管读数有0.01ml的绝

12、对误差。在一次滴定中，需读数两次，可造成最大的绝对误差为0.02ml，为使测量体积的相对误差小于0.1%，则消耗滴定剂的体积应控制在20ml以上。 在实际操作中，消耗滴定剂的体积可控制在2030ml，这样既减小了测量误差，又节省试剂和时间。,滴定剂体积绝对误差/相对误差 =0.02ml/0.1% =20ml,2019/7/1,第25页,偶然误差： （1）定义: 由一些无法控制的不确定因素的影响而造成的误差称偶然误差，也称随机误差。 （2）偶然误差产生原因: 测定温度、湿度、压力的微小变化； 仪器性能的微小波动； 分析人员对各份试样处理的微小差别。 （3）偶然误差特点： 由不确定因素引起，无法测

13、量；误差 可大可小，可正可负，单次测定无规律， 多次重复测定符合高斯正态分布。,（真实值） 随机误差正态分布,2019/7/1,第26页,偶然误差的消除方法： 增加测定次数。平行测定次数越多，平均值越接近真实值。 一般化学分析中，通常要求平行测定34次。 在处理一组平行数据时，有时会出现个别特大或特小的数据，这种数据称为可疑值。 若能确定可疑值是由于过失误差引起的，则必须舍去；否则应依据统计学原理决定其是否应取舍 过失误差：由粗心大意引起，可以避免。 加错指示剂；记错数据。 出现过失，必须重做！,2019/7/1,第27页,64 有限数据的统计处理 一、有效数字及运算规则 分析结果不仅表示数量

14、的大小，也反映测量的准确程度。为了得到准确的分析结果，不仅要准确地进行测量，还要正确地记录和处理数据。所以，必须了解有效数字的意义及运算规则。 有效数字 有效数字：指分析工作中实际能测量到的具有实 际意义的数字。 有效数字由准确数字加最后一位估计数字构成。 例如：23.43ml，12.2352g。,2019/7/1,第28页,有效数字不但表示数值的大小，而且反映测量方法和仪器的精度及数据的可靠程度。 例如：用分析天平称量样品1.0000g。最后一位为可疑数字，实际重量为1.00000.0001g范围内，也即表明分析天平能够称到0.1mg。 有效数字的判断,2019/7/1,第29页,注意： 非

15、零数字都是有效数字。 零可以是有效数字，也可以不是有效数字，要根据零在数据中的位置和作用判断。 3000有效数字较含糊，遇到这样的数字要按照所用仪器和方法的准确度，采用科学记数法写成： 3.000103 四位有效数字 3.00103 三位有效数字 3.0103 二位有效数字 对于分析化学中常用的pH，pM，logK等对数值，有效数字只取决于它们小数点后面数字的位数。 例如：pH=4.00 c(H+)=1.010-4 二位有效数字。,2019/7/1,第30页,计算式中有常数，倍数，分数的关系时其值是非测量数字，可认为有效数字为无限多位。 有效数字不因单位的改变而改变。 如：101kg表示成10

16、1103g m 分析天平(称至0.1mg)： 12.8218g , 0.2338g , 0.0500g 千分之一天平(称至0.001g)： 0.234g 1%天平(称至0.01g)： 4.03g , 0.23g 台秤(称至0.1g)： 4.0g ,0.2g,(3),2019/7/1,第31页,V 滴定管(量至0.01mL)： 26.32mL ， 3.97mL 容量瓶： 100.0mL ，250.0mL 移液管： 10.00mL 量筒(量至1mL或0.1mL)： 25mL ， 4.0mL,(4),2019/7/1,第32页, 有效数字的运算规则 有效数字修约规则 修约规则： “四舍六入五成双”。 尾数4时舍, 0.52664 0.5266 尾数6