分析化學(xué)一緒論

2023/3/211分析化學(xué)

授課人：張小華動物藥學(xué)院藥物分析教研室2023/3/212第一章緒論本章主要內(nèi)容一、分析化學(xué)的定義二、分析化學(xué)的任務(wù)三、分析化學(xué)的特點四、分析化學(xué)的作用和地位五、分析化學(xué)的分類六、分析化學(xué)的進(jìn)展七、本課程的教學(xué)要求和成績評價2023/3/213一、分析化學(xué)的定義分析化學(xué)是獲得物質(zhì)化學(xué)組成，結(jié)構(gòu)信息，分析方法及相關(guān)理論的科學(xué)。

──化學(xué)中的信息科學(xué)，以降低系統(tǒng)的不確定度為目的。2023/3/214二、分析方法的任務(wù)?定性分析：鑒定物質(zhì)中含有那些組分，及物質(zhì)由什么組分組成。?定量分析：測定各種組分的相對含量。?結(jié)構(gòu)分析：研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或晶體。下一頁2023/3/215三、分析化學(xué)特點1.分析化學(xué)中突出“量”的概念

如：測定的數(shù)據(jù)不可隨意取舍；數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度、偏差大小與采用的分析方法有關(guān)。

2.分析試樣是一個獲取信息、降低系統(tǒng)的不確定性的過程

2023/3/2163.實驗性強強調(diào)動手能力、培養(yǎng)實驗操作技能，提高分析解決實際問題的能力。

4.綜合性強涉及化學(xué)、生物、電學(xué)、光學(xué)、計算機等,體現(xiàn)能力與素質(zhì)。分析化學(xué)工作者應(yīng)具有很強的責(zé)任心。2023/3/217三、分析化學(xué)的作用和地位在化學(xué)學(xué)科發(fā)展中的作用：分子科學(xué)、遺傳密碼在化學(xué)研究工作中的作用：新物質(zhì)鑒定結(jié)構(gòu)與性能在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中的作用：質(zhì)量控制與自動檢測分析化學(xué)與社會：環(huán)境、體育、破案2023/3/218?在科學(xué)的應(yīng)用中占有顯著的地位。稱為科學(xué)和技術(shù)的眼睛。?諾貝爾物理、化學(xué)獎中，有四分之一的項目與分析化學(xué)有關(guān)。?國際：36國家，1075個分析化學(xué)機構(gòu)；美國20萬化學(xué)家，4萬熱從事分析化學(xué)，3000多所大學(xué)，270多所有分析化學(xué)專業(yè)。?有的國家、大學(xué)單獨設(shè)系。2023/3/219中國：?10個國家級分析測試中心?12個部級測試中心?21個省市測試中心?137個國家級產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心?300多個進(jìn)出口商品檢驗室?8千多個環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)?數(shù)十萬龐大的分析隊伍2023/3/2110研究成果：?人工合成胰島素的結(jié)構(gòu)分析；?DNA新結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)；?生命登月計劃的1%；?超導(dǎo)材料的研究；?興奮劑檢測中心等。2023/3/21五、分析化學(xué)的分類51.按分析任務(wù)分類

(1)定性含何種元素，何種官能團

(2)定量含量

(3)結(jié)構(gòu)形態(tài)分析,立體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)與活性2023/3/212.

按分析對象分類5

(1)無機分析

(2)有機分析

(3)生物分析

(4)藥物分析2023/3/213.按分析方法分類5

化學(xué)分析：重量分析容量分析（各種滴定分析）儀器分析：電化學(xué)分析光化學(xué)分析色譜分析波譜分析2023/3/21分析化學(xué)化學(xué)分析儀器分析酸堿滴定配位滴定氧化還原滴定沉淀滴定電化學(xué)分析光化學(xué)分析色譜分析波譜分析重量分析滴定分析電導(dǎo)、電位、電解、庫侖極譜、伏安發(fā)射、吸收，熒光、光度氣相、液相、離子、超臨界、薄層、毛細(xì)管電泳紅外、核磁、質(zhì)譜2023/3/2115續(xù)前

常量分析半微量分析微量分析超微量分析S>0.1g,V>10mLS0.01~0.1g,V1~10mLS0.1~10mg,V0.01~1mLS<0.1mg,V<0.01mL4.按試樣用量和操作規(guī)模分2023/3/21165.例行分析和仲裁分析例行分析是指一般化驗室日常生產(chǎn)中的分析仲裁分析是指不同單位對分析結(jié)果有爭議時，請權(quán)威單位以公認(rèn)的分析方法進(jìn)行裁判的分析。2023/3/21175例行分析和仲裁分析例行分析：是指一般化驗室對日常生產(chǎn)中的原料和產(chǎn)品所進(jìn)行的分析，又叫常規(guī)分析。仲裁分析：是因為不同單位對同一試樣分析得出不同的測定結(jié)果，并由此發(fā)生爭議時，要求權(quán)威機構(gòu)用公用的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，以裁判原分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。2023/3/21六、分析化學(xué)的進(jìn)展1.由分析對象來看

有機物分析無機物分析生物活性物質(zhì)2.由分析對象的數(shù)量級來看3.由分析自動化程度來看常量微量痕量分子水平手工操作儀器自動全自動智能化儀器2023/3/2119第一個重要階段：?20世紀(jì)二三十年代利用當(dāng)時物理化學(xué)中的溶液化學(xué)平衡理論，動力學(xué)理論，如沉淀的生成和共沉淀現(xiàn)象，指示劑作用原理，滴定曲線和終點誤差，催化反應(yīng)和誘導(dǎo)反應(yīng)，緩沖作用原理大大地豐富了分析化學(xué)的內(nèi)容，并使分析化學(xué)向前邁進(jìn)了一步.2023/3/2120第二個重要階段：?20世紀(jì)40年代以后幾十年，第二次世界大戰(zhàn)前后，物理學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)了各種儀器分析方法的發(fā)展，改變了經(jīng)典分析化學(xué)以化學(xué)分析為主的局面。?

原子能技術(shù)發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)的興起，要求分析化學(xué)能提供各種靈敏準(zhǔn)確而快速的分析方法，如半導(dǎo)體材料，有的要求純度達(dá)99.9999999%以上，在新形勢推動下，分析化學(xué)達(dá)到了迅速發(fā)展。?最顯著的特點是各種儀器分析方法和分離技術(shù)的廣泛應(yīng)用。2023/3/2121第三個重要階段?自20世紀(jì)70年代以來，以計算機應(yīng)用為主要標(biāo)志的信息時代的到來，促使分析化學(xué)進(jìn)入第三次變革時期。?由于生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、新材料科學(xué)發(fā)展的需要，基礎(chǔ)理論及測試手段的完善，現(xiàn)代分析化學(xué)完全可能為各種物質(zhì)提供組成、含量、結(jié)構(gòu)、分布、形態(tài)等等全面的信息，使得微區(qū)分析、薄層分析、無損分析、瞬時追蹤、在線監(jiān)測及過程控制等過去的難題都迎刃而解。?分析化學(xué)廣泛吸取了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的最新成就，成為當(dāng)代最富活力的學(xué)科之一。2023/3/2122分析化學(xué)主要發(fā)展趨向生物分析環(huán)境分析過程分析表面分析大分子表征化學(xué)圖象無損分析單細(xì)胞分析單分子單聚集體分析固定化傳感器定性教育接口活體分析實時分析原位分析在線分析化學(xué)計量學(xué)自動化微型化新技術(shù)新儀器新原理分離技術(shù)儀器和計算機聯(lián)用技術(shù)其它科技領(lǐng)域2023/3/2123七、對同學(xué)的要求重要性：對理工科專業(yè)學(xué)生來說，分析化學(xué)是一門基礎(chǔ)課程，把無機化學(xué)的理論應(yīng)用到分析化學(xué)中來，著重培養(yǎng)嚴(yán)格認(rèn)真實事求是的科學(xué)態(tài)度，觀察分析和判斷問題的能力，精密細(xì)致進(jìn)行實驗的技能。要求：1、記好筆記；2、做好實驗；3、獨立完成作業(yè)；4、看參考書。2023/3/2124謝謝2023/3/21251樣品的采集和制備（1）樣品的采集為了使所采集的試樣能夠代表分析對象的平均組成，應(yīng)根據(jù)試樣堆放的情況和顆粒的大小，從不同部位和深度選取多個取樣點。根據(jù)經(jīng)驗，試樣的采集量可按下述采樣經(jīng)驗公式計算：式中Q為采取平均試樣的最小量（kg）；d為物料中最大顆粒的直徑（mm）；K為經(jīng)驗常數(shù)，可由實驗求得，一般在0.02～0.15之間。樣品越不均勻，其K就越大。（2）樣品的制備按上述方法采集的試樣不僅量大且顆粒不均勻，必須通過多次破碎、過篩、混均、縮分等步驟制成少量均勻而有代表性的分析試樣。

2023/3/2126三、定量分析的一般程序

1、樣品的采集和制備；2、樣品處理(樣品分解和干擾消除)；3、樣品測定(測定方法選擇和確定);4、分析結(jié)果的計算及評價。下一頁返回2023/3/2127按規(guī)定減少樣品質(zhì)量的過程稱為縮分。通常用“四分法”進(jìn)行人工縮分。四分法是將物料堆成圓錐體，然后壓成厚度均勻的圓餅，通過中心將其平均分成四個相等的扇形體。棄去對角的兩份，保留余下兩份。保留的試樣是否繼續(xù)縮分取決于試樣的粒度與保留試樣之間的關(guān)系，它們應(yīng)符合采樣公式：2023/3/21282023/3/21292樣品處理

（1）樣品分解溶解法：溶解法是采用適當(dāng)?shù)娜軇⒃嚇尤芙夂笾瞥扇芤?，常用的溶劑有水、酸、堿等。對于不溶于水的試樣，則采用酸或堿作溶劑的酸溶法或堿溶法進(jìn)行溶解，以制備分析試液。適用于一般無機試樣和有機試樣?；一ǎ焊煞ɑ一窃谝欢囟群蜌夥障录訜?，使待測物質(zhì)分解、灰化，留下的殘渣再用適當(dāng)?shù)娜軇┤芙?。這種方法不用熔劑，空白值低，很適合微量元素分析。適用于難溶解的有機試樣。熔融法：熔融法是將試樣與固體熔劑混勻后，置于特定材料制成的坩堝中，在高溫條件下熔融，分解試樣，再用水或酸浸取融塊，使其轉(zhuǎn)入溶液中。根據(jù)所用熔劑的化學(xué)性質(zhì)，熔融法可分為酸熔法和堿熔法兩種。適用于難溶解的無機試樣。注：通常先考慮水溶解，再考慮酸、堿溶，最后考慮灰化或熔融。

2023/3/2130溶解法：水溶：用水溶解試樣最簡單、快速，適用于一切可溶性鹽和其他可溶性物料。常見的可溶性鹽類有硝酸鹽、醋酸鹽、銨鹽、絕大多數(shù)的堿金屬化合物、大部分的氯化物及硫酸鹽。當(dāng)用水不能溶解或不能完全溶解時，再用酸或堿溶解。。酸溶：酸溶法是利用酸的酸性、氧化還原性及形成配合物的性質(zhì)，使試樣溶解制成溶液。鋼鐵、合金、部分金屬氧化物、硫化物、碳酸鹽礦物、磷酸鹽礦物等，常采用此法溶解。常用作分解試樣的酸有鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸、氫氟酸等以及他們的混酸。

堿溶：少數(shù)試樣可采用堿溶法來分解，堿溶法的溶劑主要為氫氧化鈉和氫氧化鉀。堿溶法常用來溶解兩性金屬，如鋁、鋅及其合金、以及它們的氧化物和氫氧化物等。有機溶劑溶解法：測定大多數(shù)有機化合物時需用有機溶劑溶解，有時有些無機化合物也需溶解在有機溶劑中再測定，或利用它們在有機溶劑中溶解度的不同進(jìn)行分離。2023/3/2131灰化法

：

根據(jù)灰化條件的不同，干法灰化有兩種，一種是在充滿O2的密閉瓶內(nèi)，用電火花引燃有機試樣，瓶內(nèi)可用適當(dāng)?shù)奈談┮晕掌淙紵a(chǎn)物，然后用適當(dāng)方法測定，這種方法叫氧瓶燃燒法，它廣泛用于有機物中鹵素、硫、磷、硼等元素的測定。另一種是將試樣置于蒸發(fā)皿中或坩堝內(nèi)，在空氣中，于一定溫度范圍(500～550℃)內(nèi)加熱分解、灰化，所得殘渣用適當(dāng)溶劑溶解后進(jìn)行測定，這種方式叫定溫灰化法。此法常用于測定有機物和生物試樣中的無機元素，如銻、鉻、鐵、鈉、鍶、鋅等。

2023/3/2132熔融法酸熔法——使用酸性溶劑K2S2O7(焦硫酸鉀)、KHSO4(硫酸氫鉀)等與試樣混合，在高溫下轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)，后制備成液體試樣。常用來分解鐵、鋁、鈦、鋯、鉭、鈮的氧化類礦，以及中性或堿性耐火材料。例：

堿熔法——使用堿性溶劑Na2CO3、K2CO3等，與試樣混合，在高溫下轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)，后制備成液體試樣。適用酸性無機試樣。

熔融法中應(yīng)注意正確選用坩堝材料，以保證所用坩堝不受損壞。選擇坩堝材質(zhì)原則是：一方面要使坩堝在熔融時不受損失或少受損失，另一方面還要保證分析的準(zhǔn)確度。

2023/3/2133(2)排除干擾

主要有沉淀分離、萃取分離、層析分離、掩蔽雜質(zhì)等方法

2023/3/21343樣品測定（1）測定方法的選擇定量化學(xué)分析要完成實際生產(chǎn)和科研中的具體分析任務(wù)，獲得符合要求的測定結(jié)果，選擇合適的測定方法至關(guān)重要。測定方法選擇的原則：方法的準(zhǔn)確度高方法的靈敏度高方法的選擇性好方法適應(yīng)于分析的具體要求方法與現(xiàn)有實驗設(shè)備和技術(shù)條件相適應(yīng)

2023/3/2135（2）測定方法確定查閱文獻(xiàn)進(jìn)行驗證性試驗優(yōu)化實驗條件，完善測定方法確定測定方法2023/3/21364分析結(jié)果的計算及評價

根據(jù)分析過程中有關(guān)反應(yīng)的計量關(guān)系及分析測量所得數(shù)據(jù)，計算試樣中待測組分的含量。對于測定結(jié)果及誤差分布情況，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法進(jìn)行評價。（詳細(xì)內(nèi)容見第二章）2023/3/2137四、本課程的主要內(nèi)容2023/3/2138五、本課程的教學(xué)目標(biāo)1.掌握各類溶液的配制方法;2.掌握各類分析方法的基本原理、基本分析方法的操作以及分析數(shù)據(jù)的處理；3.掌握各種儀器的使用和維護(hù);4.具備一定的分析操作技能；5.具備嚴(yán)謹(jǐn)求實的實驗作風(fēng)，實驗數(shù)據(jù)，記錄及時,不任意篡改。