第一章 分析化學(xué)概論課件

分析化學(xué)

AnalyticalChemistry歡迎你1第一章分析化學(xué)概論教學(xué)要求與安排(1)1．

學(xué)時與內(nèi)容：48學(xué)時課，期中、期末2次考試。實驗64學(xué)時，安排在本學(xué)期同時進(jìn)行。2．

教材：《分析化學(xué)》（武大第五版）、《分析化學(xué)實驗》（武大）。2第一章分析化學(xué)概論教學(xué)要求與安排(2)3.成績評定：期中考占20%，期末考占70%，平時10%（作業(yè)、隨堂測驗、紀(jì)律、學(xué)習(xí)態(tài)度等）。4.學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)、聽講、復(fù)習(xí)、做作業(yè)；課堂討論；答疑（時間？）作業(yè)每周四交，隨機抽查，批改1/2，準(zhǔn)備2個本。3第一章分析化學(xué)概論教學(xué)參考書(1)1.分析化學(xué)，R．Kellner等編，李克安

金欽漢等譯，北京大學(xué)出版社，2001，82.分析化學(xué)（第五版），武漢大學(xué)等，高等教育出版社，2006，73.21世紀(jì)的分析化學(xué)，汪爾康主編，科學(xué)出版社，19994.分析化學(xué)前沿，高鴻主編，科學(xué)出版社，19914第一章分析化學(xué)概論教學(xué)參考書(2)5.化學(xué)分析原理，張錫瑜等編著，科學(xué)出版社，19916.Chemicalequilibriumandanalysis，Ramette,RichardW.,Addison-WesleyPub.Co.,19817.儀器分析教程，北京大學(xué)化學(xué)系儀器分析教學(xué)組，北京大學(xué)出版社，

1997

5第一章分析化學(xué)概論教學(xué)參考書(3)8.Quantitativechemicalanalysis（5thed），DanielC.Harris，NewYork:W.H.Freeman,c1999.9.定量化學(xué)分析，科爾索夫著；南京化工學(xué)院分析化學(xué)教研組譯，人民教育出版社，198110.儀器分析，周性堯等編著，高等教育出版社，19906第一章分析化學(xué)概論分析化學(xué)

第一章分析化學(xué)概論

1.1分析化學(xué)的任務(wù)和作用1.2分析方法的分類1.3分析化學(xué)發(fā)展簡史1.4化學(xué)分析與儀器分析的關(guān)系1.5定量分析過程7第一章分析化學(xué)概論1.6定量分析方法1.7滴定分析法概述1.7.1方法介紹1.7.2滴定分析法對反應(yīng)的要求和滴定方式1.7.3基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液1.7.4滴定分析中的體積測量1.7.5滴定分析的計算8第一章分析化學(xué)概論分析化學(xué)—化學(xué)分析、儀器分析（1）1.分析化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的科學(xué)，它包括化學(xué)分析和儀器分析兩大部分。2.化學(xué)分析是指利用化學(xué)反應(yīng)和它的計量關(guān)系來確定被測物質(zhì)的組成和含量的一類分析方法。測定時需使用化學(xué)試劑、天平和一些玻璃器皿。9第一章分析化學(xué)概論分析化學(xué)—化學(xué)分析、儀器分析（2）3.儀器分析是以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)建立起來的一種分析方法，測定時，常常需要使用比較復(fù)雜的儀器。儀器分析的產(chǎn)生為分析化學(xué)帶來革命性的變化，儀器分析是分析化學(xué)的發(fā)展方向。10第一章分析化學(xué)概論1.1分析化學(xué)的任務(wù)與作用分析化學(xué)是發(fā)展和應(yīng)用各種方法、儀器和策略，以獲得有關(guān)物質(zhì)在空間和時間方面組成和性質(zhì)的一門科學(xué)，是表征和量測的科學(xué)。原子量的準(zhǔn)確測定、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的保護、生命過程的控制等都離不開分析化學(xué)。11第一章分析化學(xué)概論2001年中國基礎(chǔ)研究十大進(jìn)展

科技部1月15日在京公布1.完成水稻基因組“工作框架圖”;2.研究出將光盤容量擴大100萬倍的技術(shù);3.科技大學(xué)C60納米材料結(jié)構(gòu)研究獲重要進(jìn)展;4.中美在我國發(fā)現(xiàn)最古老的大洋地殼殘片;5.研究確定全球二疊系-三疊系界線層型;6.將巨顱獸哺乳動物的歷史向前推進(jìn)4500萬年;7.肝膽管結(jié)石及其并發(fā)癥的外科治療與研究取得創(chuàng)新性成果;8.粲夸克偶素物理實驗研究獲重大進(jìn)展;9.新核素合成研究獲兩項突破;10.揭開導(dǎo)致A-1型短指(趾)癥之謎.12第一章分析化學(xué)概論2006年中國基礎(chǔ)研究十大進(jìn)展

科技部2007年2月15日在京公布北京正負(fù)電子對撞機上發(fā)現(xiàn)一個新粒子――Ｘ１８３５；找到前寒武紀(jì)兩側(cè)對稱動物演化的有力證據(jù)；發(fā)現(xiàn)成熟森林土壤可持續(xù)積累有機碳；發(fā)現(xiàn)一種可有效通過皮膚傳送大分子藥物的透皮短肽；確定出果蠅識別和記憶圖形重心高度和輪廓取向的腦區(qū)；在光纖通信中成功實現(xiàn)一種抗干擾的量子密碼分配方案；研究證明人類干細(xì)胞可存活于山羊體內(nèi)；精確測量銀河系英仙座旋臂距太陽系的距離；研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元―膠質(zhì)細(xì)胞間的突觸具有長時程可塑性；全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置(ＥＡＳＴ)成功實現(xiàn)物理放電實驗。13第一章分析化學(xué)概論

2007年度中國基礎(chǔ)研究十大新聞

科技部2008年2月16日在京公布1.我國首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號發(fā)射成功并順利傳回探測數(shù)據(jù)；2.在多光子糾纏和光學(xué)量子計算的實驗方面取得新進(jìn)展；3.合成出室溫條件下具有超大塑性的塊體金屬玻璃材料；4.找到保存在滯育卵囊中的胚胎化石和6.3億年前的動物化石；5.合成出具有高電氧化催化活性的二十四面體鉑納米晶；6.證實CASP8基因啟動子的一個六核苷酸插入/缺失多態(tài)與多種癌癥易感性相關(guān)；7.揭示出多巴胺—蘑菇體環(huán)路在果蠅基于價值抉擇中的調(diào)控作用；8.發(fā)現(xiàn)β抑制因子-1是調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞存活和自身免疫性的關(guān)鍵因子；9.證實大熊貓仍存在較高的遺傳多樣性和進(jìn)化潛力；10-A.在聲子晶體中實現(xiàn)聲波的雙負(fù)折射；10-B.發(fā)現(xiàn)全球水循環(huán)中的溶解無機碳可能是一個重要的碳匯。14第一章分析化學(xué)概論醫(yī)學(xué)與分析化學(xué)1)肉毒桿菌毒素：迄今最毒的致死毒素,據(jù)推算,成人致死量僅需一億分之七克(70ng),有7種不同免疫型體.2)硒與白內(nèi)障:營養(yǎng)需要范圍為1×10-7

～2×10-6;達(dá)到3×10-6

～1×10-5將引起慢性中毒;超過1×10-5會引起急性中毒,以致突然死亡.人視網(wǎng)膜含硒量7

g正常。動物肝臟、海味、大蒜、蘑菇等含硒豐富。3)碘鹽:黑龍江省集賢村,1000多人.約200個傻子,引用水、土壤嚴(yán)重缺碘所致。4)拿破侖死因：頭發(fā)分析(中子活化、熒光)，As、Pb含量特高，中毒而死。侍者所為。15第一章分析化學(xué)概論

現(xiàn)代分析化學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢及特點：1）提高靈敏度解決復(fù)雜體系的分離問題及提高分析方法的選擇性3）擴展時空多維信息4）微型化及微環(huán)境的表征與測定5）形態(tài)、狀態(tài)分析及表征6）生物大分子及生物活性物質(zhì)的表征與測定7）非破壞性檢測及遙控8）自動化與智能化16第一章分析化學(xué)概論分析化學(xué)的任務(wù)與作用生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究的是生命體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)(基因工程、克隆技術(shù)、生物芯片---)。(泰兆集團）需要學(xué)習(xí)基本理論、方法、實驗技能；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、科學(xué)態(tài)度；建立準(zhǔn)確的量的概念；訓(xùn)練科學(xué)研究素質(zhì)。17第一章分析化學(xué)概論分析化學(xué)老前輩Kolthoff(科爾索夫):具有高超技術(shù)，能作出令人滿意的精確分析的任何人都能使自己適應(yīng)于不大精確的操作，但反過來不行。18第一章分析化學(xué)概論1.2分析方法的分類按任務(wù)分：定性分析、定量分析、結(jié)構(gòu)分析分析對象：無機分析、有機分析測定原理：化學(xué)分析、儀器分析試樣用量：常量、半微量、微量、超微量成分含量：主成分、微量成分、痕量成分具體要求：例行分析、仲裁分析、在線分析、爐前分析等19第一章分析化學(xué)概論1.3分析化學(xué)發(fā)展簡史（1）經(jīng)歷了三次巨大的變革：1.19世紀(jì)末－20世紀(jì)40年代：由技術(shù)發(fā)展為科學(xué)，建立了溶液中的四大平衡理論。以濕法分析為主，重量分析、容量分析、比色分析得以發(fā)展，為分析化學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。（經(jīng)典分析時代）20第一章分析化學(xué)概論1.3分析化學(xué)發(fā)展簡史（2）2.

20世紀(jì)40－70年代：儀器分析得到飛速發(fā)展和應(yīng)用。由于材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)發(fā)展的要求，在物理學(xué)和電子學(xué)發(fā)展的推動下，進(jìn)一步發(fā)展了以光譜分析、極譜分析為代表的各種儀器分析方法，改變了分析化學(xué)以化學(xué)分析為主的局面。快速、準(zhǔn)確、靈敏的微量分析方法發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。21第一章分析化學(xué)概論1.3分析化學(xué)發(fā)展簡史（3）3.20世紀(jì)80年代以來：信息時代的到來和生命科學(xué)的發(fā)展，促使分析化學(xué)進(jìn)入第三次變革時期。是分析化學(xué)與數(shù)學(xué)和計算機相結(jié)合的時代。以高靈敏、高選擇性、高速化、自動化、智能化為標(biāo)志。在這一階段，分析工作者最大限度地利用計算機和數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)和工藝學(xué)等學(xué)科的最新知識，選擇最優(yōu)化的獲得原子、分子信息的方法，很可能使分析人員從單純的數(shù)據(jù)提供者變成問題的解決者。22第一章分析化學(xué)概論1.3分析化學(xué)發(fā)展簡史（4）要求：常量分析微量及微粒分析組成分析形態(tài)分析總體分析微區(qū)表面分布、逐層分析宏觀組分微觀結(jié)構(gòu)分析靜態(tài)分析快速反應(yīng)追蹤分析破壞試樣無損分析實驗室在線分析

23第一章分析化學(xué)概論1.4化學(xué)分析與儀器分析的關(guān)系（1）1.儀器分析與化學(xué)分析的區(qū)別不是絕對的，儀器分析是在化學(xué)分析基礎(chǔ)上的發(fā)展。2.不少儀器分析方法的原理，涉及到有關(guān)化學(xué)分析的基本理論；3.不少儀器分析方法，還必須與試樣處理、分離及掩蔽等化學(xué)分析手段相結(jié)合，才能完成分析的全過程。4.儀器分析有時還需要采用化學(xué)富集的方法提高靈敏度；24第一章分析化學(xué)概論1.4化學(xué)分析與儀器分析的關(guān)系（2）5.有些儀器分析方法，如分光光度分析法，由于涉及大量的有機試劑和配合物化學(xué)等理論，所以在不少書籍中，把它列入化學(xué)分析應(yīng)該指出，儀器分析本身不是一門獨立的學(xué)科，而是多種儀器方法的組合?？墒沁@些儀器方法在化學(xué)學(xué)科中極其重要。它們已不單純地應(yīng)用于分析的目的，而是廣泛地應(yīng)用于研究和解決各種化學(xué)理論和實際問題。因此，將它們稱為“化學(xué)分析中的儀器方法”更為確切。25第一章分析化學(xué)概論1.5定量分析過程（1）

注：1.防止待測組分的損失

2.避免引入干擾測定的雜質(zhì)取樣處理消除干擾測定計算均勻有代表性符合實際妥善保存溶解熔融消解灰化掩蔽分離常量組分(>1%,化學(xué)法)微量組分(儀器分析法)26第一章分析化學(xué)概論1.5定量分析過程（2）分析結(jié)果的表示：1.化學(xué)表示形式：實際存在形式、氧化物或元素、所需組分2.含量的表示方法：固體：％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、μg/g、ng/g、pg/g

液體：mol/L、mol/kg、m/m(%)、v/v(%)m/v(100mL)、mol/mol、

mg/L、μg/L、ng/L

氣體：m/v、m/m、mg/m3

、μg/m327第一章分析化學(xué)概論1.6定量分析方法（1）儀器分析法：★光化學(xué)：紫外-可見、紅外、熒光、磷光、激光拉曼、核磁共振、原子發(fā)射、原子吸收★電化學(xué)：電位、電導(dǎo)、庫侖、安培、極譜★色譜法：柱、紙、薄層、GC、HPLC★其他：MS、電子能譜、活化分析、免疫分析化學(xué)分析法:※重量分析

※滴定分析:酸堿、絡(luò)合、氧化還原、沉淀28第一章分析化學(xué)概論定量分析方法（2）按試樣量大小分：方法固體試樣質(zhì)量(mg)液體試樣體積(mL)常量

>100>10半微量

10～1001～10微量

<10<1按待測組分含量分：常量組分(>1%)、微量組分(0.01-1%)、痕量組分(<0.01%)

29第一章分析化學(xué)概論1.7滴定分析法概述1.7.1方法介紹

2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3

滴定管

化學(xué)計量點(sp)

滴定劑

Stoichiometricpoint

滴定終點(ep)

Endpoint

被滴定溶液

終點誤差(Et)

30第一章分析化學(xué)概論滴定分析的特點及主要方法特點：利用某一化學(xué)反應(yīng),

據(jù)體積計算分析結(jié)果。簡便、快速，適于常量分析準(zhǔn)確度高,應(yīng)用廣泛方法：

1）酸堿滴定，絡(luò)合滴定，氧化-還原滴定沉淀滴定

2）非水滴定法：水以外的有機溶劑中進(jìn)行31第一章分析化學(xué)概論1.7.2滴定分析對反應(yīng)的要求

和滴定方式置換滴定：用K2Cr2O7標(biāo)定Na2S2O3(+KI)

直接滴定1.按一定的反應(yīng)式定量進(jìn)行(99.9%以上);2.快(或可加熱、催化劑);3.有適當(dāng)?shù)姆椒ù_定終點(指示劑)。Zn2+NaOHKMnO4返滴定:

Al+EDTA(過量)、CaCO3+HCl(過量)間接滴定：Ca2+CaC2O4(s)H2C2O432第一章分析化學(xué)概論返滴定法（剩余滴定法）先準(zhǔn)確加入過量標(biāo)準(zhǔn)溶液，使與試液中的待測物質(zhì)或固體試樣進(jìn)行反應(yīng)，待反應(yīng)完成以后，再用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法適用：反應(yīng)較慢或難溶于水的固體試樣33第一章分析化學(xué)概論例1：Al3++定過量EDTA標(biāo)液

剩余EDTAZn2+標(biāo)液，EBT

返滴定34第一章分析化學(xué)概論例2：固體CaCO3+定過量HCl標(biāo)液

剩余HCl標(biāo)液NaOH標(biāo)液

返滴定35第一章分析化學(xué)概論置換滴定法先用適當(dāng)試劑與待測物質(zhì)反應(yīng)，定量置換出另一種物質(zhì)，再用標(biāo)準(zhǔn)溶液去滴定該物質(zhì)的方法適用：無明確定量關(guān)系的反應(yīng)36第一章分析化學(xué)概論例4：Na2S2O3+K2Cr2O7S4O62-+SO42-

無定量關(guān)系

K2Cr2O7+過量KI定量生成I2

Na2S2O3標(biāo)液淀粉指示劑

深藍(lán)色消失37第一章分析化學(xué)概論

間接法通過另外的化學(xué)反應(yīng)，以滴定法定量進(jìn)行適用：不能與滴定劑起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)例5：Ca2+CaC2O4沉淀

H2SO4KMnO4標(biāo)液

C2O42-間接測定38第一章分析化學(xué)概論1.7.3基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液：具有準(zhǔn)確濃度的溶液

1.直接配制：K2Cr2O7、KBrO3

2.標(biāo)定法配制：NaOH、HCl、EDTA、KMnO4、I3-基準(zhǔn)物質(zhì)：

1.組成與化學(xué)式相符(H2C2O4·2H2O、NaCl);2.純度>99.9%;3.穩(wěn)定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）

4.摩爾質(zhì)量較大

5.滴定時按反應(yīng)式定量進(jìn)行，無副反應(yīng)

39第一章分析化學(xué)概論實驗室常用試劑分類級別1級2級3級生化試劑中文名優(yōu)級純

分析純

化學(xué)純英文標(biāo)志

GR

AR

CP

BR標(biāo)簽顏色綠

紅

藍(lán)

咖啡色

標(biāo)準(zhǔn)試劑、高純試劑、專用試劑40第一章分析化學(xué)概論1.7.4滴定分析中的體積測量常用容量分析儀器:

容量瓶(量入式)、

移液管(量出式)、

滴定管(量出式)校準(zhǔn)方法:1.絕對校準(zhǔn)

2.相對校準(zhǔn):移液管與容量瓶41第一章分析化學(xué)概論滴定分析常用儀器容量瓶碘瓶移液管吸量管錐形瓶42第一章分析化學(xué)概論滴定管酸式堿式量筒43第一章分析化學(xué)概論1.7.5滴定分析計算分析化學(xué)中常用的量和單位物質(zhì)的量n

(mol、mmol)摩爾質(zhì)量M(g·mol-1)物質(zhì)的量濃度c(mol·L-1)質(zhì)量m(g、mg)，體積V(L、mL)質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(%),質(zhì)量濃度

(g·mL-1

、mg·mL-1)相對分子量Mr、相對原子量Ar必須指明基本單元44第一章分析化學(xué)概論A.標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制1:稀釋后標(biāo)定(NaOH、HCl)

n1=n2

c1·V1=c2·V22:用基準(zhǔn)物質(zhì)直接配制(K2Cr2O7)

準(zhǔn)確稱量并配成準(zhǔn)確體積。45第一章分析化學(xué)概論例1.1配0.01000mol·L-1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)

溶液250.0mL,求m=?解

m(K2Cr2O7)=n·M=c·V·M=0.01000×0.2500×294.2=0.7354(g)通常僅需要溶液濃度為0.01mol·L-1左右,做法是:準(zhǔn)確稱量0.74g(±10%)K2Cr2O7基準(zhǔn)物質(zhì),于容量瓶中定容,再計算出其準(zhǔn)確濃度：46第一章分析化學(xué)概論B.

標(biāo)定及滴定計算

方法1：等物質(zhì)的量規(guī)則

ZA和ZB分別為A物質(zhì)和B物質(zhì)在反應(yīng)中的得失質(zhì)子數(shù)或得失電子數(shù)。47第一章分析化學(xué)概論等物質(zhì)的量規(guī)則舉例

H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OH2SO4

的基本單元:NaOH的基本單元:NaOH等物質(zhì)的量規(guī)則:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2OMnO4-的基本單元:Fe2+的基本單元:Fe2+等物質(zhì)的量規(guī)則:48第一章分析化學(xué)概論例1.2以K2Cr2O7為基準(zhǔn)物質(zhì),采用析出I2的方法標(biāo)定0.020mol·L-1Na2S2O3溶液的濃度,需稱多少克K2Cr2O7?如何做才能使稱量誤差不大于0.1%?解:Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OI2+2S2O32-=2I-+S4O62-+6e-2eCr2O72-2Cr3+2S2O32-S4O62-

n(K2Cr2O7)=n(Na2S2O3)m(K2Cr2O7)=n(K2Cr2O7)M(K2Cr2O7)=c(Na2S2O3)V(Na2S2O3)M(K2Cr2O7)=0.020×0.025×294.18/6=0.025(g)49第一章分析化學(xué)概論稱大樣----減少稱量誤差

準(zhǔn)確稱取0.25g左右K2Cr2O7,于小燒杯中溶解后定量轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中定容,用25mL移液管移取3份于錐形瓶中,分別用Na2S2O3滴定.

標(biāo)定0.10mol·L-1NaOH:

若用H2C2O4·2H2O,約0.15g,應(yīng)稱大樣;

若用KHC8H4O4,約0.5g,稱小樣為好(?)50第一章分析化學(xué)概論計算方法二:換算因數(shù)法51第一章分析化學(xué)概論(例1.3)

準(zhǔn)確移取20.00mL含Ca2+的試樣溶液，加入過量的Na2C2O4溶液，使Ca2+定量沉淀后過濾、洗滌沉淀，用H2SO4溶解沉淀后用C(1/5KMnO4)=0.05000mol/LKMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液24.00ml，求：試樣中Ca2+的質(zhì)量濃度(mg/mL)。52第一章分析化學(xué)概論(例1.3)

Ca2++C2O42-CaC2O4(s)H2C2O42MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2(g)+8H2O1Ca2+1H2C2O45H2C2O42KMnO4

n(Ca2+)=n(H2C2O4)=n(KMnO4)

(Ca)==1.202mg/mL53第一章分析化學(xué)概論A物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算根據(jù)等物質(zhì)的量規(guī)則:

根據(jù)換算因數(shù)法:54第一章分析化學(xué)概論

滴定度T:

每mL滴定劑相當(dāng)于待測物的克數(shù)如某K2Cr