分析化学教案1绪论.doc

绪论第一节分析化学的任务和作用 分析化学是人们获得物质化学组成和结构信息的科学。也就是说它是研究物质化学组成的表征和测量的科学，是化学学科的重要分支，它所解决的问题是物质是什么组分组成的，这些组分在物质中是如何存在的，以及各组分的含量有多少。 分析化学是研究物质及其变化规律的重要方法之一，它在涉及化学现象的各个学科中都发挥着重要的作用，例如：矿物学、地质学、生理学、医学、农学、物理学、生物学、环境科学、能源科学等。 分析化学在四个现代化建设中起着广泛的作用：.在农业方面：土壤成分及性质的测定，化肥、农药的分析，作物生长过程的研究。.在工业方面： 有“工业眼睛”之称。从资源的勘探，矿山的开发、原料的选择、流程控制、新产品试制、成品检验、三废处理及利用等都必须依赖分析结果作依据。. 国防方面：武器装备的生产和研制，敌特及犯罪活动的侦破，也需分析化学的配合。.科学技术方面： 分析化学的作用已远远超出了化学领域，它在生命科学、材料科学、能源科学、环境科学、生物学等方面起着不可取代的作用，如：病理诊断的化验、药品规格的检测、环境的监控等都需要分析化学的配合。 总之，分析化学在解决各种理论和实际问题上起着巨大的作用。在我国现代化建设中有着广泛的应用。因此，各类高校与化学有关的专业都设有适当课时的分析化学基础课。 通过分析化学的学习，使大家把学习的无机理论更密切地联系实际，培养同学们严格、认真和实事求是的科学态度，观察和分析、判断问题的能力，精密、细致地进行科学实验的技能，使大家具备科技工作者应有的素质。为以后的学习和工作打下良好的基础。 第二节 分析方法的分类 分析化学不仅应用广泛，它所采用的方法也多种多样。多年来，人们从不同的角度，如根据分析工作的目的、任务、对象方法和原理的不同对分析方法进行了分类。1、 据分析的目的和任务分： 定性分析(qualitative analysis)：鉴定物质是由哪些元素、原子团、官能团或化合物所组成的。 定量分析(quantitative analysis)：测定物质中有关组分的含量。 结构分析(structural analysis)：了解化合物的分子结构和晶体结构。2、根据分析的对象(分析对象的化学属性)分为： 无机分析(inorganic analysis)，分析的对象是无机物。 有机分析(organic analysis)，分析的对象是有机物。3、按分析时所依据的物质的性质(或测定的原理)分为： 化学分析(chemical analysis)，以物质所发生的化学反应为基础。A、重量分析：通过化学反应及一系列操作，使试样中的待测组分转化为另一种纯粹的、固定化学组成的化合物，再称量该化合物的重量(或质量)从而计算出待测组分的含量。B、滴定分析：将已知浓度的试剂溶液滴加到待测物质溶液中，使其与待测组分恰好完全反应，根据加入试剂的量(浓度与体积)，计算出待测组分含量。根据滴定反应的类型不同分为：例如：用AgNO3溶液滴定Cl 若根据n (AgNO3)的量(c.V)求Cl的量则为滴定分析，若根据AgCl的重量计算Cl 则为重量分析。化学分析法通常用于高含量或中含量组分的测定。即待测组分在1%以上的。仪器分析法(instrumental analysis)借助仪器，以物质的物理或物理化学性质为依据的分析方法。仪器分析法是以测量物质的物理性质为基础的分析方法。由于这类方法通常需要使用较特殊的仪器，故得名“仪器分析”。其具体分类如下：表1-1 可用于分析目的的物理性质及仪器分析方法的分类 仪器分析法的特点： A、 优点 用于分析试样组分(成分分析)，其优点是操作规程简便而快速，对于含数仪器是将被测组分的浓度变化或物理性质变化转变成某种电性能（如：电阻、电导、电位、电容、电流等），这样就易于实现自动化和联接电子计算机。因此仪器分析具有简便、快速、灵敏、易于实现自动化等特点。对于结构分析（研究物质的分子结构或晶体结构），仪器分析法（如红外吸收光谱法、核磁共振波谱法、质谱法、X射线衍射法、电子能谱法等等）也是极为重要和必不可少的工具。B、局限性 准确度不够高，相对误差通常在百分之几左右，有的甚至更差。这样的准确度对低含量组分的分析已能满足要求。同时仪器分析一般都需要以标准物进行校准，而很多标准物需要用化学分析方法来标定。而且在进行复杂物质的分析时，往往不是用一种而是综合应用几种方法。C、本课程将讨论的仪器分析方法有：（1）色谱分析法：气相色谱法、高效液相色谱法；（2）电化学分析法：电位分析法、极谱分析法、库仑分析法；（3）光学分析法：原子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外吸收光谱法、红外吸收光谱；（4）核磁共振波谱法；（5）质谱分析法。仪器分析的特点：操作简便、快捷，检出限低，但仪器价格较高。4、根据分析时所需试样的量分类：方 法试样质量试液体积常量分析macro analysis 0.1 g 10 ml半微量分析semi-macoro analysis0.01 g0.1 g10 mg100 mg110 ml微量分析micro analysis0.1 mg10 mg0.011 ml超微量分析 0.1 mg 1%微量组分分析（次主量分析）micor component analysis 0.01%1%痕量组分分析（痕量分析）trace component analysis 0.01%6、按分析的要求分类：例行分析仲裁分析第三节分析化学的发展分析化学的起源可以追溯到古代的炼金术。当时的分析手段主要依靠感官和双手。16世纪出现了第一个使用天平的试金实验室，到19世纪末，分析化学基本上由定性手段和定量技术组成，进入20世纪，由于现代科学的发展，相邻学科间的渗透，使分析化学经历了三次巨大的变革。20世纪30年代，物理化学溶液理论的发展，为分析化学提供了理论基础，建立了溶液中的“四大平衡”理论，使分析化学从一门技术成为一门科学。 二次大战前后，40-60年代，物理学与电子学的发展，促进了分析化学中物理方法的发展，使分析化学从以经典分析为主发展到以仪器分析为主的现代分析化学。 70年代末到现在，以计算机应用为主要标志的信息时代的来临，给科学的发展带来巨大冲击，提出了许多要求，分析化学目前正处在第三次大变革时期。 目前，分析化学的使命已由单纯提供分析数据上升到从原始分析数据中最大限度地获得有用的信息和知识，以解决生产与科研中的实际课题，也就是说：不在局限于“是什么”、“有多少”，而是要求提供物质更多的、更全面的信息。从常量微量分析到微粒分析如：对高纯稀土及半导体材料的分析，要求能检测每立方厘米中痕量杂质的原子数。从组成分析到形态分析（即从元素分析到价态、形态、能态分析） 如：六价铬对人体是剧毒的，甲基汞的毒性比金属汞和无机盐中的汞大的多，所以对天然水中的铬和汞的测定，只了解总含量是不够的，还要了解各种价态和化学形态的含量。从总体到微区从表面分布到逐层分析如：材料科学中，不仅要了解材料的化学组成，而且要求了解材料的结构状态，特别是微区结构状态和表面状态，有些生物组织，不仅要了解某些组分元素的含量，而且要了解它们在该组织中不同层次的分布。从宏观组成分析到微观结构分析如：在环境科学的研究中，人们不仅要了解其化学成分，各组分的含量，而且要了解各组分的价态及存在形式即进行化学状态分析。从静态分析到快速反应追踪分析如：现代化学动力学的研究，往往要求测定活性很高