云南大学分析化学第一章 概论

1、2021-11-41分 析 化 学Analytical Chemistry云南大学化学科学与工程学院云南大学化学科学与工程学院2021-11-42教师联系方式 张世鸿张世鸿 云南大学化学科学与工程学院云南大学化学科学与工程学院 Tel:课件下载：课件下载： 密码：密码：2009ddhj2021-11-43武汉大学等武汉大学等 分析化学分析化学 （第五版）上册（第五版）上册 2006武汉大学等武汉大学等 分析化学分析化学 （第四版）（第四版） 1998北京大学：北京大学：分析化学教程分析化学教程 20052005彭崇慧彭崇慧, ,冯建章冯建章, ,张锡瑜张锡瑜, ,李克

2、安李克安, ,赵凤林赵凤林. . 定量化学定量化学分析简明教程分析简明教程( (第二版第二版).). 北京大学出版社北京大学出版社, 1997, 1997张锡瑜等编著张锡瑜等编著. . 化学分析原理，化学分析原理，科学出版社，科学出版社，20002000. . 主要参考书主要参考书2021-11-44第一章第一章 概论概论1-1 分析化学的定义、任务和作用分析化学的定义、任务和作用1-2 分析方法分类分析方法分类1-3 分析化学发展简史与发展趋势分析化学发展简史与发展趋势1-4 分析化学参考文献（自学）分析化学参考文献（自学）1-5 分析过程与分析结果表示分析过程与分析结果表示1-6 滴定分析

3、法概述滴定分析法概述2021-11-451-1 1-1 分析化学的分析化学的定义、任务和作用任务和作用 一、分析化学的分析化学的定义定义欧洲化学联合会欧洲化学联合会FECSFECS的分析化学部的分析化学部DACDAC定义：定义：分析化学是发展和应用各种理论、方法，仪分析化学是发展和应用各种理论、方法，仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面器和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的信息的一门学科。组成和性质的信息的一门学科。 n分析化学是研究物质的组成、含量、结构的学科。分析化学是研究物质的组成、含量、结构的学科。 原子量的准确测定、工农业生产的发展、生态环境原子量的准确测定、工农业生

4、产的发展、生态环境的保护、生命过程的控制等都离不开分析化学。的保护、生命过程的控制等都离不开分析化学。2021-11-46二、分析化学的任务二、分析化学的任务u对全球经济贸易统一质量保障体系建立的作用对全球经济贸易统一质量保障体系建立的作用u对工业生产的作用对工业生产的作用u对国防建设的作用对国防建设的作用u对科学发展的作用对科学发展的作用u在新材料、新能源开发中的作用在新材料、新能源开发中的作用u对环境资源开发利用与保护的作用对环境资源开发利用与保护的作用u在生命科学研究中的作用在生命科学研究中的作用u在法律执行过程中的作用在法律执行过程中的作用u社会生活中的作用社会生活中的作用u等等等等三

5、、分析化学的作用三、分析化学的作用2021-11-482021-11-491-2 1-2 分析方法的分类分析方法的分类分析方法的分类分析方法的分类-1u 根据任务分类：根据任务分类： 定性分析定性分析 Qualitative analysis 物质的组成物质的组成 定量分析定量分析 Quantitative analysis 成分的含量成分的含量 结构分析结构分析 Structure analysis 物质的结构物质的结构 2021-11-4101. 定性分析定性分析 ( Qualitative Analysis): 回答回答 有什么有什么? 例例1：某食堂食物中毒：某食堂食物中毒取白色晶体物

6、发面取白色晶体物发面 小苏打小苏打(NaHCO3)取白色晶体取白色晶体+水溶解水溶解+H2SO4 白色白色 BaSO4 (Ba2+，Sr2+，Pb2+)试液试液+AgNO3(HNO3) 白色白色 AgCl(Cl-，Br-，I-)可知此白色晶体为可知此白色晶体为BaCl22H2O2021-11-411例例2：假食盐：假食盐(NaNO2，NaNO3)NO2-：试液试液+HAc+KI(氧化还原氧化还原)I2(CCl4)呈紫色呈紫色 NO2- 氧化性氧化性 NO3-：试液试液+HAc+Zn(还原还原)NO2-可证明可证明NO3-的存在的存在2021-11-4122. 定量分析定量分析(Quantita

7、tive Analysis) ：回答：回答 有多少有多少?例如例如：铁矿石含铁：铁矿石含铁30%为富矿具有可采价值为富矿具有可采价值 若定性：若定性：Fe3+SCN- (H+) FeSCN2+血红血红 若定量：若定量：Fe2+Cr2O72-(H+) Fe3+2Cr3+2021-11-413 3. 结构分析结构分析(Structure Analysis) ：价态：价态分析，结构态分析，结合态分析，化合态分分析，结构态分析，结合态分析，化合态分析。例如析。例如 n 分子结构，晶体结构，分子聚集体的高级结构 蛋白质的构象(-螺旋、型结构，球状蛋白的三级结构）Conformation analysis

8、 DNA测序（DNA Sequencing) 2021-11-414Adenine (A) Guanine (G) 腺嘌呤腺嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤 BaseSuger-phosphoate backboog Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U) 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 尿嘧啶尿嘧啶2021-11-415分析化学的分类分析化学的分类-2u根据分析对象分类根据分析对象分类无机分析 Inorganic analysis （元素、离子、化合物等）有机分析 Organic analysis（元素、官能团、结构）生化分析 Biochemical analysis（蛋白

9、质分析、氨基酸分析、核酸分析、糖类分析等） 2021-11-416分析化学的分类分析化学的分类-u根据原理分类：根据原理分类：2021-11-417按按原原理理化化学学分分析析仪仪器器分分析析酸碱滴定酸碱滴定配位滴定配位滴定氧化还原滴定氧化还原滴定沉淀滴定沉淀滴定电化学分析电化学分析光化学分析光化学分析色谱分析色谱分析波谱分析波谱分析重量分析重量分析滴定分析滴定分析电导、电位、电解、库仑电导、电位、电解、库仑极谱、伏安极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱红外、核磁、质谱2021

10、-11-418u根据应用领域分类根据应用领域分类 药物分析 Pharmacological analysis 水质分析 Water analysis 食品分析 Food analysis 工业分析 Industrial analysis 刑侦分析 Forensic analysis 临床分析 Clinical analysis 环境分析 Environmental analysis 等等分析化学的分类分析化学的分类-2021-11-419分析化学的分类分析化学的分类-u根据作用分类根据作用分类 例行分析 Routine analysis 仲裁分析 Referee analysis2021-11

11、-420根据试样量大小分类根据试样量大小分类 方法 固体试样质量(mg) 液体试样体积(mL) 常量 100 10 半微量 10 - 100 1 - 10 微量 10 1% ) 微量组分 ( 0.01-1%) 痕量组分 ( 99.9% ; 3. 稳定稳定( Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）；等）； 4. 摩尔质量较大；摩尔质量较大； 5. 滴定时无副反应。滴定时无副反应。2021-11-451常用的基准物质：常用的基准物质： (Primary Standards) Standardization KC8H5O4 H2C2O42H2O 碱标液碱标液 Na2CO3 Na2B4O710H

12、2O 酸标液酸标液 CaCO3 Zn Cu Pb(99.9%) EDTA标液标液 As2O3 Fe H2C2O42H2O KMnO4 I2标液标液 K2Cr2O7 KIO3 Na2S2O3 标液标液 NaCl KCl AgNO3 标液标液2021-11-452我国化学试剂等级和标志我国化学试剂等级和标志一级一级 优级纯优级纯 G.R 科研精密分析科研精密分析 二级二级 分析纯分析纯 A.R 多数分析多数分析 三级三级 化学纯化学纯 C.P 常规分析常规分析 四级四级 实验试剂实验试剂 L.R 辅助分析辅助分析 2021-11-453常用滴定分析仪器常用滴定分析仪器容量瓶容量瓶吸量管吸量管锥形瓶

13、锥形瓶移液管移液管 酸式滴定管酸式滴定管烧杯烧杯量筒量筒容容 量量 仪仪 器器2021-11-454四、标准溶液的配制及浓度表示四、标准溶液的配制及浓度表示 配制：配制： 1.1.直接法：直接法：用基准物质配制用基准物质配制 步骤：基准物步骤：基准物分析天平分析天平容量瓶容量瓶 容量分析仪器容量分析仪器容量瓶容量瓶 量入式的测量方式量入式的测量方式 移液管移液管 量出式的测量方式量出式的测量方式滴定管滴定管 量出式的测量方式量出式的测量方式润洗：量入不洗量出洗润洗：量入不洗量出洗 2021-11-455例例 配制配制0.02000 molL-1 K2Cr2O7 标标准溶液准溶液250.0mL,

14、求求m = ?解解 m(K2Cr2O7) = nM = cVM = 0.020000.2500294.2 = 1.471 (g) 准确称量准确称量1.47g(10%) K2Cr2O7基准物质，基准物质，于容量瓶中定容于容量瓶中定容, 再计算出其准确浓度：再计算出其准确浓度：227227227227(K CrO )(K CrO )(K CrO )(K CrO )mcMV 通常仅需要溶液浓度为通常仅需要溶液浓度为0.02 molL-1左右左右, 做法是做法是:2021-11-4562.标定法：标定法：用非基准物配用非基准物配 NaOH , HCl , KMnO4等等步骤：粗配成大致浓度步骤：粗配成

15、大致浓度(托盘天平托盘天平量筒取量筒取水水试剂瓶试剂瓶)标定标定(Standardization)例如例如配配0.1mol/LNaOH溶液溶液1000mL，台秤，台秤取大约取大约4.0gNaOH，加大约，加大约1L的的 H2O，摇匀。，摇匀。 用标准用标准HCl标定；标定； 用基准酸物质标定用基准酸物质标定2021-11-457浓度表示浓度表示1. 1. 摩尔浓度摩尔浓度（mol/L）2. 2. 滴定度滴定度 （g/mL mg/mL） BmlA滴滴定定剂剂的的质质量量被被测测物物1TB/A 2021-11-458摩尔浓度与滴定度的换算摩尔浓度与滴定度的换算aA（被测组分）（被测组分） +bB（

16、滴定剂）（滴定剂）= cC + dD a b T/MA CB 1 1 1010-3-3310 AMTabBC310ABMCbaT =2021-11-459 五、五、 标定及滴定计算标定及滴定计算 方法一方法一: : 等物质的量规则等物质的量规则 AB11(A)(B)nnZZ AA11(A)(A)MMZZ AA1(A)(A)nZnZ AA1(A)(A)cZcZ ZA和和ZB分别为分别为A物质和物质和B物质在反应中物质在反应中的得失质子数或得失电子数。的得失质子数或得失电子数。ppt63 ppt682021-11-460例如例如H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2OH2SO4

17、的基本单元的基本单元: NaOH 的基本单元的基本单元: NaOH等物质的量规则等物质的量规则: 241H SO2241(H SO )(NaOH)2nn 2021-11-461MnO4-的基本单元的基本单元: Fe2+的基本单元的基本单元: Fe2+等物质的量规则等物质的量规则: :MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O241(MnO )(Fe)5nn 41MnO5 2021-11-462例例 以以K2Cr2O7为基准物质为基准物质,采用析出采用析出I2的方法标的方法标定定0.020molL-1Na2S2O3溶液的浓度溶液的浓度,需称多少克需称多少克

18、K2Cr2O7? 如何做才能使称量相对误差不大于如何做才能使称量相对误差不大于0.1%? n( K2Cr2O7) = n(Na2S2O3)16+6e-2eCr2O72- 2Cr3+ 2S2O32- S4O62-解解: Cr2O72-+6I-+14H+ = 2Cr3+3I2+7H2O I2+2S2O32- = 2I-+S4O62-2021-11-463m( K2Cr2O7 ) = n( K2Cr2O7) M( K2Cr2O7)= c(Na2S2O3) V(Na2S2O3) M(K2Cr2O7)= 0.0200.025294.18/6 = 0.025(g) （？）（？）1616160.000210

19、0%1%r0.025E 如何操作才能使称量相对误差如何操作才能使称量相对误差 0.1%?记住：分析天平记住：分析天平的测量误差的测量误差2021-11-464称大样称大样 减少称量误差减少称量误差 准确称取准确称取0.25g左右左右K2Cr2O7于小烧杯中，于小烧杯中，溶解后定量转移到溶解后定量转移到250mL容量瓶中定容容量瓶中定容, 用用25mL移液管移取移液管移取3份溶液于锥形瓶中份溶液于锥形瓶中, 加入加入过量过量KI，分别用，分别用Na2S2O3滴定析出的滴定析出的I2 。r0.00020.08% 0.1%0.25E 2021-11-465方法二方法二: : 计量数比计量数比( (摩

20、尔比摩尔比) )法法(A)(B)(A)(A)(B)(B)nncVbcaaVb ABCDbdac 2021-11-466例例 病人血钙的检验：取病人血钙的检验：取2.00mL血液，稀释血液，稀释后用后用(NH4)2C2O4 处理，使处理，使Ca2+生成生成CaC2O4 沉淀，沉淀过滤后溶解于强酸中，沉淀，沉淀过滤后溶解于强酸中，然后用然后用0.0100mol.L-1的的KMnO4溶液溶液滴定，用去滴定，用去1.20 mL， 试计算此血液中试计算此血液中钙的钙的质量浓度质量浓度 (gL-1).2021-11-467Ca2+C2O42- CaC2O4(s) H2C2O4 52n(Ca2+)=n(H2C2O4)= n(KMnO4)2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2(g)+8H2O解解:1Ca2+ 1H2C2O4 5H2C2O4 2KMnO42021-11-46824444+(C a )(C a )5(K M n O)(K M n O)(C a )2115(K M n O)(K M n O)(C a )(C a)552nMVcVMVcVMV -10.0500 1.20 40.080.601 (g L )22.00 2021-11-469A物质的质量分数物质的质量分数 (w) 的计算小结的计算小结