定量分析一般过程概述

1、Analytical Chemistry 第第1 1章章 定量分析一般过程概述定量分析一般过程概述Analytical Chemistry 1.1 分析问题的确定分析问题的确定 1.2 取样取样 1.3 样品的处理样品的处理 1.4 测量测量 1.5 计算与分析结果的表示计算与分析结果的表示 教学内容教学内容Analytical Chemistry 定量分析的一般步骤定量分析的一般步骤2 取样取样Sampling3 样品处理样品处理Sample pretreatment4 测定测定Determination5 计算与评价计算与评价Calculation and Evaluation1 问题的确

2、定问题的确定Statement of ProblemAnalytical Chemistry 1.1分析问题的确定分析问题的确定Statement of Problem Nature of sample ? Analyte? Ion? Molecules? Function group? Quatitative or quantitative? How much object (sample) ? Matrix of composition? Single or multi-component? Time available? Sample supply repeatedly? Destruc

3、tion or non-destruction? Look for a continuous system? 分析方案分析方案首选标准方法首选标准方法现场分析方法现场分析方法标准物质标准物质现场分析方法现场分析方法标准方法标准方法Analytical Chemistry 分析全过程示例（土壤油污染分析）分析全过程示例（土壤油污染分析）步步 骤骤作作 用用 者者内内 容容提出问题提出问题客户客户地表下土壤层原油渗透地表下土壤层原油渗透确定分析的任务确定分析的任务客户与分析者客户与分析者原油渗透污染面积多大原油渗透污染面积多大确定分析程序确定分析程序分析者分析者油的萃取、分离和定量测定油的萃取、分

4、离和定量测定取样取样分析者与客户分析者与客户取取100g具有代表性的固体样品具有代表性的固体样品样品制备样品制备分析者分析者混匀、二次取样、用混匀、二次取样、用CCl4萃取萃取测量测量分析者分析者GC分析法分析萃取液分析法分析萃取液数据评价数据评价分析者分析者对对GC流出时间及峰高进行定性、定量流出时间及峰高进行定性、定量结论结论分析者分析者与样品量相关的与样品量相关的GC值是否在允许限之下值是否在允许限之下报告报告分析者向客户分析者向客户提出进一处理问题的方法提出进一处理问题的方法Analytical Chemistry 1.2 取样取样 Samplingu取样取样：从待分析的对象（：从待分

5、析的对象（object or bulk matter) 中取出用于分析用的少量物质。中取出用于分析用的少量物质。u根据分析对象是气体、液体、或固体，采用不同的根据分析对象是气体、液体、或固体，采用不同的取样方法。取样方法。u在取样过程中，最重要的一点是要使分析试样具有在取样过程中，最重要的一点是要使分析试样具有代表性。代表性。u（随机取样随机取样、周期取样、选择性取样、周期取样、选择性取样（取证）取证） ）Analytical Chemistry 取样取样 Sampling方法：任意取一部分或稍加混合后取一部分。方法：任意取一部分或稍加混合后取一部分。举例：金属材料的检测举例：金属材料的检测钢

6、片样品：钢片样品： 因金属的组成分布通常是均匀的，因金属的组成分布通常是均匀的， 任意剪取一部分。任意剪取一部分。钢锭和铸铁：因表面和内部的凝固时间不同，钢锭和铸铁：因表面和内部的凝固时间不同， 应采取在不同部位、不同深度、应采取在不同部位、不同深度、 多孔取样，然后混合均匀。多孔取样，然后混合均匀。 Analytical Chemistry （2）组成分布不均匀的试样）组成分布不均匀的试样Analytical Chemistry Form cone Pour on apex Flatten Reform cone Pour on apex Flatten Reform corn Pour o

7、n apex Repeat as often as necessary Analytical Chemistry 试样制备：试样制备： 试样经过试样经过破碎破碎、过筛过筛、混匀混匀、缩分缩分后后才能得到符合分析要求的试样。才能得到符合分析要求的试样。 破碎破碎分为分为粗碎、中碎粗碎、中碎和和细碎细碎甚至研磨。甚至研磨。每次破碎后要使样品全部通过筛孔。每次破碎后要使样品全部通过筛孔。 缩分缩分是使粉碎后的试样量逐步减少，采是使粉碎后的试样量逐步减少，采用四分法。用四分法。Analytical Chemistry 分析试样制备方法分析试样制备方法(sampling)(sampling)Analyt

8、ical Chemistry 四分法缩分四分法缩分标准筛的筛号及孔径的大小标准筛的筛号及孔径的大小问题问题一次破碎、过筛后，一次破碎、过筛后，需要缩分几次？需要缩分几次？Analytical Chemistry 取样取样最小量最小量经验公式经验公式bWWs100maxWs: 取样的取样的最小重量最小重量(kg)；Wmax: 最大颗粒的重量最大颗粒的重量 (kg)；b 为比例系数，一般取值为比例系数，一般取值0.2。mQ: 试样试样最小质量最小质量（kg）；）；k: 缩分常数的经验值（一般缩分常数的经验值（一般取值取值0.05 1 kg.mm-2 ）；）；d: 试样的最大粒度（试样的最大粒度（m

9、m）mQ kd 2Analytical Chemistry 采样与缩分试样量计算示例采样与缩分试样量计算示例l 例：采集矿石样品，若试样的最大直径为例：采集矿石样品，若试样的最大直径为10 mm， k =0.2 kg/mm2, 则应采集多少试样？则应采集多少试样？l 解：解： mQ kd 2 = 0.2 10 2 = 20 (kg)l 例：例： 有一样品有一样品 mQ = 20 kg ， k =0.2 kg / mm2, 用用6号筛过号筛过筛筛, 问应缩分几次？问应缩分几次？l 解：解： mQ kd 2 = 0.2 3.36 2 = 2.26 (kg) 缩分缩分1次剩余试样为次剩余试样为20

10、0.5 = 10 (kg) 缩分缩分3次剩余试样为次剩余试样为20 0.53= 2.5 (kg) 2.26，故缩分，故缩分3次次Analytical Chemistry 定量化学分析一般采用湿法分析，通常定量化学分析一般采用湿法分析，通常要求将干燥好的试样分解后转移入溶液中，要求将干燥好的试样分解后转移入溶液中，然后进行分离及测定。然后进行分离及测定。 1.3 样品预处理样品预处理 Sample pre-treatmentAnalytical Chemistry 样品预处理样品预处理 Sample pre-treatmentl 样品预处理的目的：样品预处理的目的： 使样品的状态和浓度适应所选择

11、的分析技术使样品的状态和浓度适应所选择的分析技术 物质性质物质性质（生物样品的有机分子或元素等）（生物样品的有机分子或元素等） 干扰情况干扰情况（是否需要分离等）（是否需要分离等） 测定方法测定方法（是否需要富集等）（是否需要富集等）l 样品预处理的原则：样品预处理的原则： 防止待测组分的损失防止待测组分的损失 避免引入干扰避免引入干扰Analytical Chemistry 根据试样性质的不同，分解的方法亦不同根据试样性质的不同，分解的方法亦不同。 * 溶解法溶解法无机试样无机试样 * 熔融法熔融法 无机试样无机试样 * 微波消解法微波消解法无机试样无机试样 * 灰化法灰化法 有机试样有机试

12、样Analytical Chemistry u 溶解溶解：水、酸、碱或混合酸作为溶剂水、酸、碱或混合酸作为溶剂 水溶水溶（例（例NHNH4 4SOSO4 4中含氮量的测定中含氮量的测定) ) 酸溶酸溶（HCl, HHCl, H2 2SOSO4 4, HNO, HNO3 3, HF, HF等及混合酸分解金属、等及混合酸分解金属、合金、矿石等）合金、矿石等） 碱溶碱溶（ 例例NaOHNaOH溶解铝合金分析溶解铝合金分析FeFe、MnMn、NiNi含量）含量） 一般顺序为：一般顺序为： H2OHClHNO3碱溶法碱溶法王水王水 还有硫酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸等。还有硫酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸等。EN

13、DAnalytical Chemistry 将试样与固体熔剂混匀后置于特定材料将试样与固体熔剂混匀后置于特定材料制成的制成的坩埚坩埚中，在高温下熔融，分解试样，再用中，在高温下熔融，分解试样，再用水或酸浸取融块。水或酸浸取融块。 K2S2O7及及KHSO4为酸性熔剂，用石英或铂坩为酸性熔剂，用石英或铂坩埚。埚。Na2CO3，NaOH，Na2O2为碱性熔剂，用铁、为碱性熔剂，用铁、银或刚玉坩埚。银或刚玉坩埚。Analytical Chemistry u熔融熔融示例示例高温分解，酸提取高温分解，酸提取氧瓶燃烧法氧瓶燃烧法Analytical Chemistry 消除干扰：消除干扰： 当试样共存组分

14、对待测组分的测定有干扰时当试样共存组分对待测组分的测定有干扰时氧化还原掩蔽法氧化还原掩蔽法配合掩蔽配合掩蔽沉淀掩蔽沉淀掩蔽酸碱掩蔽酸碱掩蔽沉淀分离沉淀分离萃取分离萃取分离色谱分离色谱分离等等u ：enrichment萃取富集萃取富集吸附富集吸附富集共沉淀富集共沉淀富集Analytical Chemistry l物质的性质物质的性质l组分的含量组分的含量l干扰情况干扰情况l准确度准确度l灵敏度灵敏度l选择性选择性l适用范围适用范围l时间时间l人力人力l设备设备l消耗品消耗品分析方法分析方法用户对分用户对分析结果的析结果的要求和对要求和对分析费用分析费用的承受度的承受度用户用户Analytical

15、 Chemistry 例：u石灰石中钙的测定石灰石中钙的测定 常量成分常量成分(1%)，采用化学分析法（滴定分析法），采用化学分析法（滴定分析法）u石灰石中微量铁的测定石灰石中微量铁的测定 微量成分微量成分(1%) ，可采用分光光度法。，可采用分光光度法。Analytical Chemistry 根据分析过程中根据分析过程中有关反应的计量关系有关反应的计量关系及分析测量及分析测量所得所得数据数据，计算计算试样中待测组分的试样中待测组分的含量含量。 根据要求正确根据要求正确表示分析结果表示分析结果。 对于测定结果及误差分布情况，应用对于测定结果及误差分布情况，应用统计学方法统计学方法进行评价。进

16、行评价。 mS、 化学计量关系化学计量关系mBS Analytical Chemistry 以元素形式的含量表示以元素形式的含量表示例：有机物或矿样中的例：有机物或矿样中的 Fe、Cu、C、H、O、P、N等等 以氧化物形式的含量表示以氧化物形式的含量表示例：矿石分析中例：矿石分析中Fe2O3、P2O5等等 以待测组分实际存在形式含量的表示以待测组分实际存在形式含量的表示 例：含氮量测定：例：含氮量测定：Analytical Chemistry u待测组分含量的表示方法待测组分含量的表示方法 固体固体质量分数质量分数 SBBmmw Analytical Chemistry 计算计算 Calculationu待测组分含量的表示方法待测组分含量的表示方法 液体液体 物质的量浓度物质的量浓度 mol / L 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 mol / kg 质量分数质量分数 %（mB / mS) 体积分数体积分数 %（ mB / Vs) 摩尔分数摩尔分数 （nB / nS) 质量浓度质量浓度 mg / L, ng / L, g / L 等等Analytical Chemistry 作业1、有一批铁矿样，已知最大的粒度为有一批铁矿样，已知最大的粒度为20 mm, k = 0.2 kg /