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1、其次章 1基本概念及术语 精确度 :分析结果与真实值接近的程度,其大小可用误差表示; 精密度 :平行测量的各测量值之间相互接近的程度, 其大小可用 偏差表示; 系统误差 :是由某种确定的缘由所引起的误差, 一般有固定的方 向(正负)和大小,重复测定时重复显现;包括方法误差,仪器或试 剂误差及操作误差三种; 偶然误差 :是由某些偶然因素所引起的误差, 其大小和正负均不 固定; 有效数字 :是指在分析工作中实际上能测量到的数字; 通常包括 全部精确值和最末一位欠准值(有1 个单位的误差); t 分布 :指少量测量数据平均值的概率误差分布;可接受 t 分布 对有限测量数据进行统计处理; 置信水平与显
2、著性水平 : 指在某一 t 值时,测定值 x 落在 tS 范畴内的概率, 称为置信水平 (也称置信度或置信概率) ,用 P 表示; 测定值 x 落在 tS 范畴之外的概率( 1 P),称为显著性水平, 用 表示; 置信区间与置信限 :系指在确定的置信水平常, 以测定结果 x 为 中心,包括总体平均值 在内的可信范畴, 即 xu ,式中 u 为置信限;分为双侧置信区间与单侧置信区间; 显著性检验 :用于判定某一分析方法或操作过程中是否存在较大 第 1 页,共 76 页的系统误差和偶然误差的检验;包括 2重点和难点 t 检验和 F 检验; (1)精确度与精密度的概念及相互关系 精确度与精密度具有不
3、 同的概念,当有真值(或标准值)作比较时,它们从不同侧面反映了 分析结果的牢靠性; 精确度表示测量结果的正确性, 精密度表示测量 结果的重复性或重现性; 虽然精密度是保证精确度的先决条件, 但高 的精密度不愿定能保证高的精确度, 由于可能存在系统误差; 只有在 排除或校正了系统误差的前提下,精密度高的分析结果才是可取的, 由于它最接近于真值(或标准值),在这种情形下,用于衡量精密度 的偏差也反映了测量结果的精确程度; (2)系统误差与偶然误差的性质, 来源,减免方法及相互关系 系 统误差分为方法误差, 仪器或试剂误差及操作误差; 系统误差是由某 些确定缘由造成的,有固定的方向和大小,重复测定时
4、重复显现,可 通过与经典方法进行比较,校准仪器,作对比试验,空白试验及回收 试验等方法, 检查及减免系统误差; 偶然误差是由某些偶然因素引起 的,其方向和大小都不固定,因此,不能用加校正值的方法减免;但 偶然误差的显现听从统计规律,因此,适当地增加平行测定次数,取 平均值表示测定结果,可以减小偶然误差;二者的关系是,在排除系 统误差的前提下,平行测定次数越多,偶然误差就越小,其平均值越 接近于真值(或标准值); ( 3)有效数字保留, 修约及运算规章 保留有效数字位数的原就 是,只答应在末位保留一位可疑数; 有效数字位数反映了测量的精确 第 2 页,共 76 页程度,绝不能任凭增加或削减;在运
5、算一组精确度不等(有效数字位 数不等) 的数据前, 应接受“四舍六入五留双”的规章将余外数字进 行修约, 再依据误差传递规律进行有效数字的运算; 几个数据相加减 时,和或差有效数字保留的位数,应以小数点后位数最少(确定误差 最大)的数据为依据;几个数据相乘除时,积或商有效数字保留的位 数,应以相对误差最大(有效数字位数最少)的数据为准,即在运算 过程中不应转变测量的精确度; (4)有限测量数据的统计处理与 t 分布 通常分析无法得到总体 平均值 和总体标准差 ,仅能由有限测量数据的样本平均值 和样 本标准差 S 来估量测量数据的分散程度, 即需要对有限测量数据进行 统计处理,再用统计量去推断总
6、体;由于 和 S 均为随机变量,因此 这种估量必定会引进误差; 特殊是当测量次数较少时, 引入的误差更 大,为了补偿这种误差,可接受 t 分布(即少量数据平均值的概率误 差分布)对有限测量数据进行统计处理; ( 5)置信水平与置信区间的关系 置信水平越低, 置信区间就越 窄,置信水平越高,置信区间就越宽,即提高置信水平需要扩大置信 区间;置信水平定得过高, 判定失误的可能性虽然很小,却往往因置 信区间过宽而降低了估量精度, 有用价值不大;在相同的置信水平下, 适当增加测定次数 n,可使置信区间显著缩小,从而提高分析测定的 精确度; ( 6)显著性检验及留意问题 t 检验用于判定某一分析方法或操
7、 作过程中是否存在较大的系统误差, 为精确度检验, 包括样本均值与 第 3 页,共 76 页真值(或标准值)间的 t 检验和两个样本均值间的 t 检验; F 检验是 通过比较两组数据的方差 S2,用于判定两组数据间是否存在较大的 偶然误差,为精密度检验; 两组数据的显著性检验次序是,先由 F 检 验确认两组数据的精密度无显著性差别后, 再进行两组数据的均值是 否存在系统误差的 t 检验,由于只有当两组数据的精密度或偶然误差 接近时, 进行精确度或系统误差的检验才有意义, 否就会得出错误判 断; 需要留意的是:检验两个分析结果间是否存在着显著性差异 时,用双侧检验;如检验某分析结果是否明显高于(
8、或低于)某值, 就用单侧检验;由于 t 与 F 等的临界值随 的不同而不同,因此 置信水平 P 或显著性水平 的选择必需适当,否就可能将存在显著 性差异的两个分析结果判为无显著性差异,或者相反; ( 7)可疑数据取舍 在一组平行测量值中经常显现某一,两个测 量值比其余值明显地偏高或偏低, 即为可疑数据; 第一应判定此可疑 数据是由过失误差引起的, 仍是偶然误差波动性的极度表现?如为前 者就应当舍弃, 而后者需用 Q 检验或 G 检验等统计检验方法, 确定 该 可疑值与其它数据是否来源于同一总体,以准备取舍; (8)数据统计处理的基本步骤 进行数据统计处理的基本步骤是, 第一进行可疑数据的取舍(
9、 Q 检验或 G 检验),而后进行精密度检 验 ( F 检验),最终进行精确度检验( t 检验); ( 9)相关与回来分析 相关分析就是考察 x 与 y 两个变量间的相 关性,相关系数 r 越接近于 1,二者的相关性越好,试验误差越小, 第 4 页,共 76 页测量的精确度越高; 回来分析就是要找出 x 与 y 两个变量间的函数关 系,如 x 与 y 之间呈线性函数关系,即可简化为线性回来; 3基本运算 ( 1)确定误差 : x- ( 2) 相对误差 :相对误差 / 100% 或 相对误差 /x 100% ( 3)确定偏差 : d = x i ( 4)平均偏差 : ( 5)相对平均偏差 : (
10、 6)标准偏差 : 或 ( 7)相对标准偏差 : ( 8)样本均值与标准值比较的 t 检验 : ( 9)两组数据均值比较的 t 检验 : ( 10) 两组数据方差比较的 F 检验 : ( 11) 可疑数据取舍的 Q 检 验 : ( 12) 可疑数据取舍的 G 检 验 : (S1S2) 第三章 一,主要内容 1基本概念 化学计量点 :滴定剂的量与被测物质的量正好符合化学反应式所 表示的计量关系的一点; 滴定终点 :滴定终止(指示剂转变颜色)的一点; 滴定误差 :滴定终点与化学计量点不完全一样所造成的相对误 差;可用林邦误差公式运算; 滴定曲线 :描述滴定过程中溶液浓度或其相关参数随加入的滴定 剂
11、体积而变化的曲线; 滴定突跃和突跃范畴 :在化学计量点前后 0.1%,溶液浓度及其 相关参数发生的急剧变化为滴定突跃;突跃所在的范畴称为突跃范 围; 指示剂 :滴定分析中通过其颜色的变化来指示化学计量点到达的 试剂;一般有两种不同颜色的存在型体; 指示剂的理论变色点 :指示剂具有不同颜色的两种型体浓度相等 时,即In=XIn 时,溶液呈两型体的中间过渡颜色,这点为理论变 色点; 指示剂的变色范畴 :指示剂由一种型体颜色变为另一型体颜色时 溶液参数变化的范畴; 标准溶液 :浓度精确已知的试剂溶液;常用作滴定剂; 基准物质 :可用于直接配制或标定标准溶液的物质; 第 6 页,共 76 页2基本理论
12、 ( 1)溶液中各型体的分布:溶液中某型体的平稳浓度在溶质总 浓度中的分数称为分布系数 i ; -n-1 弱酸 HnA 有 n+1 种可能的存在型体,即 HnA, Hn-1A HA 和 A n ; 各 型 体 的 分 布 系 数 的 计 算 : 分 母 为 + n + n-1 + H +H Ka1+ +H K a1Ka2+ +Kan-1+Ka1Ka2+ +Kan,而分子依 次为其中相应的各项; 能形成 n级协作物 MLn的金属离子在配位平稳体系中也有 n+1 种 可 能 的 存 在 型 体 ; 各 型 体 的 分 布 系 数 计 算 : 分 母 为 1+1L+ 2 2L + +nL n,分子依
13、次为其中相应的各项; ( 2)化学平稳处理方法: 质量平稳: 平稳状态下某一组分的分析浓度等于该组分各种型 体的平稳浓度之和; 留意:在质量平稳式中, 各种型体平稳浓度前的系数等于 1 摩尔 该型体中含有该组分的摩尔数; 电荷平稳: 溶液中荷正电质点所带正电荷的总数等于荷负电质 点所带负电荷的总数; 留意 : 在电荷平稳方程中,离子平稳浓度前的系数等于它所带电 荷数的确定值;中性分子不包括在电荷平稳方程中; 质子平稳: 酸碱反应达平稳时, 酸失去的质子数与碱得到的质 子数相等; 写质子条件式的要点是: 第 7 页,共 76 页a从酸碱平稳体系中选取质子参考水准(又称零水准),它们 是溶液中大量
14、存在并参加质子转移反应的物质; b依据质子参考水准判定得失质子的产物及其得失的质子数, 绘出得失质子示意图(包括溶剂的质子自递反应); c依据得,失质子数相等的原就写出质子条件式;质子条件式 中应不包括质子参考水准, 也不含有与质子转移无关的组分; 由于水 溶液中的水也参加质子转移,所以水是一个组分; 留意:在质子条件式中, 得失质子产物平稳浓度前的系数等于其 得,失质子数;仍可接受质量平稳和电荷平稳导出质子条件式; 3基本运算 ( 1)滴定分析的化学计量关系: tT + bB = cC + dD, nT/nB=t/b ( 2)标准溶液配制: cT = mT/ VT MT ( 3)标准溶液的标
15、定: (两种溶液) ( B 为固体基准物质) ( 4)被测物质质量: ( 5)有关滴定度运算: TT/B mB/VT (与物质量浓度的关系) ( 6)林邦误差公式: pX 为滴定过程中发生变化的与浓度相关的参数,pH 或 如 pM; pX 为终点 pXep与计量 pXsp之差即 pX pXep pXsp; 点 第 8 页,共 76 页Kt 为滴定反应平稳常数即滴定常数; c 与计量点时滴定产物的总浓度 csp有关; 二,重点和难点 (一)滴定分析 本章介绍了各种滴定分析过程和概念, 滴定曲线和指示剂的一般 性质;在学习滴定分析各论之前,本章能起到提纲挈领的作用;在学 习各论之后, 它又是各章的
16、总结; 有关问题有待在其后各章的学习中 加深懂得; 滴定曲线是以加入的滴定剂体积(或滴定百分数)为横坐标,溶 液中组分的浓度或其有关某种参数(如 pH,电极电位等)为纵坐标 绘制的曲线;滴定曲线一般可以分为三段,其中在化学计量点前后 0.1%(滴定分析答应误差)范畴内,溶液浓度或性质参数(如酸碱 滴定中的 pH)的突然转变称为滴定突跃,突跃所在的范畴称为突跃 范畴;一般滴定反应的平稳常数越大,即反应越完全,滴定突跃就越 大,滴定越精确; 虽然大部分滴定(酸碱滴定,沉淀滴定,配位滴定)曲线的纵坐 标都是溶液中组分(被测组分或滴定剂)浓度的负对数,但为了把氧 化仍原滴定(以溶液的电极电位为纵坐标)
17、包括在内,因而选用某种 “参数”为纵坐标; 仍应当指出, 本章描述的只是滴定曲线的一种形 式,即随着标准溶液的加入,“参数”(如 pH)上升;实际仍有与 此相反的滴定曲线,如以酸标准溶液滴定碱时,随着酸的加入,溶液 的 pH 值降 低; 第 9 页,共 76 页(二)滴定分析运算 滴定分析运算是本章的重点, 本章学习的运算公式, 可用于各种 滴定分析法; 1滴定分析运算的一般步骤 正确写出滴定反应及有关反应的反应方程式; 找出被滴定组 分与滴定剂之间的化学计量关系(摩尔数比);依据运算关系和有 关公式进行正确运算; 2滴定分析运算应留意的问题 ( 1)找准化学计量关系:反应物之间的计量关系是滴
18、定分析计 算的基础;对于比较简洁的一步反应,由反应式即可看出计量关系; 对于步骤比较多的滴定分析,如返滴定,置换滴定和间接滴定,就需 逐步分析各反应物间的计量关系, 然后确定待分析组分与标准溶液间 的计量关系; ( 2)各物理量的单位(量纲):一般,质量 m 的单位g,摩 L,但在 为 尔质量 M 的单位为 g/mol ,n 的单位为 mol,体积 V 的单位 为 滴定分析中常以 ml 为单位,因此运算时需将 ml 转换成以 L 为单位, 或将 g 转换成以 mg 为单 位; ( 3)摩尔数比和物质的量相等两种方法的比较:由于物质的量 浓度与物质的基本单元亲热相关, 因此进行滴定分析运算时要特
19、殊注 意物质的基本单元;教材接受摩尔数比的运算方法,在此方法中,物 质的基本单元就是反应方程式中的分子式, 其摩尔质量就是通常的分 第 10 页,共 76 页子量,反应物之间的摩尔数比就是反应式中的系数之比; 假如接受物 质的量相等(等物质的量) 的方法进行运算,即计量点时两反应物的 物质的量相等, 就需要留意, 这时物质的基本单元要依据详细化学反 应来准备, 一般来说, 在酸碱滴定中得失一个质子的单元或氧化仍原 滴定中得失一个电子的单元为基本单元; (三)分布系数和化学平稳 1水溶液中溶质各型体的分布和分布系数 在平稳体系中, 一种溶质往往以多种型体存在于溶液中; 其分析 浓度是溶液中该溶质
20、各种型体平稳浓度的总和, 平稳浓度是某型体的 浓度,以符号 表示;分布系数是溶液中某型体的平稳浓度在该溶 质总浓度中所占的分数,又称为分布分数,即: i i/C ; ( 1)弱酸(碱)分布系数:准备于该酸(碱)的性质(即 Ka或 Kb)和溶液的酸度,而与总浓度无关; ( 2)配位平稳中各型体(各级协作物)的分布系数与协作物本 身的性质(累积稳固常数)及 L 的大小有关;对于某协作物, i 值是确定的,因此, i 值仅是 L 的函数; M 离子各型 体 MLi 的平稳 浓度均可由下式求得: MLi iC M 通过学习同学应当能自己推导出其他体系 (如弱碱溶液) 中的各 型体分布; 学习分布系数的
21、目的是为后续几章的副反应系数 (如酸效 应系数,配位效应系数等)奠定基础; 2化学平稳 第 11 页,共 76 页包括质量平稳, 电荷平稳和质子平稳, 其中质子平稳是学习的重 点,这为酸碱滴定中溶液 pH 运算奠定基 础; 质子平稳: 当酸碱反应达到平稳时, 酸失去的质子数与碱得到的 质子数相等; 写出质子条件式的要点是: 选取溶液中大量存在并参加质子转 移反应的物质为质子参考水准(又称零水准);找出得失质子的产 物及其得失质子的物质的量; 依据得失质子的量相等的原就写出质 子条件式; 质子条件式中不包括质子参考水准本身, 也不含有与质子 转移无关的组分; 第四章 1基本概念 ( 1)混合指示
22、剂 :两种或两种以上指示剂相混合,或一种指示 剂与另一种惰性染料相混合; 利用颜色互补原理, 使终点颜色变化敏 锐; (2)滴定反应常数( Kt):是滴定反应平稳常数;强碱(酸)滴 定强酸(碱):K t 1/Kw10 ;强碱(酸)滴定弱酸(碱):KtKab 14 /K w;Kt 值越大,该滴定反应越完全,滴定突跃越大; ( 3)滴定曲线 :以滴定过程中溶液 pH 值的变化对滴定体积 (或 滴定百分数)作图而得的曲线; ( 4)滴定突跃 :化学计量点邻近( %) pH的突变; ( 5)滴定误差 :滴定终点与化学计量点不一样引起的误差,与 指示剂的选择有关; 第 12 页,共 76 页( 6)质子
23、溶剂 :能给出质子或接受质子的溶剂;包括酸性溶剂, 碱性溶剂和两性溶剂; ( 7)无质子溶剂 :分子中无转移性质子的溶剂;包括偶极亲质 子溶剂和惰性溶剂; ( 8)均化效应和均化性溶剂 :均化效应是指当不同的酸或碱在 同一溶剂中显示相同的酸碱强度水平; 具有这种作用的溶剂称为均化 性溶剂; ( 9)区分效应和区分性溶剂 :区分效应是指不同的酸或碱在同 一溶剂中显示不同的酸碱强度水平; 具有这种作用的溶剂称为区分性 溶剂; 2基本原理 ( 1)酸碱指示剂的变色原理: 指示剂本身是一类有机弱酸 (碱), 当溶液的 pH 转变时,其结构发生变化,引起颜色的变化而指示滴定 终点; 酸碱指示剂的变色范畴
24、: pHpKHIn 1;理论变色点: pHpKHIn ( 2)选择指示剂的原就:指示剂变色的 落在滴定突跃范畴内,均可用来指示终点; pH 范畴全部或大部分 ( 3)影响滴定突跃范畴的因素:酸(碱)的浓度, cab越大, 滴定突跃范畴越大;强碱(酸)滴定弱酸(碱) ,仍与 Kab的大小 有关; Kab越大,滴定突跃范畴越大; ( 4)酸碱滴定的可行性:强碱(酸)滴定一元弱酸(碱) : cabKab 10 -8,此酸,碱可被精确滴定; 多元酸(碱):c a1b1 K a1b1 1-0 8, 第 13 页,共 76 页ca2b2Ka2b2 10 -8,就两级离解的 H+均可被滴定;如 K a1b1
25、 /K a2b2 10 4, 就可分步滴定,形成二个突跃;如 Ka1b1/Ka2b210 4,就两级离解的 H +(OH-)被同时滴定,只显现一个滴定终点;如 c a1b1 K a1b1 1-0 8, ca2b2Ka2b220OH , cb20H ,用最简式: -+ ( 2)终点误差:强碱滴定强酸的滴定误差公式: 强酸滴定强碱的滴定误差公式: 一元弱酸的滴定误差公式: 一元弱碱的滴定误差公式: 第 14 页,共 76 页( 3)冰醋酸为溶剂的标准溶液的浓度校正: 第五章 1基本概念 稳固常数 :为确定温度时金属离子与 EDTA 协作物的形成常数, 以 KMY 表示,此值越大,协作物越稳固; 逐
26、级稳固常数和累积稳固常数 :逐级稳固常数是指金属离子与其 它配位剂 L 逐级形成 MLn 型配位化合物的各级形成常数;将逐级稳 定常数相乘,得到累积稳固常数; 副反应系数 :表示各种型体的总浓度与能参加主反应的平稳浓度 之比;它是分布系数的倒数; 配位剂的副反应系数主要表现为酸效应 系数 YH和共存离子效应 YN系数;金属离子的副反应系数以 M表示,主要是溶液中除 EDTA 外的其他配位剂和羟基的影响; 金属指示剂 :一种能与金属离子生成有色协作物的有机染料显色 剂,来指示滴定过程中金属离子浓度的变化; 金属指示剂必需具备的条件 :金属指示剂与金属离子生成的协作 物颜色应与指示剂本身的颜色有明
27、显区分; 金属指示剂与金属协作物 ( MIn )的稳固性应比金属 -EDTA 协作物( MY )的稳固性低;一般 要求 KMY K MIn 10 2; 最高酸度 :在配位滴定的条件下,溶液酸度的最高限度; 最低酸度 :金属离子发生水解的酸度; 封闭现象 :某些金属离子与指示剂生成极稳固的协作物, 过量的 第 15 页,共 76 页EDTA 不能将其从 MIn 中夺取出来,以致于在计量点邻近指示剂也不 变色或变色不灵敏的现象; 2基本原理 ( 1)配位滴定法 :EDTA 与大多数金属离子能形成稳固配位化 合物,此类协作物不仅稳固性高,且反应速度快,一般情形下,其配 位比为 1:1,协作物多为无色
28、; 所以目前常用的配位滴定法就是 EDTA 滴定,常被用于金属离子的定量分析; ( 2)精确滴定的条件 :在配位滴定中,如化学计量点和指示剂 的变色点 pM=0.,2将 lgCK MY 6 CK MY 1 60作为能进行 或 准 确滴定的条件,此时的终点误差在 0.1%左右; ( 3)酸度的把握 :在配位滴定中,由于酸度对金属离子, EDTA 和指示剂都可能产生影响, 所以必需把握溶液的酸度, 需要考虑的有: 中意条件稳固常数 38 时的最高酸度;金属离子水解最低酸度;指示 剂所处的正确酸度等; ( 4 ) 选择滴定的条件 :当有干扰离子 N 共存时,应中意 lgCK=lgCM KMY -lg
29、CNK MY (5TE%=0.3,混合离子选择滴定答应的 误差可稍大);可接受把握酸度和使用掩蔽剂等手段来实现选择性滴 定的目的; ( 5)配位滴定中常用的掩蔽方法 :配位掩蔽法,沉淀掩蔽法和 氧化仍原掩蔽法; ( 6)配位滴定法能直接或间接测定大多数的金属离子,所接受 的方式有直接滴定法,返滴定法,置换滴定法和间接滴定法;只要配 第 16 页,共 76 页位反应符合滴定分析的要求, 应尽量接受直接滴定法; 如无法中意直 接滴定的要求或存在封闭现象等可灵敏应用返滴定法, 置换滴定法和 间接滴定法; 3基本运算 ( 1)条件稳固常数 : lgK MY =lgK MY -lgM - lgY + l
30、gMY ( 2)滴定曲线上的 pM : ( 3)化学计量点的 pM : ( pCMSP + lgK MY ) (4)终点时的 pM(即指示剂的颜色转变点, 以 pMt 表示): pMt = lgKMIn - lg InH ( 5)Ringbom 误差公式 : 第六章 1基本概念 条件电位 ,自动催化反应,自身指示剂,外指示 剂; 2基本理论 ( 1)影响条件电位的因素 :盐效应,生成沉淀,生成协作物, 酸效应; ( 2)氧化仍原反应进行的程度 :条件平稳常数 K越大,反应 向右进行得越完全; 中意 lgK3(n1+n2)或 3( n1+n2) /n 1n2的氧化仍原反应才可用于滴定分析; 一般
31、来说, 只需 大于 ,均可中意滴定分析的要求; 第 17 页,共 76 页( 3)氧化仍原滴定曲线运算及影响滴定突跃范畴的因素 :化学 计量点前一般用被测物电对运算;化学计量点后利用滴定液电对计 算;化学计量点时电位值运算公式: 滴定突跃范畴及影响因素: 越大,突跃范畴较大;氧化仍 原滴定电位突跃范畴由下式运算: ( 4)碘量法 : I 2+2e=2I- 直接碘量法以 I 2 为标准溶液, 在酸性, 中性,弱碱性溶液中测定 仍原性物质,滴定前加入淀粉指示剂,以蓝色显现为终点; 间接碘量法以 Na2S2O3为标准溶液,在中性或弱酸性溶液中滴定 I 2,滴定反应为: I 2+2S2O3=2I +S
32、4O6,其中 I 是由氧化剂与 I 反应定 量置换而来,称置换碘量法;如 I 是仍原性物质与定量过量 I 标准 溶液反应后剩余的, 就称剩余碘量法或回滴法; 间接碘量法应在近终 点时加入淀粉指示剂, 以蓝色褪去为终点; 该法应特殊留意 I 2 的挥发 及 I 的氧化; 把握 I 2及 Na2S2O3标准溶液配制,标定及相关运算; ( 5)高锰酸钾法 : -+ 2+ MnO 4+8H+5e=Mn+4H2O KMnO 4为标准溶液,自身指示剂,宜在 1mol/L 2mol/L 的 H2SO4酸性中测仍原性物质;把握用草酸钠作基准物标定 KMnO 4标准溶液的 第 18 页,共 76 页反应,条件和
33、留意事项; ( 6)重氮化法 : ArNH2+NaNO 2+2HCl=Ar-NNCl+NaCl+2H 2O NaNO 2为标准溶液,在 1mol/L 的 HCl 酸性溶液中,用快速滴定法 测芳伯胺类化合物,外指示剂( KI- 淀粉)法或永停滴定法指示终点; ( 7)明白溴酸钾法,溴量法,重铬酸钾法,铈量法,高碘酸钾 法的基本原理,测定条件和测定对象; 第七章 沉淀滴定法和重量分析法是以沉淀平稳为基础的分析方法; 沉淀的完 全,沉淀的纯洁及选择合适的方法确定滴定终点是沉淀滴定法和重量 分析法精确定量测定的关键; (一)沉淀滴定法 铬酸钾指示剂法是用 K2Cr2O4作指示剂,在中性或弱碱性溶液中,
34、 -用 AgNO 3标准溶液直接滴定 Cl(或 Br );依据分步沉淀的原理,首 -先是生成 AgCl沉淀,随着 AgNO 3不断加入, 溶液中 Cl浓度越来越少, Ag 浓度就相应地增大,砖红 色 Ag2CrO4沉淀的显现指示滴定终点; 应留意以下几点:(1)必需把握 K2Cr2O4的浓度;试验证明,K2Cr2O4浓度以 510mol/L左右为宜;( 2)适宜 pH 范畴是 ;(3) 含有能与 CrO4或 Ag 发生反应离子均干扰滴定,应预先分别;4) ( -只能测 Cl , Br 和 CN,不能测定 I 和 SCN; 铁铵钒指示剂法是以 KSCN或 NH 4SCN 为滴定剂,终点形成红色
35、第 19 页,共 76 页FeSCN 指示终点的方法;分为直接滴定法和返滴定法两种:1)直 ( 接滴定法是以 NH4SCN(或 KSCN)为滴定剂,在 HNO 3酸性条件下,直 接测定 Ag ;( 2)返滴定法是在含有卤素离子的 HNO 3溶液中,加入一 定量过量的 AgNO 3,用 NH 4SCN标准溶液返滴定过量 AgNO 3;用返滴 的 -定法测定 Cl 时,为防止 AgCl 沉淀转化,需在用 NH4SCN标准溶液 滴 定前,加入硝基苯等防止 AgCl 沉淀转化; 吸附指示剂法是以吸附剂指示终点的银量法; 为了使终点颜色变 化明显,要留意以下几点:( 1)沉淀需保持胶体状态;( 2)溶液
36、的 酸度必需有利于指示剂的呈色离子存在;( 3)滴定中应当防止强光 照射;( 4)胶体颗粒对指示剂的吸附才能应略小于对被测离子的吸 附才能; 莫尔法,佛尔哈德法和法扬司法的测定原理及应用见下表 7-1 ; 常用的吸附指示剂及其适用范畴和条件列于表 7-2 ; 表 7-1 莫尔法,佛尔哈德法和法扬司法的测定原理及应用 莫尔法 佛尔哈德法 法扬司法 指 示 K2Cr2O43+ Fe 吸附指示剂 剂 滴 定 AgNONH 4SCN或 KSCN-Cl或 AgNO剂 第 20 页,共 76 页滴 定 + -2Ag +Cl =AgCl -+ SCN+Ag =AgSCN -+ Cl +Ag=AgCl 反 应
37、 终 点 + 2- 指 2Ag +CrO4=Ag2Cr2O4示 (砖红色) 反 应 滴 ( 1)定 ( 2)5%K 2CrO41ml 条 ( 3)猛烈摇荡 件 ( 4)除去干扰 测 AgClAg+FIn = -3+ 2+ + -SCN+Fe =FeSCN(红色) AgClAgFIn (粉红色) (1)1mol/LHNO3 介 质 ( 1) pH 与指示 剂的 Ka 有关,使 其以 FIn 型体存 -(2)测 Cl 时加入硝基苯 在 3+ 或高浓度的 Fe ( 2)加入糊精 (3)测 I 时要先加 AgNO( 3)避光 3+ 后加 Fe ( 4) F 指示剂 F 离子 定 -Cl , CN,Br
38、 直接滴定法测 Ag ;返滴定 -Cl ,Br , SCN, 法测 Cl , Br , I , SCN, + SO4和 Ag3- 3- PO 4和 AsO4等 等 对 象 第 21 页,共 76 页表 7-2 常用的吸附指示剂 指示剂名称 待测离子 滴定剂 适用的 pH 范荧光黄 Cl 畴 + Ag pH7 10(常用 7 8) 二氯荧光黄 -Cl + Ag pH4 10(常用 5 8) 曙红 Br ,I , SCN + Ag pH2 10(常用 3 8) 甲基紫 + SO 4, AgBa2+,Cl 橙黄素 氨基苯磺酸 Cl ,I 混合液及生物碱 + Ag 微酸性 盐类 溴酚蓝 二甲基二碘荧
39、-I + Ag 中性 光黄 (二)沉淀重量分析法 1对沉淀形式和称量形式的要求 对沉淀形式的要求:沉淀完全且溶解度小;沉淀的纯度高; 沉淀便于洗涤和过滤;易于转化为称量形式; 对称量形式的要求:化学组成确定;化学性质稳固;摩尔 质量大; 第 22 页,共 76 页2沉淀的形成 沉淀的形成一般经过晶核形成和晶核长大两个过程;晶核的形 成有两种,一种是均相成核,一种是异相成核;晶核长大形成沉淀颗 粒,沉淀颗粒大小由集合速度和定向速度的相对大小准备; 假如集合 速度大于定向速度,就生成的晶核数较多,来不及排列成晶格,就会 得到无定形沉淀; 假如定向速度大于集合速度, 就构晶离子在自己的 晶格上有足够
40、的时间进行晶格排列,就会得到晶形沉淀; 3沉淀的溶解度及其影响因素 沉淀的溶解缺失是沉淀重量法误差的重要来源之一; 如沉淀溶解 缺失小于分析天平的称量误差,就不影响测定的精确度;实际上,相 当多的沉淀在纯水中的溶解度都大于此值; 但如把握好沉淀条件, 就 可以降低溶解缺失,使其达到上述要求;为此,必需明白沉淀的溶解 度及其影响因素; ( 1)沉淀的溶解度 MA 型难溶化合物的溶解 度: MmAn型难溶化合物的溶解度: 考虑难溶化合物 MA或 MmAn的构晶离 子 引入相应的副反应系数 M和 A;MA 型难溶化合物的溶解 度: M 和 A 存在副反应的情 形, 其中 .MmAn型难溶化合物的溶解
41、度: 第 23 页,共 76 页其中 ( 2)影响沉淀溶解度的因素 同离子效应; 当沉淀反应达到平稳后, 增加某一构晶离子的浓 度使沉淀溶解度降低;在重量分析中,常加入过量的沉淀剂,利用同 离子效应使沉淀完全; 酸效应; 当沉淀反应达到平稳后, 增加溶液的酸度可使难溶盐 溶解度增大的现象; 主要是对弱酸,多元酸或难溶酸离解平稳的影响; 配位效应; 溶液中存在能与构晶离子生成可溶性协作物的配位 剂,使沉淀的溶解度增大的现象; 盐效应;是沉淀溶解度随着溶液中的电解质浓度的增大而增大 的现象;此外,温度,介质,水解作用,胶溶作用,晶体结构和颗粒 大小等也对溶解度有影响; 4沉淀的弄脏及其影响沉淀纯度
42、的因素 ( 1)沉淀的弄脏 共沉淀,即当沉淀从溶液中析出时,溶液中 某些可溶性杂质也夹杂在沉淀中沉下来, 混杂于沉淀中的现象; 共沉 淀包括表面吸附,形成混晶或固溶体,包埋或吸留;后沉淀,是在 沉淀析出后, 溶液中原先不能析出沉淀的组分, 也在沉淀表面逐步沉 积出来的现象; ( 2)影响沉淀纯度的因素 与构晶离子生成溶解度小,带电荷 多,浓度大,离子半径相近的杂质离子,简洁产生吸附;沉淀的总 表面积越大,温度越低,吸附杂质量越多;晶面缺陷和晶面生长的 各向不均性等均可影响沉淀纯度; 第 24 页,共 76 页( 3)提高沉淀纯度的措施 用有效方法洗涤沉淀;晶型沉淀 可进行陈化或重结晶;加入配位
43、剂;改用其他沉淀剂;如有后 沉淀,可缩短沉淀和母液共置的时间; 5沉淀条件的选择 ( 1)晶形沉淀的条件:在不断搅拌下,缓慢地将沉淀剂滴加到 稀且热的被测组分溶液中,并进行陈化;即:稀,热,慢,搅,陈; ( 2)无定形沉淀的条件:在不断搅拌下,快速将沉淀剂加到浓, 热且加有大量电解质的被测组分溶液中, 不需陈化; 即:浓,热,快, 搅,加入电解质,不陈化; 6分析结果的运算 多数情形下需要将称得的称量形式的质量换算成被测组分的质 量;被测组分的摩尔质量与称量形式的摩尔质量之比是常数, 称为换 算因数或重量分析因数,常以 F 表示; 上式中 a 和 b 是为了使分子分母中所含待侧组分的原子数或分
44、子 数相等而乘以的系数; 由称得的称量形式的质量 m,试样的质量 ms 及换算因数F,即可 求得被测组分的百分质量分数; 第八章 第 25 页,共 76 页1基本概念 指示电极 :是电极电位值随被测离子的活 (浓)度变化而变化的 一类电极; 参比电极 :在确定条件下,电极电位基本恒定的电极; 膜电位 :跨过整个玻璃膜的电位差; 不对称电位 :在玻璃电极膜两侧溶液 pH 相等时,仍有 1mV 3mV 的电位差, 这一电位差称为不对称电位; 是由于玻璃内外两表面的结 构和性能不完全相同,以及外表面弄脏,机械刻划,化学腐蚀等外部 因素所致的; 酸差 :当溶液 pH9 时, pH 测得值(即读数)小于
45、真实值,这 一负误差为碱差,也叫钠差; 转换系数 :指当溶液 pH 每转变一个单位时,引起玻璃电极电位 的变化值; 离子选择电极 :一般由电极膜(敏捷膜) ,电极管,内充溶液和 内参比电极四个部分组成; 电位选择性系数 :在相同条件下,同一电极对 X 和 Y 离子响应 才能之比,亦即供应相同电位响应的 X 和 Y 离子的活度比; 可逆电对 :电极反应是可逆的电对; 此外仍有相界电位,液接电位,原电池,残余液接电位; 2基本理论 第 26 页,共 76 页( 1)pH 玻璃电极 : 基本构造:玻璃膜,内参比溶液( H+与 Cl-浓度确定),内参 比电极( Ag-AgCl 电极),绝缘套; 膜电位
46、产生原理及表示式: ; ; 玻璃电极作为测溶液 pH 的理论依据 ( 2)直接电位法测量溶液 pH : 测量原理 ; 两次测量法 ;pHs 要准,而且与 pHx 差值不 大于 3 个 pH 单位,以排除液接电位; ( 3)离子选择电极 : 基本构造:电极膜,电极管,内参比溶液,内参比电极; 分类:原电极,敏化电极; 响应机理及电位选择性系数; 测量方法:两次测量法,校正曲线法,标准加入法; ( 4) 电位滴定法 :以电位变化确定滴定终点( E V 曲线法, 曲线法, 曲线法); ( 5)永停滴定法 :以电流变化确定滴定终点,三种电流变化曲 线及终点确定; 第九章 1基本概念 第 27 页,共
47、76 页电磁辐射 :是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传 播媒介的光子流; 磁辐射性质 :波动性,粒子性 电磁波谱 :全部的电磁辐射在本质上是完全相同的, 它们之间的 区分仅在于波长或频率不同;如把电磁辐射按波长长短次序排列起 来,即为电磁波谱; 光谱和光谱法 :当物质与辐射能相互作用时, 物质内部发生能级 跃迁,记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长(或相应单位)的 变化,所得的图谱称为光谱;利用物质的光谱进行定性,定量和结构 分析的方法称光谱法; 非光谱法 :是指那些不以光的波长为特点讯号, 仅通过测量电磁 辐射的某些基本性质(反射,折射,干涉,衍射和偏振)的变化的分 析方法;
48、原子光谱法 :测量气态原子或离子外层电子能级跃迁所产生的原 子光谱为基础的成分分析方法;为线状光谱; 分子光谱法 :以测量分子转动能级,分子中原子的振动能级 (包 括分子转动能级)和分子电子能级(包括振转能级跃迁)所产生的 分子光谱为基础的定性,定量和物质结构分析方法;为带状光谱; 吸取光谱法 :物质吸取相应的辐射能而产生的光谱, 其产生的必 要条件是所供应的辐射能量恰好中意该吸取物质两能级间跃迁所需 的能量; 利用物质的吸取光谱进行定性, 定量及结构分析的方法称为 吸取光谱法; 第 28 页,共 76 页发射光谱法 :发射光谱是指构成物质的原子, 离子或分子受到辐 射能,热能,电能或化学能的
49、激发跃迁到激发态后,由激发态回到基 态时以辐射的方式释放能量, 而产生的光谱; 利用物质的发射光谱进 行定性定量及结构分析的方法称为发射光谱法; 2基本运算 ( 1)电磁辐射的频率: =C/ =1/ =/C ( 2)电磁辐射的能量: E=h=hC/=hC 3光谱分析仪器组成 :辐射源,分光系统,检测系统 第十章 1基本概念 透光率( T) :透过样品的光与入射光强度之比; T=I t /I 0 吸光度( A) :透光率的负对数; A= lgT=lgI 0/I t 吸光系数( E):吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度; 依据浓度单位的不同, 常有摩尔吸光系数 和百分吸光系数 之分; 电子跃迁
50、类型 : *( 1)- 跃迁:处于 成键轨道上的电子吸取光能后跃迁 *到 反键轨道;饱和烃中电子跃迁均为此种类型,吸取波长小于 150nm; ( 2)- 跃迁:处于 成键轨道上的电子吸取光能后跃迁 * *到 反键轨道上,所需的能量小于 - 跃迁所需的能量;孤立 * *的 - 跃迁吸取波长一般在 200nm 左右,共轭的 - 跃迁吸取 波长 第 29 页,共 76 页 200nm,强度大; ( 3) n- 跃迁:含有杂原子不饱和基团,其非键轨道中的孤 对电子吸取能量后向 * 反键轨道跃迁,这种吸取一般在近紫外区 ( 200 400nm),强度小; *( 4) n- 跃迁:含孤对电子的取代基,其杂
51、原子中孤对电子 吸取能量后向 反键轨道跃迁,吸取波长约在 200nm; 以上四种类型跃迁所需能量 - n- - n- ( 5)电荷迁移跃迁和配位场跃迁 * *生色团 :有机化合物分子结构中含有 - 或 n- 跃迁的基 团,能在紫外可见光范畴内产生吸取的原子团; 助色团 :含有非键电子的杂原子饱和基团, 与生色团或饱和烃连 接时,能使该生色团或饱和烃的吸取峰向长波方向移动, 并使吸取强 度增加的基团; 红移(长移) :由于化合物的结构转变,如发生共轭作用,引入 助色团以及溶剂转变等,使吸取峰向长波方向移动; 蓝移(紫移或短移) :当化合物的结构转变或受溶剂影响使吸取 峰向短波方向移动; 增色效应
52、 :由于化合物结构转变或其他缘由,使吸取强度增加; 减色效应 :由于化合物结构转变或其他缘由,使吸取强度减小; 强带 :化合物的紫外可见吸取光谱中,摩尔吸光系数值大于 104 的吸取峰; 弱带 :化合物的紫外可见吸取光谱中,摩尔吸光系数值小于 102 第 30 页,共 76 页的吸取峰; 吸取带及其特点 : 吸 收 带 符 跃迁类型 号 吸 收 强 度 波长( nm) 其他特点 ( max) 溶 剂 极 性 R* n 250-500 104 , max, 强度 蒸 气 状 态 B 芳芳香族 C=C 骨架振动230-270 200 出 现 精 细 及 * 环内 结构 助 色 团 取 代 E *
53、苯环内 共轭 180( E1) 104 max, 200( E2) 103 生 色 团 取 代 , 与 K 带合并 第 31 页,共 76 页运算分光光度法 :运用数学,统计学与运算机科学的方法, 在传 统分光光度法基础上, 通过量测试验设计与数据的变换, 解析和推测 对物质进行定性定量的方法; 2基本原理 ( 1)Lambert-Beer 定律:当一束平行单色光通过均匀的非散射 样品时,样品对光的吸取度与样品的浓度及厚度成正比; A=ECl ( 2)吸光度的加和原理:溶液中存在多种无相互作用的吸光物 质时,体系的总吸光度等于各物种吸光度之和; ( 3)运算分光光度法: A 总=Aa+Ab+A
54、c+ 双波长分光光度法: 等吸取双波长消去法和系数倍率法均利用 使 A 干扰 =0, A 信号 = A 被测原理消去干扰组分的吸光度 值; 导数光谱法:利用导数光谱的输出信号更多,更明显(可显示 出结构相像的不同化合物的微小差别) 及易于辨认等特点定性; 利用 导数光谱法能排除背景干扰及分别重叠谱带等优势定量; 褶合光谱法:是一种信号处理技术,即通过褶合变换,显示原 始光谱在构成上的局部细节特点,对结构相像的物质进行定性鉴别; 同时削减了混合物中共存组分之间的数学相关性, 因而可以测定共存 组分的含量; 3基本运算 ( 1)Lambert-Beer 定律数学表达式: -A -ECl A=-lg
55、T=ECl 或 T=10 =10 ( 2)摩尔吸光系数与百分吸光系数的关系: 第 32 页,共 76 页( 3)单组分定量: 吸光系数法: CA/El 对比法: 校正曲线法 ( 4)多组分定量( a + b 的混合物): 解线性方程组: 等吸取双波长消去法: 系数倍率法: A 第十一章 1基本概念: 荧光 :物质分子接受光子能量而被激发, 然后从激发态的最低振 动能级返回基态时发射出的光称为荧光; 振动弛豫 :物质分子吸取能量后, 跃迁到电子激发态的几个振动 能级上;激发态分子通过与溶剂分子的碰撞而将部分振动能量传递给 溶剂分子,其电子就返回到同一电子激发态的最低振动能级的过程; 内部能量转换
56、(简称内转换) :当两个电子激发态之间的能量相 差较小以致其振动能级有重叠时, 受激分子常由高电子能级以无辐射 第 33 页,共 76 页方式转移至低电子能级的过程; 荧光发射 :处于激发单重态的分子,通过内转换及振动弛豫,返 回到第一激发单重态的最低振动能级, 然后再以辐射形式发射光量子 而返回至基态的任一振动能级上,这时发射的光量子称为荧光; 外部能量转换(简称外转换) :在溶液中激发态分子与溶剂分子 及其他溶质分子之间相互碰撞而以热能的形式放出能量的过程; 体系间跨过 :在某些情形下处于激发态分子的电子发生自旋反转 而使分子的多重性发生变化, 分子由激发单重态跨过到激发三重态的 过程;
57、磷光发射 :经过体系间跨过的分子再通过振动弛豫降至激发三重 态的最低振动能级, 分子在此三重态的最低振动能级存活一段时间后 返回至基态的各个振动能级而发出的光辐射; 激发光谱 :是荧光强度( F)对激发波长( e)x 的关系曲线,它 表示不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效率; 发射光谱(称荧光光谱) :是荧光强度( F)对发射波长( em)的关系曲线, 它表示当激发光的波长和强度保持不变时, 在所发射的 荧光中各种波长组分的相对强度; 2基本原理 ( 1)荧光是物质分子接受光子能量被激发后,从激发态的最低 振动能级返回基态时发射出的光; 荧光分析法具有灵敏度高, 选择性 好的优
58、点; ( 2)荧光光谱具有如下特点:荧光波长总是大于激发光波长, 第 34 页,共 76 页荧光光谱的形状与激发波长无关,荧光光谱与激发光谱存在 “镜像对 称 ”关系; ( 3)能够发射荧光的物质应同时具备的两个条件:物质分子必 须有强的紫外 -可见吸取;物质分子必需有确定的荧光效率; ( 4)在荧光法测定经常有散射光存在,主要有瑞利散射和拉曼 散射;瑞利散射: 光子和物质分子发生弹性碰撞, 不发生能量的交换, 仅仅是光子运动方向发生转变, 其波长与入射光波长相同; 拉曼散射: 光子和物质分子发生非弹性碰撞时,在光子运动方向发生转变的同 时,光子与物质分子发生能量的交换, 发射出比入射光稍长或
59、稍短的 光;波长比入射光更长的拉曼散射光对荧光测定有干扰; 实行确定的 措施(如选择适当的波长或溶剂)可排除拉曼光的干扰; ( 5)荧光法常被用于定性和定量分析,但其定量应用更为广泛; 荧光分析法定量的依据是:当 ECL时, KI0ECl=KC;可 接受的定量分析方法有:标准曲线法,比例法,联立方程式法; ( 6)用于荧光法测定的仪器是荧光分光光度计,其主要部件包 括:激发光源,激发单色器(置于样品池前)和发射单色器(置于样 品池后),样品池及检测系统; ( 7)为进一步提高荧光分析法灵敏度和选择性,进展了其他的 荧光分析技术, 主要有激光荧光分析, 时间辨论荧光和同步荧光分析 等; 第十二章
60、 第 35 页,共 76 页1基本概念 基频峰 :当分子吸取确定频率的红外线,由振动基态( V=0)跃 迁至第一激发态( V=1)时,所产生的吸取峰称为基频峰; 泛频峰 :将倍频峰,合频峰及差频峰统称为泛频峰; 伸缩振动 :化学键两端的原子沿着键轴方向作规律性的伸缩运 动; 弯曲振动 :键角发生规律性变化的振动,又称为变形振动; 振动自由度 :分子基本振动的数目; 简并 :振动形式不同但振动频率相同而合并的现象称为简并; 红外活性振动 :能引起偶极矩变化而吸取红外线的振动; 红外非活性振动 :不能引起偶极矩变化,不吸取红外线的振动; 特点峰 :凡是能用于鉴别基团存在的吸取峰; 相关峰 :由一个
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