分析化学概论 (2)讲稿

1、关于分析化学概论 (2)第一张，PPT共四十五页，创作于2022年6月第一章 分析化学概论Analytical Chemistry Summarization第二张，PPT共四十五页，创作于2022年6月 分析化学的定义是一个发展、变化的动态概念! 是信息科学的组成部分!1.1 什么是分析化学？1894年F. W. Ostwald：鉴定物质及其组成的技术。1950s：研究物质组成的测定方法及其原理的一门科学。1990s：人们获得物质化学组成和结构信息的科学。现在：一个发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得物质在特定时间和空间里的有关组成和性质信息的科学分支。第三张，PPT共四十五页，创作于20

2、22年6月 它不能直接提供或合成新型的材料和化合物，而是提供与这些新材料、新化合物的化学成分和结构相关的信息，研究获取这些信息的最优方法和策略。1.2 分析化学的特点分析化学的产品: 数据 (Data)和仪器(Instrument)!第四张，PPT共四十五页，创作于2022年6月分析化学中突出“量”的概念 如：测定的数据不可随意取舍；数据准确度、偏差大小与采用的分析方法有关。分析试样是一个获取信息、降低系统不确定性的过程实验性强 强调动手能力、培养实验操作技能，提高分析解决实际问题的能力。综合性强 涉及化学、生物、电学、光学、计算机等，体现能力与素质。 第五张，PPT共四十五页，创作于2022

3、年6月1.3 分析化学的分类 定性分析：确定样品由哪些组分(元素、离子或 化合物) 组成的。 定量分析：测定物质中各组分的含量，或确定物质中各组分的量的关系。按分析任务定性分析和定量分析按试样量大小常量、半微量和微量方法固体试样质量/mg液体试样体积/mL常量10010半微量10100110微量101%) 微量组分 (0.01-1%) 痕量组分 (0.01%) 按待测组分含量常量、微量和痕量组分第七张，PPT共四十五页，创作于2022年6月定量分析化学分析法仪器分析法重量分析法滴定分析法酸碱滴定法 沉淀滴定法络合滴定法氧化还原滴定法挥发法沉淀重量法光学分析法电化学分析法色谱分析法直接电位法电位

4、滴定法伏安法可见及紫外分光光度法原子发射光谱、火焰分光光度法、荧光分析法原子吸收分光光度法红外吸收光谱法气相色谱法液相色谱法按分析方法或工具化学分析和仪器分析第八张，PPT共四十五页，创作于2022年6月化学分析法: 又称为经典分析方法，是以化学反应为基础，依据实验测定的重量或体积，利用化学计量关系来确定试样中某成分含量的方法。化学分析法的分离方法: 沉淀、萃取、蒸馏等化学分析法的定性方法: 加入各种试剂，测量待测物的颜色、熔沸点、气味、光学性质(拆射、反射、衍射等)以及在不同溶剂中的溶解特性。第九张，PPT共四十五页，创作于2022年6月化学分析法的优点: (1) 重量法不需要标准物质，只要

5、求沉淀的形式与其化学式一致；而对于滴定分析，只要指示剂能够正确指出终点，滴定反应的方程式计量关系成立；(2) 分析的准确度高(相对误差0.1%-0.2%)，适合于常量组分的分析。化学分析法的缺点: (1) 灵敏度低, 不适于微量组分分析；(2) 耗时，不够快速简便。化学分析法的历史贡献：(1) 建立了一大批适合于不同物质的分析方法和分离技术；(2) 设计、创制了一大批实验器械；(3) 为基本化学定律的确定做出了重大贡献；(4) 新元素的发现；(5) 第十张，PPT共四十五页，创作于2022年6月仪器分析法: 自从1920s以来, 在不断吸取其它相关领域的新成就的基础上, 建立发射光谱法、吸收光

6、度法、原子荧光法、极谱法、红外光谱法、核磁共振谱法、质谱法、色谱法等一系列仪器的分析方法。仪器分析法的分离方法: 色谱技术和毛细管电泳技术开始取代沉淀、萃取、蒸馏等分离方法。仪器分析法的定性定量方法: 利用物质原子、分子、离子等的特性, 如电导、电位、光吸收和发射、质荷比、荧光等。仪器分析法的优点: (1) 灵敏度高，可以进行微量和痕量组分的测定; (2) 快速、简便，易于自动化。仪器分析的缺点: (1) 一般准确度1%5%; (2)几乎所有的方法都是比较法，需要标准物质作为参照; (3)设备费用高，一次性投入大。第十一张，PPT共四十五页，创作于2022年6月1.3 分析化学发展简史的分类第

7、一个重要阶段: 20世纪起初的20-30年间分析化学发展成为一门独立的学科 物理化学溶液理论的发展，推动了化学分析的快速发展。 用物理化学中的溶液平衡理论、动力学等研究分析化学中的基本理论问题：沉淀的形成和共沉淀；指示剂变色原理；滴定曲线和终点误差；缓冲原理及催化和诱导反应等。建立了溶液中的四大平衡理论。第十二张，PPT共四十五页，创作于2022年6月第二个重要阶段: 20世纪40年代，仪器分析的发展 分析化学与物理学及电子学结合的时代。 原子能和半导体技术兴起，如要求超纯材料，99.99999，砷化镓，要测定其杂质，化学分析法根本无法解决，促进了仪器分析和各种分离方法的发展。第十三张，PPT

8、共四十五页，创作于2022年6月第三个重要阶段: 20世纪70年代以来, 分析化学发展到分析科学阶段 现代分析化学把化学与数学、物理学、计算机科学、精密仪器制造、生命科学、材料科学等学科结合起来，成为一门多学科性的综合科学。第十四张，PPT共四十五页，创作于2022年6月911事件震惊全球!世贸大厦原貌1.4 分析化学的作用物质的鉴定（分子科学、遗传密码） 第十五张，PPT共四十五页，创作于2022年6月如何鉴别死者的身份是9.11后一项棘手的工作第十六张，PPT共四十五页，创作于2022年6月天体科学 人类遣往其它行星上第一个可以移动的、自动化的大型Lab2004年1月4日火星登陆的美国“勇

9、气”号火星车第十七张，PPT共四十五页，创作于2022年6月第十八张，PPT共四十五页，创作于2022年6月 卫星成分的分析可以帮助了解银河系及卫星的形成，可以检测是否有氮-生命形成的基础。 用光谱分析法分析恒星上的组成、变化规律等。第十九张，PPT共四十五页，创作于2022年6月实时在位自动程序控制分析检测 测定空气中污染物如CO、SO2、NO2等含量，不仅对呼吸道有影响，而且造成酸雨； 烟镉会引起肾功能衰退，吸入过多会头晕、呕吐、胸痛，甚至死亡。环境监测（大气、水、土壤分析等）第二十张，PPT共四十五页，创作于2022年6月 六价铬的毒性大于三价铬，对呼吸器官、皮肤有损害，也能致癌； 水源

10、根据不同的需要，各国制定了不同的用水标准，生活用水，考虑有害物对人体的影响，世界卫生组织允许的限量，如Pb 0.1 mg/L, Cr 0.05 mg/L, Cd 0.01 mg/L, Hg 0.001 mg/L； 工业用水，考虑钙、镁、铁、铅、硫酸盐、pH、溶解氧等； 农业用水，考虑微量元素对作物的影响； 水产用水，考虑农药及微量元素与对立类的影响； 工业废水的排放标准，我国河水的污染极为严重。 例如，20世纪50年代日本发生的公害病-痛痛病，曾惊动了全世界。为了寻找痛痛病的病因，经历了11年之久，后来环境分析化学工作者用光谱分析检查出病区的河水中含有铅、镉、砷等有害元素，继而用元素追踪的手段

11、，分析病区的土壤和粮食，发现铅、镉等含量偏高，以后有进一步对痛痛病患者的尸骨进行光谱定量分析，发现骨灰中的锌、铅、镉含量高的惊人。为了确定治病因子，又以锌、铅、镉分别掺入饲料喂养动物，在动物身上进行元素追踪分析，证实了镉对骨质的严重危害性。第二十一张，PPT共四十五页，创作于2022年6月医疗卫生疾病的检测（抽血化验）和预防；新药的推出（测量有效成分的含量及配比）第二十二张，PPT共四十五页，创作于2022年6月The Modern Olympic Games （1896-2004）The Creed of the Olympics: “The important thing in the G

12、ames is not winning, but taking part. The essential thing is not conquering, but fighting well.”竞技体育第二十三张，PPT共四十五页，创作于2022年6月第二十四张，PPT共四十五页，创作于2022年6月 在蝶泳、仰泳、蛙泳上,叶诗文与罗切特差距较大。但在最后的自由泳上，数据却十分惊人。最后100米的前50米，叶诗文游出29秒75，罗切特是29秒55，小叶仅落后0.2秒。而一代名将菲尔普斯在此段的成绩为29秒88，叶诗文比他快出0.13秒。最后50米，罗切特的成绩是29秒10，而叶诗文则游出了28秒

13、93，不但破了世界纪录，还比罗切特快出0.17秒！这个0.17秒，是奥运史上男女同项目比赛中绝无仅有的，第一次有女选手成绩超过男选手。叶诗文创造了一个恐怕后人难以超越的历史。这才是外界质疑叶诗文的原因，而不是她打破世界纪录！而她在后面的200米混合泳中，最后50米叶诗文的速度要比400米她的最后50米速度慢很多，又恢复正常了？也就是说叶诗文游400米要比她游200米还要有体力？当外界质疑她的时候叶诗文的成绩又恢复正常了！第二十五张，PPT共四十五页，创作于2022年6月红蝇伞美丽却极毒豹斑毒伞 中毒可引发精神错乱秋盔孢伞长相难看，极毒，引发肝、肾、心、脑、肺衰竭，很难救治鳞柄白毒伞 中毒后引发

14、内出血，死亡率极高，又称“致命小天使” 食品安全第二十六张，PPT共四十五页，创作于2022年6月广钢的建筑钢材维 达 纸 品工业生产质检（产品和原材料质量的鉴定和顶级）第二十七张，PPT共四十五页，创作于2022年6月生命科学 头发中微量元素含量与疾病的关系；如正常人锰含量为0.7 g/g，而心脏病患者为0.42 g/g； 体分析，将很小的探头插入体细胞中，测定多巴胺、肾上腺素、维生素、糖等含量。对了解生命规律、大脑功能很有意义； 人体内一天究竟需要多少糖，人体中糖是怎么循环变化的，需要测定体内糖的含量； 第二十八张，PPT共四十五页，创作于2022年6月军事 生化武器（毒气，毒气检测器），

15、毒气：神经类，含磷有机物；溃烂类，芥子气； 隐形飞机（F117A），核潜艇：由塑料、树脂等有机物制成，或涂上一层物质。第二十九张，PPT共四十五页，创作于2022年6月刑事侦破 个人头发中微量元素含量不同，通过测定可判断现场的头发是谁的； 1870年以前的绘画原料主要用白粉，没有ZnO和TiO2，文艺复兴时期的油画中的白粉若有锌或钛元素，那就是复制品； 德黑兰附近有个牧场，1972年大批羊死亡，场主指控有人破坏，通过测定羊胃中的草，发现含大量的Se（剧毒），植物具有富集地下化学元素的能力。后来在当地的地下发现了金属矿床，金矿地面一吨的草含100克金； 慢性中毒后，头发中含有铅和砷。第三十张，P

16、PT共四十五页，创作于2022年6月科学研究 几乎所有涉及化学的研究均要用到分析化学； 有机合成时，需要测定产品是什么？含量多少？中间物是什么？ 无机化合物研究络合物时，需要测定络合比，电化学、光学等性质； 新型材料（如纳米材料、超导和高分子导电材料等）也需要分析化学，考古学需要测定古物的年代、组成。第三十一张，PPT共四十五页，创作于2022年6月 生命科学DNA测序、细胞分析、蛋白质分析 药物分析发现新药、药物安全、药效 临床分析诊断，药物研究 环境分析大气污染、水污染、室内污染 化妆品安全质量、毒性、副作用 食品分析质量控制，添加剂 材料分析质量、性能、结构 过程分析生产自动化 体育运动

17、分析兴奋剂检测、违禁药物 法庭分析刑侦、证据 and more 第三十二张，PPT共四十五页，创作于2022年6月1.5 现代分析化学学科发展趋势及特点 高灵敏度单分子(原子)检测 高选择性复杂体系(如生命体系、中药) 原位、活体、实时、无损分析 自动化、智能化、微型化、图像化 高通量、高分析速度 扩展时空多维信息 形态、状态分析及表征 生物大分析及生物活性物质的表征与测定第三十三张，PPT共四十五页，创作于2022年6月生物分析分析化学主要发展趋向新技术新仪器微型化新原理化学计量学环境分析过程分析原位分析表面分析活体分析实时分析大分子表征化学图象无损分析在线分析单细胞分析单分子检测接口定性传

18、感器分离技术联用技术第三十四张，PPT共四十五页，创作于2022年6月第二章 试样的采集、制备与分离Collection, Preparation, and Separation of Samples第三十五张，PPT共四十五页，创作于2022年6月定量分析过程的一般步骤第三十六张，PPT共四十五页，创作于2022年6月 样品的采集和制备样品采集的基本原则：具有代表性样品采集的采样方法对液体和固体样品，采集数目要多，再混合后进行测定 。组成很不均匀的大量固体物料(如矿石，土壤)，原始试样采集量按照经验公式估算：式中Q 采样原始试样的最低质量(kg) d 试样中最大颗粒直径(mm) k 试样量系

19、数(与物质特性有关) Q = kd2 第三十七张，PPT共四十五页，创作于2022年6月例：有一批铁矿石，最大颗粒直径为10 mm，若取k= 0.2 ，原始试样量应为多少？解： Q = 0.2 102 = 20 kg原始试样量大且不均匀，必须经多次处理：破碎过筛 混匀 缩分 分析试样 (100-300 g)。第三十八张，PPT共四十五页，创作于2022年6月无机物的分解 样品的分解溶解法 溶剂：水，盐酸，硝酸，硫酸，高氯酸，氢氟酸，氢氧化钠溶液，混合溶剂(如王水) 。熔解法 试样与固体熔剂混合，经高温熔融后，转化为可溶解化合物，再用水或酸溶解制成试液。 酸性熔剂：焦硫酸钾(K2S2O7)，硫酸氢钾。 碱性熔剂：碳酸钠,碳酸钾,氢氧化钠,氢氧化钾,氧化钾。第三十九张，PPT共四十五页，创作于2022年6月半熔法(烧结法)： 将试样和熔剂在低于熔点的温度下进行反应。 采用熔融法和半溶法时,必须根据所用熔剂选择适当的坩埚。例： 金红石(TiO2)与焦硫酸钾熔剂混合后，经300 oC以上的高温后转化为可溶液性硫酸盐。 第四十张，PPT共四十五页，创作于2022年6月第四十一张，PPT共四十五页，创作于2022年6月干法