分析化学课件 潍坊科技

分析化学课件潍坊科技第1页，课件共79页，创作于2023年2月目录第一章概论第二章滴定分析第三章酸碱滴定法第四章配位滴定法第五章氧化还原滴定法第六章重量分析法和沉淀滴定法第七章吸光光度法2023/7/30第2页，课件共79页，创作于2023年2月主要参考文献:《分析化学》（第三版）华东化工学院《分析化学常见错误解析》路纯明等《分析化学》国际性教科书，李克安,金钦汉译《分析化学》第四版武汉大学主编《分析化学》湖南大学张正奇主编，2001《分析化学基本原理问题详解》D.A.斯摩克D.W.韦斯特QuantitativeAnalysisR.A.Day,JR..A.L.UnderwoodAnalyticalChemistryLarryG.Hargis2023/7/30第3页，课件共79页，创作于2023年2月第一章概论第一节分析化学概述2023/7/30第4页，课件共79页，创作于2023年2月一、分析化学任务◈定性分析：鉴定物质中含有那些组分，及物质由什么组分组成。◈定量分析：测定各种组分的相对含量。◈结构分析：研究物质的分子结构或晶体。2023/7/30第5页，课件共79页，创作于2023年2月二、分析化学的特点

1.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。

2.分析试样是一个获取信息、降低系统的不确定性的过程

2023/7/30第6页，课件共79页，创作于2023年2月

3.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。

4.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。分析化学工作者应具有很强的责任心。2023/7/30第7页，课件共79页，创作于2023年2月分析化学被成为生产、科研的“眼睛”。(一)、农业：土壤农药化肥三、分析化学的作用2023/7/30第8页，课件共79页，创作于2023年2月(二)、工业生产：

质检（产品、原材料）2023/7/30第9页，课件共79页，创作于2023年2月(三)、环境保护：环境监测(大气、水、土壤分析等）测定空气中污染物如NO2,SO2,CO等含量，这两者不仅对人体呼吸道有影响，而且造成酸雨。烟镉会引起肾功能衰退，吸入过多会头痛，头晕，呕吐，胸痛，死亡。2023/7/30第10页，课件共79页，创作于2023年2月(四)、体育兴奋剂检测。(五)、刑事侦破各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2023/7/30第11页，课件共79页，创作于2023年2月四、分析化学的分类51.按分析任务分类

(1)定性含何种元素，何种官能团(2)定量含量

(3)结构形态分析,立体结构,结构与活性2023/7/30第12页，课件共79页，创作于2023年2月

2.

按分析对象分类5

(1)无机分析(2)有机分析(3)生物分析(4)药物分析2023/7/30第13页，课件共79页，创作于2023年2月3.按分析方法分类5

化学分析：重量分析容量分析（各种滴定分析）仪器分析：电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析2023/7/30第14页，课件共79页，创作于2023年2月4.按数量级分类

常量，微量，痕量（10-6），超痕量（10-9～10-12）克毫克微克纳克皮克飞克10-310-610-910-1210-15

ppmpptppb2023/7/30第15页，课件共79页，创作于2023年2月分析化学化学分析仪器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱2023/7/30第16页，课件共79页，创作于2023年2月五、分析化学的进展1.由分析对象来看

有机物分析无机物分析生物活性物质2.由分析对象的数量级来看3.由分析自动化程度来看常量微量痕量分子水平手工操作仪器自动全自动智能化仪器2023/7/30第17页，课件共79页，创作于2023年2月第一个重要阶段：◈20世纪二三十年代利用当时物理化学中的溶液化学平衡理论，动力学理论，如沉淀的生成和共沉淀现象，指示剂作用原理，滴定曲线和终点误差，催化反应和诱导反应，缓冲作用原理大大地丰富了分析化学的内容，并使分析化学向前迈进了一步.2023/7/30第18页，课件共79页，创作于2023年2月第二个重要阶段：◈20世纪40年代以后几十年，第二次世界大战前后，物理学和电子学的发展，促进了各种仪器分析方法的发展，改变了经典分析化学以化学分析为主的局面。◈原子能技术发展，半导体技术的兴起，要求分析化学能提供各种灵敏准确而快速的分析方法，如半导体材料，有的要求纯度达99.9999999%以上，在新形势推动下，分析化学达到了迅速发展。◈最显著的特点是各种仪器分析方法和分离技术的广泛应用。2023/7/30第19页，课件共79页，创作于2023年2月第三个重要阶段◈自20世纪70年代以来，以计算机应用为主要标志的信息时代的到来，促使分析化学进入第三次变革时期。◈由于生命科学、环境科学、新材料科学发展的需要，基础理论及测试手段的完善，现代分析化学完全可能为各种物质提供组成、含量、结构、分布、形态等等全面的信息，使得微区分析、薄层分析、无损分析、瞬时追踪、在线监测及过程控制等过去的难题都迎刃而解。◈分析化学广泛吸取了当代科学技术的最新成就，成为当代最富活力的学科之一。2023/7/30第20页，课件共79页，创作于2023年2月分析化学主要发展趋向生物分析环境分析过程分析表面分析大分子表征化学图象无损分析单细胞分析单分子单聚集体分析固定化传感器定性教育接口活体分析实时分析原位分析在线分析化学计量学自动化微型化新技术新仪器新原理分离技术仪器和计算机联用技术其它科技领域2023/7/30第21页，课件共79页，创作于2023年2月三、对同学的要求重要性：对工科专业学生来说，分析化学是一门基础课程，把无机化学的理论应用到分析化学中来，着重培养严格认真实事求是的科学态度，观察分析和判断问题的能力，精密细致进行实验的技能。1、记好笔记；2、独立完成作业；3、做好实验；4、看参考书。2023/7/30第22页，课件共79页，创作于2023年2月

第二节定量分析的误差2023/7/30第23页，课件共79页，创作于2023年2月一、准确度和精密度（一）.准确度和精密度——分析结果的衡量指标。

1.准确度──测量值与真实值的接近程度

准确度的高低用误差的大小来衡量；误差一般用绝对误差和相对误差来表示。2023/7/30第24页，课件共79页，创作于2023年2月（1）绝对误差：测定值与真实值之差。2023/7/30第25页，课件共79页，创作于2023年2月例某一物体质量称量为1.6380g,其真实质量为1.6381g，则:绝对误差=1.6380-1.6381=-0.0001（2）相对误差：误差在真实结果中所占百分比

Er=E/×100%=-0.0001/1.6381=-0.006%2023/7/30第26页，课件共79页，创作于2023年2月2.精密度──几次平衡测定结果相互接近程度精密度的大小用偏差来衡量，还常用重复性和再现性表示。偏差是指个别测定值与平均值之间的差值。（1）绝对偏差：d=xi–x（2）平均偏差：d=(|d1|+|d2|+…|di|)/n（3）相对偏差：d/x×100%2023/7/30第27页，课件共79页，创作于2023年2月1）平均偏差

平均偏差又称算术平均偏差，用来表示一组数据的精密度。

平均偏差：

特点：简单缺点：大偏差得不到应有反映。2023/7/30第28页，课件共79页，创作于2023年2月2）标准偏差标准偏差又称均方根偏差标准偏差的计算分两种情况2023/7/30第29页，课件共79页，创作于2023年2月（1）当测定次数趋于无穷大时

标准偏差：μ

为无限多次测定的平均值（总体平均值）；即：

当消除系统误差时，μ即为真值。2023/7/30第30页，课件共79页，创作于2023年2月（2）有限测定次数变异系数:2023/7/30第31页，课件共79页，创作于2023年2月例题用标准偏差比用平均偏差更科学更准确。例:两组数据

(1)X-X：0.11,-0.73,0.24,0.51,-0.14,0.00,0.30,-0.21,

n=8d1=0.28s1=0.38(2)X-X：0.18，0.26，-0.25，-0.37，0.32，-0.28，0.31，-0.27

n=8d2=0.28s2=0.29

d1=d2,s1>s22023/7/30第32页，课件共79页，创作于2023年2月标准偏差的计算：2023/7/30第33页，课件共79页，创作于2023年2月3.两者的关系：

(1)准确度是测量结果接近真值的程度，精密度表示测量的再现性；

(2)精密度是保证准确度的先决条件；精密度高不一定准确度高；

(3)两者的差别主要是由于系统误差的存在。2023/7/30第34页，课件共79页，创作于2023年2月2023/7/30第35页，课件共79页，创作于2023年2月练习题：1、下面论述中正确的是：A.精密度高，准确度一定高B.准确度高，一定要求精密度高C.精密度高，系统误差一定小D.分析中，首先要求准确度，其次才是精密度答案：B2023/7/30第36页，课件共79页，创作于2023年2月2、某人对试样测定五次，求得各次平均值的偏差d分别为+0.04,-0.02,+0.01,-0.01,+0.06。则此计算结果应是A.正确的B.不正确的C.全部结果是正值D.全部结果是负值答案：B设一组测量数据为x1,x2,x3,…算术平均值2023/7/30第37页，课件共79页，创作于2023年2月二、误差的分类、性质、产生的原因及减免1.误差的分类系统误差（可测误差）偶然误差（随机误差）过失误差2023/7/30第38页，课件共79页，创作于2023年2月1.系统误差

(1)特点

a.对分析结果的影响比较恒定(单向性，即使测定结果系统的偏大或偏小）；

b.在同一条件下，重复测定，重复出现；

c.影响准确度，不影响精密度；

d.可以消除。

2023/7/30第39页，课件共79页，创作于2023年2月(2)产生的原因

a.方法误差——选择的方法不够完善例：重量分析中沉淀的溶解损失；滴定分析中指示剂选择不当。b.仪器误差——仪器本身的缺陷例：天平两臂不等，砝码未校正；滴定管，容量瓶未校正。c.试剂误差——所用试剂有杂质例：去离子水不合格；试剂纯度不够（含待测组份或干扰离子）。d.主观误差——操作人员主观因素造成例：对指示剂颜色辨别偏深或偏浅；滴定管读数不准。2023/7/30第40页，课件共79页，创作于2023年2月

（3）系统误差的减免(1)方法误差——采用标准方法，对照实验(2)仪器误差——校正仪器(3)试剂误差——作空白实验是否存在系统误差，常常通过回收试验加以检查。2023/7/30第41页，课件共79页，创作于2023年2月

2.偶然误差

(

1)特点

a.不恒定b.难以校正c.服从正态分布(统计规律)

(

2)产生的原因偶然因素：如室温，气压，温度，湿度

由一些难以控制的偶然原因造成，它决定分析结果的精密度。2023/7/30第42页，课件共79页，创作于2023年2月（3）偶然误差的减免通过增加测定次数予以减小，用数理统计方法表达结果，不能通过校正而减小或消除。2023/7/30第43页，课件共79页，创作于2023年2月3.过失误差违反操作规程或粗心大意造成。如读错，记录错，计算错，溶液溅失，沉淀穿滤等。2023/7/30第44页，课件共79页，创作于2023年2月三、偶然误差的分布1、频数分布：2023/7/30第45页，课件共79页，创作于2023年2月No分组频数（ni)频率（ni/n)频率密度（ni/ns)115.8410.0050.17215.8710.0050.17315.9030.0150.51415.9380.0401.35515.96180.0913.03615.99340.1725.72716.02550.2789.26816.06400.2026.73916.09200.1013.371016.12110.0561.851116.1550.0250.841216.1820.0100.341316.2100.0000.00厦门大学的学生对海水中的卤素进行测定，得到：74.24%88.38%数据集中与分散的趋势2023/7/30第46页，课件共79页，创作于2023年2月海水中卤素测定值频率密度直方图海水中卤素测定值频率密度分布图问题：测量次数趋近于无穷大时的频率分布？测量次数少时的频率分布？某段频率分布曲线下的面积具有什么意义？2023/7/30第47页，课件共79页，创作于2023年2月2、正态分布：分析化学中测量数据一般符合正态分布，即高斯分布。x测量值，μ总体平均值，σ总体标准偏差2023/7/30第48页，课件共79页，创作于2023年2月偶然误差的规律性：1）对称性：正负误差出现的概率相等，呈对称形式；（2）单峰性：小误差出现的概率大，误差分布曲线只有一个峰值，有明显集中趋势；大误差出现的概率小。（3）抵偿性：算术平均值的极限为零，总面积概率为1。2023/7/30第49页，课件共79页，创作于2023年2月一、置信度与平均值的置信区间二、可疑数据的取舍

1．Q检验法

2.4d法：

第三节定量分析结果的数据处理2023/7/30第50页，课件共79页，创作于2023年2月一、置信度与平均值的置信区间随机误差的区间概率2023/7/30第51页，课件共79页，创作于2023年2月置信度：

分析结果在某一范围内出现的几率称为置信度。（亦称几率水平或置信水平）置信区间：在一定几率情况下，以测定结果为中心的包括真值在内的可靠范围，该范围就称平均值的置信区间。2023/7/30第52页，课件共79页，创作于2023年2月2023/7/30第53页，课件共79页，创作于2023年2月2023/7/30第54页，课件共79页，创作于2023年2月1．Q检验法步骤：

（1）数据排列X1

X2……Xn（2）求极差Xn－X1

（3）求可疑数据与相邻数据之差

Xn－Xn-1或X2－X1（4）计算：二、可疑数据的取舍2023/7/30第55页，课件共79页，创作于2023年2月

（5）根据测定次数和要求的置信度，（如90%）查表：表1--2不同置信度下，舍弃可疑数据的Q值表

测定次数Q90

Q95

Q99

30.940.980.9940.760.850.9380.470.540.63

2023/7/30第56页，课件共79页，创作于2023年2月6）将Q与QX（如Q90）相比，若Q>QX

舍弃该数据,（过失误差造成）若Q<QX

舍弃该数据,（偶然误差所致）当数据较少时舍去一个后，应补加一个数据。（一般测定5～7个数据）2023/7/30第57页，课件共79页，创作于2023年2月2023/7/30第58页，课件共79页，创作于2023年2月例试对以下七个数据进行Q检验,置信度90%：5.12、6.82、6.12、6.32、6.22、6.32、6.02解：1.5.12，6.02，6.12，6.22，6.32，6.32，6.822.xn-x1=6.82-5.12=1.703.x2–x1=6.02–5.12=0.904.Q=(x2–x1)/(xn-x1)=0.90/1.70=0.535.查表Q0.90,n=7=0.516.0.53>Q0.90,n=7，舍弃5.12

再检验6.82Q=（6.82–6.32）/（6.82-6.02）=0.6250.625>Q0.90,n=6（0.56）,舍弃6.822023/7/30第59页，课件共79页，创作于2023年2月说明：在可疑值的判断种，首先判断离平均值或与相邻值差最大的，若该值不是可疑值，就不需要再进行下一个值的判断，否则再判断另一个。2023/7/30第60页，课件共79页，创作于2023年2月2、4d法：手头无Q表时使用首先求出除可疑值以外的其余数值的平均值x和平均偏差d，然后将可疑值与平均值比较，如绝对差值大于或等于4d

，则可疑值舍去，否则保留。方法依据：δ=0.7979σ=0.8σ，几率99.7%时，误差不大于±3σ。方法特点：简单，不必查表，但误差较大，用于处理一些要求不高的数据。2023/7/30第61页，课件共79页，创作于2023年2月练习题：1、在重量分析中，沉淀的溶解损失引起的测定误差为：A.系统误差B.偶然误差C.过失误差D.仪器误差答案：A2、下列方法中不能用于校正系统误差的是A.对仪器进行校正B.做对照实验C.作空白实验D.增加平行测定次数答案：D2023/7/30第62页，课件共79页，创作于2023年2月3、下列最能说明偶然误差小的是A.高精密度B.标准偏差大C.仔细校正过所有法码和容量仪器D.与已知含量的试样多次分析结果平均值一致答案：A4、下列叙述中错误的是A.单次测量结果的偏差之和等于零B.标准偏差是用于衡量测定结果的分散程度C.系统误差呈正态分布D.偶然误差呈正态分布答案：C2023/7/30第63页，课件共79页，创作于2023年2月5、在分析测定中，论述偶然误差正确的是A.大小误差出现的几率相等B.正误差出现的几率大于负误差C.负误差出现的几率大于正误差D.正负误差出现的几率相等答案：D6、在置信度为95%时，测得Al2O3的平均值（%）的置信区间为35.21±0.10其意义是A.在所测定的数据中有95%的数据在此区间内B.若再进行测定系列数据，将有95%落入此区间内C.总体平均值μ落入此区间的概率为95%D.在此区间内包括总体平均值μ的概率为95%答案：DC不对，因为μ是客观存在的，没有随机性，不能说它落在某一区间的概率为多少。2023/7/30第64页，课件共79页，创作于2023年2月第四节有效数字及其运算规则2023/7/30第65页，课件共79页，创作于2023年2月一、有效数字1．实验过程中常遇到的两类数字（1）数目：如测定次数；倍数；系数；分数（2）有效数字:在分析工作中实际能测量到的数字。数据的位数与测定准确度有关。2023/7/30第66页，课件共79页，创作于2023年2月

记录的数字不仅表示数量的大小，而且要正确地反映测量的精确程度。

结果绝对偏差相对偏差0.51800±0.00001±0.002%0.5180±0.0001±0.02%0.518±0.001±0.2%2023/7/30第67页，课件共79页，创作于2023年2月2、有效数字位数的确定：1.0008，43.1815位0.1000，10.98%4位0.0382，1.98×10-103位54，0.00402位0.05，2×10-51位3600，100位数含糊不确定2023/7/30第68页，课件共79页，创作于2023年2月3．数据中零的作用数字零在数据中具有双重作用：（1）作普通数字用，如0.51804位有效数字5.18010－1（2）作定位用：如0.05183位有效数字5.1810－22023/7/30第69页，课件共79页，创作于2023年2月4．改变单位，不改变有效数字的位数如：24.01mL24.0110－3

L5．注意点（1）容量器皿；滴定管；移液管；容量瓶；4位有效数字（2）分析天平（万分之一）取4位有效数字（3）标准溶液的浓度，用4位有效数字表示:0.1000mol/L（4）对pH,pM,lgc,lgK等对数值，有效数字为小数部分pH4.342位有效数字2023/7/30第70页，课件共79页，创作于2023年2月（5）位数不定的，可科学计数例如：3600，可写为3.6×103，3.60×103，3.600×103，有效数字分别为2，3，4位（6）分析化学中遇到的分数倍数可视为无限多位（7）9以上的数可多算一位，如9.00，9.83，可当作4位有效数字2023/7/30第71页，课件共79页，创作于2023年2月二、数字修约规则数字修约：各测量值的有效数字位数确定以后，将它后面的多余数字舍弃，此过程为数字修约。1、记录分析结果时，只应保留一位不定数字；2、舍弃数字时，采用“四舍六入五成双”规则；2023/7/30第72页，课件共79页，创作于2023年2月如下列数字修约为两位有效数字：3.13.1487.39767.4

0.736

0.74

75.5762.4512.583.5009842023/7/30第73页，课件共79页，创作于