第3章-定量分析基础

第三章定量分析基础TheBasicof2023/9/281第三章定量分析基础3.1分析化学的任务和作用3.2定量分析方法的分类3.3定量分析的一般过程3.4定量分析中的误差3.5分析结果的数据处理3.6有效数字及运算规则3.7滴定分析法概述2023/9/282第三章定量分析基础1．了解分析化学的任务和作用。2．了解定量分析方法的分类和定量分析的过程。3．掌握定量分析误差的分类与消除方法，理解准确度与精密度的关系。4．掌握分析结果的数据处理方法。5．掌握有效数字及运算规则。6．掌握滴定分析法的分类、滴定方式及结果计算。

学习要求2023/9/283第三章定量分析基础3.1分析化学的任务和作用

分析化学是研究并应用确定物质的化学组成、测量各组成的含量、表征物质的化学结构、形态、能态并在时空范畴跟踪其变化的各种分析方法及其相关理论的一门科学。2023/9/284第三章定量分析基础20世纪分析化学的三次大变革四大平衡理论：从技术发展成科学物理与电子学的发展：从经典分析化学发展为现代分析化学计算机应用：使分析化学向一门信息科学转化分析化学的发展趋势

1．仪器化、自动化获得高灵敏度、高选择性的分析方法和结果。2．各种方法联用GC-MSHPLC-MSGC-FTIR等联用3．改善预处理方法更简单、更方便。2023/9/285第三章定量分析基础分析化学的作用全球经济贸易质量保障体系工业生产国防建设科学发展新材料、新能源开发环境资源开发利用与保护生命科学研究社会生活2023/9/286第三章定量分析基础3.2分析化学的分类根据任务分类：

定性分析Qualitativeanalysis物质的组成

定量分析Quantitativeanalysis成分的含量

结构分析Structureanalysis物质的结构

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），DNA测序

形态分析Speicesanalysis物质的形态

能态分析Energy-stateanalysis物质的能态2023/9/287第三章定量分析基础分析化学的分类根据分析对象分类无机分析Inorganicanalysis（元素、离子、化合物等）有机分析Organicanalysis（元素、官能团、结构）生化分析Biochemicalanalysis（蛋白质、氨基酸、核酸、糖类等）2023/9/288第三章定量分析基础根据试样量或被测组分含量分类2023/9/289第三章定量分析基础定量分析化学的分类根据测量原理分类

化学分析Chemicalanalysis以化学反应为基础的方法，常量分析，准确度高。重量分析法—测物质的绝对值滴定分析法—测物质的相对量（容量分析法）

仪器分析Instrumentalanalysis以被测物质的物理及物理化学性质为基础的分析方法，微量分析，快速灵敏，相对误差较大，绝对误差不大。光分析法，电分析法，色谱分析法，其他分析法2023/9/2810第三章定量分析基础光学分析法（Spectrometricanalysis）

。分子光谱法:紫外可见光度法、红外光谱法、分子荧光及磷光分析法；原子光谱法:如原子发射、原子吸收光谱法。紫外可见分光光度仪红外吸收光谱仪原子吸收光谱仪根据物质的光学性质所建立的分析方法。2023/9/2811第三章定量分析基础电化学分析

（Electrochemicalanalysis）根据物质的电化学性质所建立的分析方法。电重量法（电解）电容量法（电位法、极谱法、伏安分析法、电导分析法、库仑分析法）离子选择性电极分析法2023/9/2812第三章定量分析基础色谱分析法（chromatographicanalysis）根据物质在两相（固定相和流动相）中吸附能力、分配系数或其他亲和作用的差异而建立的一种分离、测定方法。特点:是集分离和测定于一体，是多组分物质高效、快速、灵敏的分析方法。气相色谱法、液相色谱法。气相色谱仪液相色谱仪2023/9/2813第三章定量分析基础

其他分析方法

质谱法核磁共振X射线电子显微镜分析毛细管电泳微流控芯片毛细管分析

液质联用仪2023/9/2814第三章定量分析基础

3.3定量分析的一般过程

3.3.1定量分析的一般过程1.取样：所取样品必须要有代表性

2.试样预处理（1）分解：干法和湿法分解；必须分解完全（2）分离及干扰消除：对复杂样品的必要过程3.测定：根据样品选择合适方法；必须准确可靠

4.计算：根据测定的有关数据计算出待测组分的含量，必须准确无误5.出报告：根据要求以合适形式报出2023/9/2815第三章定量分析基础3.3.2分析结果的表示方法

固体样品通常以质量分数表示

含量低时可用

g/g、ng/g2023/9/2816第三章定量分析基础液体样品

通常以物质的量浓度表示（mol

L1）微量组分mg·L

1、

g·L1、

g·mL

1、ng·mL1、气体样品g

m

3,mg

m

3

2023/9/2817第三章定量分析基础

3.4定量分析中的误差

3.4.1准确度和精密度真值（xT）——某一物理量本身具有的客观存在的真实数值。（除理论真值、计量学约定真值和相对真值外通常未知）平均值——n次测量数据的算术平均值准确度（accuracy）——在一定测量精度的条件下分析结果与真值的接近程度，常以绝对误差（E）和相对误差(Er)来表示。2023/9/2818第三章定量分析基础例分析天平称量两物体的质量各为1.6380g和0.1637g,假定两者的真实质量分别为1.6381g和0.1638g，则两者称量的

E=1.6380

1.6381=

0.0001(g)E=0.1637

0.1638=

0.0001(g)绝对误差分别为相对误差分别为2023/9/2819第三章定量分析基础精密度（precision）——多次重复测定某一量时所得测量值的离散程度，常以偏差和相对偏差(deviation)来表示。也称为再现性或重复性。再现性(reproducibility)—不同分析工作者在不同条件下所得数据的精密度。重复性(repeatability)——同一分析工作者在同样条件下所得数据的精密度。2023/9/2820第三章定量分析基础

准确度与精密度的关系

A、B、C、D四个分析工作者对同一铁标样(wFe=37.40%)中的铁含量进行测量，结果如图示，比较其准确度与精密度。36.0036.5037.0037.5038.00测量点平均值真值DCBA表观准确度高，精密度低准确度高，精密度高准确度低，精密度高准确度低，精密度低（不可靠）2023/9/2821第三章定量分析基础（1）精密度与准确度都很高。（2）精度很高，但准确度不高（3）精度不高，准确度也不高。2023/9/2822第三章定量分析基础3.4.2定量分析误差产生的原因系统误差(Systematicerror)—某种固定的因素造成的误差方法误差、仪器误差、试剂误差、操作误差

理论上讲，只要找到原因，就可以消除系统误差对测量结果的影响！随机误差(Randomerror)—不定的因素造成的误差仪器误差、操作误差

随机误差在分析测定过程中是客观存在，不可避免的。2023/9/2823第三章定量分析基础随机误差的的正态分布标准正态分布曲线：

以总体平均值μ为原点，标准偏差σ为横座标单位的曲线。x=

(即误差为零)时y值最大：

大多数测量值集中在算术平均值附近；小误差出现的概率大而大误差出现的概率小；曲线以x=

的直线呈轴对称分布，即正、负误差出现概率相等。x—测定值μ—真实值2023/9/2824第三章定量分析基础系统误差与随机误差的比较2023/9/2825第三章定量分析基础减少误差的方法1．选择合适的分析方法根据待测组分的含量、性质、试样的组成及对准确度的要求；2．减少测量误差控制取样量:天平称量取样0.2g以上，滴定剂体积大于20ml。3．增加平行测定次数，减小偶然误差分析化学通常要求在3～5次。4.消除系统误差2023/9/2826第三章定量分析基础系统误差的消除对照试验：采用标准样比对法或加入回收法、选择标准方法、相互校验（内检、外检等）等方法对照。空白试验：不加试样但完全照测定方法进行操作的试验，消除由干扰杂质或溶剂对器皿腐蚀等所产生的系统误差。空白值，需扣除。空白值过大，则需提纯试剂或换容器。仪器校准：消除因仪器不准引起的系统误差。主要校准砝码、容量瓶、移液管，以及容量瓶与移液管的配套校准。分析结果校正：主要校正在分析过程中产生的系统误差。如：重量法测水泥熟料中SiO2含量，用分光光度法测定滤液中的硅，消除由于沉淀的溶解损失而造成的系统误差。2023/9/2827第三章定量分析基础1．称取一定量无水碳酸钠溶解后定容于250mL容量瓶中，量取25mL用以标定盐酸，容量瓶和移液管采取的校准方法是：（）

A

.容量瓶绝对校准B.容量瓶和移液管相对校准

C.移液管绝对校准D.不用校准2．重量分析中沉淀的溶解损失所属误差是（）

A.过失误差B.操作误差

C.系统误差D.随机误差练习题BC2023/9/2828第三章定量分析基础3．以HCl标准液滴定碱液中的总碱量时，滴定管内壁挂液珠对结果的影响是（）

A.偏低B.偏高C.无影响D.无法判断

B2023/9/2829第三章定量分析基础

3.5分析结果的数据处理

步骤：1.对于偏差较大的可疑数据按Q检验法进行检验，决定其取舍；2.计算出数据的平均值、偏差、平均偏差与标准偏差等；3.按要求的置信度求出平均值的置信区间。2023/9/2830第三章定量分析基础3.5.1平均偏差和标准偏差极差RRange平均值绝对偏差Deviation平均偏差Meandeviation相对平均偏差

relativemeandeviation2023/9/2831第三章定量分析基础两组平均偏差相同，而实际上B数据中出现二个较大偏差(+0.91，-0.69)，测定结果精密度较差。为了反映这些差别，引入标准偏差S

(standarddeviation)。A、B二组数据，求得各次测定的绝对偏差分别为：

dA：+0.15,+0.39,0.00,

0.28,+0.19,

0.29,+0.20,

0.22,

0.38,+0.30

n=10，=0.24极差R=0.77dB：

0.10,

0.19,+0.91*,0.00,+0.12,+0.11,0.00,+0.10,-0.69*,

0.18

n=10，=0.24极差R=1.602023/9/2832第三章定量分析基础总体标准偏差与标准偏差总体标准偏差标准偏差无限次测量，对总体平均值的离散有限次测量对平均值的离散相对标准偏差（变异系数）2023/9/2833第三章定量分析基础由统计学可知，真实值落在

、

2

和

3

的概率分别为68.3%、95.5%和99.7%。在1000次的测定中，只有三次测量值的误差大于

3

。只要