云南大学分析化学第一章 概论

分析化学AnalyticalChemistry云南大学化学科学与工程学院10/9/20231教师联系方式张世鸿云南大学化学科学与工程学院Tel件下载：ddhj2009@163.com密码：2009ddhj

10/9/20232武汉大学等

分析化学（第五版）上册

2006武汉大学等

分析化学（第四版）

1998北京大学：分析化学教程2005彭崇慧,冯建章,张锡瑜,李克安,赵凤林.定量化学分析简明教程(第二版).

北京大学出版社,1997张锡瑜等编著.

化学分析原理，科学出版社，2000.

主要参考书10/9/20233第一章概论1-1分析化学的定义、任务和作用1-2分析方法分类1-3分析化学发展简史与发展趋势1-4分析化学参考文献（自学）1-5分析过程与分析结果表示1-6滴定分析法概述10/9/202341-1分析化学的定义、任务和作用

一、分析化学的定义欧洲化学联合会FECS的分析化学部DAC定义：分析化学是发展和应用各种理论、方法，仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的信息的一门学科。

分析化学是研究物质的组成、含量、结构的学科。

原子量的准确测定、工农业生产的发展、生态环境的保护、生命过程的控制等都离不开分析化学。10/9/20235二、分析化学的任务10/9/20236对全球经济贸易统一质量保障体系建立的作用对工业生产的作用对国防建设的作用对科学发展的作用在新材料、新能源开发中的作用对环境资源开发利用与保护的作用在生命科学研究中的作用在法律执行过程中的作用社会生活中的作用等等三、分析化学的作用

10/9/2023710/9/202381-2分析方法的分类

分析方法的分类-1

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

10/9/20239

1.定性分析(QualitativeAnalysis):回答→有什么?例1：某食堂食物中毒取白色晶体物发面→小苏打(NaHCO3)取白色晶体+水溶解+H2SO4

→白色↓→BaSO4↓(Ba2+，Sr2+，Pb2+)试液+AgNO3(HNO3)

→白色↓

→

AgCl↓(Cl-，Br-，I-)可知此白色晶体为BaCl2·2H2O10/9/202310例2：假食盐(NaNO2，NaNO3)NO2-：试液+HAc+KI(氧化还原)→I2(CCl4)→呈紫色

→NO2-

氧化性NO3-：

试液+HAc+Zn(还原)→NO2-可证明NO3-的存在10/9/2023112.定量分析(Quantitative

Analysis)

：回答→有多少?例如：铁矿石含铁<10%为贫矿，含铁>30%为富矿具有可采价值．若定性：Fe3++SCN-

(H+)

→

FeSCN2+血红若定量：Fe2++Cr2O72-(H+)→

Fe3++2Cr3+

10/9/2023123.结构分析(StructureAnalysis)：价态分析，结构态分析，结合态分析，化合态分析。例如

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）ConformationanalysisDNA测序（DNASequencing)

10/9/202313Adenine(A)Guanine(G)腺嘌呤鸟嘌呤BaseSuger-phosphoatebackboogCytosine(C)Thymine(T)Uracil(U)胞嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶10/9/202314分析化学的分类-2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（蛋白质分析、氨基酸分析、核酸分析、糖类分析等）

10/9/202315分析化学的分类-３根据原理分类：10/9/202316按原理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10/9/202317根据应用领域分类

药物分析Pharmacologicalanalysis

水质分析Wateranalysis

食品分析Foodanalysis

工业分析Industrialanalysis

刑侦分析Forensicanalysis

临床分析Clinicalanalysis

环境分析Environmentalanalysis

等等……分析化学的分类-４10/9/202318分析化学的分类-５根据作用分类

例行分析

Routineanalysis

仲裁分析

Refereeanalysis10/9/202319根据试样量大小分类

方法固体试样质量(mg)液体试样体积(mL)常量>100>10半微量10-1001-10微量<10<1根据待测组分含量分

常量组分(>1%)微量组分(0.01-1%)痕量组分(<0.01%)

分析化学的分类-610/9/2023201-3分析化学发展简史与发展趋势分析化学的历史1.由时间来看：人类有科技就有化学，化学从分析化学开始

起源：古代炼金术手段：人类的感官和双手

10/9/202321分析化学历史悠久

无机定性分析曾一度是化学科学的前沿公元一世纪橡子提取物检验铁

16世纪：天平的出现，向定量迈进了一大步十七世纪Boyle将石蕊作酸碱指示剂

1751年Margraf

硫氰酸盐检验Fe(III)19世纪：化学方法，鉴定物质的组成和含量的技术10/9/202322第一个重要阶段: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

物理化学的溶液理论发展，推动化学分析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。建立了溶液中四大平衡理论。20世纪分析化学的三次大变革：10/9/202323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，化学分析法无法解决，促进了仪器分析和各种分离方法的发展。10/9/202324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。

10/9/20232520世纪以来分析化学的主要变革时期1900-19401940-19501970-Present特点经典分析－化学分析为主近代分析－仪器分析为主现代分析－化学计量学为主理论热力学溶液四大平衡热力学化学动力学热力学化学动力学物理动力学仪器分析天平光度极谱电位色谱自动化分析仪联用技术分析对象无机化合物有机和无机样品有机、无机、生物及药物样品10/9/2023262.由分析对象来看有机物分析无机物分析生物活性物质3.由分析对象的数量级来看4.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10/9/202327提高灵敏度解决复杂体系的分离问题以及提高分析方法的选择性扩展时空多维信息微型化及微环境的表征与测定形态、状态分析及表征生物大分子及生物活性物质的表征与测定非破坏性检测及遥控自动化与智能化现代分析化学学科发展趋势及特点10/9/202328国家自然科学基金分析化学学科“十五”

优先资助领域

高选择性的简便、准确、灵敏的分子识别方法痕量活性物质及自由基在体、原位、实时分析单细胞、单分子、单原子检测分析手性化合物的分离分析多元、多维的联合分离分析及数据处理技术环境中痕量化学物质的表面、结构与形态分析生物体内重要化学信息物质的分析芯片分析化学及分析仪器微型化10/9/202329所谓手性化合物是指分子量、分子结构相同,但左右排列相反,如实物与其镜中的映体.人的左右手、结构相同,大姆至小指的次序也相同,但顺序不同,左手是由左向右,右手则是由右向左,所以叫做“手性”。也就是指一对分子。10/9/202330国家自然科学基金分析化学学科“十一五”

优先资助领域

10/9/202331“十五”国家重大科技专项

“食品安全关键技术”（10个课题）课题01：食品安全检测实验室质量控制规范研究课题02：农药残留检测技术课题03：兽药残留检测技术课题04：重要有机污染物的痕量与超痕量检测技术课题05：生物毒素和中毒控制常见毒物检测技术课题06：食品、饲料添加剂和违禁化学品检测技术课题07：食品中主要人兽共患疾病及植物疫疾病病原体检测技术课题08：全国食品污染监控体系研究课题09：食源性疾病的pulsenet建立与检测技术课题10：进出口食品安全监测与预警系统研究10/9/202332国家自然科学基金委化学部近年来分析化学学科鼓励研究领域(1)原位,活体,瞬时,多维,动态及过程分析;(2)分子水平与单细胞中重要化学物质的检测;(3)蛋白质结构中与功能分析和蛋白质组学;(4)芯片及微型仪器分析化学;(5)生物分子相互作用研究;(6)纳米分析化学;(7)环境分析化学;(8)波谱,质谱分析;10/9/202333国家自然科学基金委化学部近年来分析化学学科鼓励研究领域(9)化学和生物信息学;(10)传感器与成像分析;(11)组合化学中的分析化学;(12)中草药分析及其指纹图谱;(13)兴奋剂及毒品的检测与分析;(14)与重大疾病相关的标志物的检测分析;(15)仪器研制及其新原量,新方法,新技术;(16)生命,材料,环境,能源和信息科学中的分析化学问题.

10/9/202334分析化学已成为21世纪生命科学和纳米

科技发展的关键

基因组计划、蛋白组计划等的实现纳米技术的发展和应用人类在分子水平上认识世界生态环境保护检测和发现污染源早期诊断疾病保证人类健康兴奋剂的检测原子量的准确测定生命过程的控制工农业生产的发展10/9/2023351-4分析化学参考文献（自学）10/9/202336一、分析过程：

1.取样(Sampling)：均匀，具有代表性：粉碎.过筛.混匀.缩分(四分法，对角线)

2.干燥(Drypreparation)：去湿存水：烘干.风干.保干器(采用不同温度.保持原貌)1-5分析过程与分析结果表示10/9/202337

3.分解(Resolve

or

open,Digestion)

：转入溶液，呈测定态

(1)湿法分解：(常用溶剂)A)酸溶:HCl，HNO3，H3PO4-H2SO4，HClO4-HNO3B)碱溶:NaOH，KOH(2)干法分解：灰化，固体熔融A)碱性溶剂：Na2CO3，K2CO31:1混合分解酸性矿物及氧化物，硅酸盐等B)酸性溶剂：K2S2O7，KHSO4

分解时能产生SO3与碱性氧化物反应10/9/202338

4.消除干扰(EliminateInterfereorseparate)：掩蔽，分离

5.测定(MeasurementDetermination)

：根据组分含量，任务性质和要求、灵敏度与准确度选择方法。

6.计算(CalculationofAnalyticalResults)：7.评价，结论，报告分析结果（Evaluationofdata，Conclusions，Report）10/9/202339二、分析结果的表示:(一)待测组分的化学表示形式：1.实际存在形式：N%：NH3N2ONO2N2O3N2O5NO2-

2.稳定的氧化物：CaOMgONa2O

Fe2O3FeOFe3O4

3.元素及化合物：Fe%Na+Cl-

等10/9/202340(二)待测组分含量的表示方式1.固体试样：质量百分数

m(g)X%=————×100

ms(g)

2.液体试样：

质量百分数w(m/ms)%:表示100克试液中含被测组分的克数

体积百分数(V/Vs)%:表示100毫升试液中被测组分体积10/9/202341质量体积百分数ρ(m/v)%:表示100毫升试液中被测组分所占的克数

[例]13.2%的NaCl溶液：表示100克NaCl溶液含13.2克NaCl

50%的乙醇溶液：表示100毫升乙醇溶液含50毫升乙醇

30%H2O2溶液：表示100毫升双氧水溶液含30克双氧水10/9/2023423.气体试样：

常用体积百分数表示(V/Vs)%:g/m3；mg/m3

4.微量组分常用的表示方式：为了表示方便而用较小的单位[例]1g=103mg=106μg≈1毫升稀溶液ppm=mg/mS(g)×106=m(μg)/mS(g)

ppm=1μg/g；ppb=1ng/g；ppt=1pg/g[例]

测得土壤中含铅为350ppm，意为350μg/g废水中含铅为0.05ppm，意为1mL废水含铅0.05μg，即0.05μg/mL10/9/202343一、方法介绍1-6滴定分析法概述标准溶液滴定剂被滴定溶液被测物质指示剂化学计量关系酸碱滴定法、络合滴定法氧化还原滴定法、沉淀滴定法10/9/202344基本概念1.滴定分析(TitrimetricAnalysis)：将标准溶液用滴定管加到待测溶液中，直到所加的滴定剂与被测物质反应达化学计量点．根据指示剂变化停止滴定，由标液的浓度和体积求被测物的量的分析方法．（将被测物质加到标准溶液中也可以）2.标准溶液(StandardSolutions)：已知准确浓度的溶液.3.化学计量点(Stoichiometricpoint)：定量反应时的理论平衡点．10/9/2023454.滴定终点(Endpoint):颜色变化的转变点，停止滴定的点.5.终点误差(Titrationerror):滴定终点与化学计量点不一致造成的相对误差.6.滴定反应(TitrationReaction):能用于滴定分析的化学反应10/9/202346二、滴定分析对化学反应的要求和滴定方式：

(一)要求:1.必须具有确定的化学计量关系;2.必须定量进行,反应完全度达99.9%以上;3.反应速度快;4.必须有适当简便的方法确定终点。10/9/202347

(二)滴定方式：

1.直接滴定法：凡能满足滴定反应要求的都可用标准溶液直接滴定．如标定HCl或NaOH

2.间接滴定法：不能与滴定剂直接起反应的物质，通过另一反应间接滴定．如测定Ca2+10/9/202348

3.返滴定：反应慢，无合适指示剂，有副反应发生，通常用两种标液完成．如测定Al

4.置换滴定：当反应无计量关系，不按确定反应式进行.如标定Na2S2O3K2Cr2O7+6KI+H+→3I2I2+2Na2S2O3