第1章 分析化学概论

1、分析化学分析化学 Analytical Chemistry 1 教学要求与安排教学要求与安排 1.学时学时：26学时课学时课，(实验实验42学时学时，6次次)。 2.教材教材：定量化学分析简明教程定量化学分析简明教程第二第二 版版，第二次印刷第二次印刷。 3.成绩评定成绩评定：期末考占：期末考占80%; 作业作业10%，每周交一次每周交一次，准备准备2个本；个本； 小结小结+小测验小测验（2-3次次）10%。 4.学习方法学习方法：预习：预习、听讲听讲、复习复习、做作业；做作业； 课堂讨论；答疑课堂讨论；答疑（周四下午周四下午) 2 教学参考书教学参考书 见见P379-380所列所列 补充补充

2、: 1. 分析化学，分析化学，RKellner等编，李克安等编，李克安 金钦汉等译，北京大学出版社，金钦汉等译，北京大学出版社，2001，8 2. 分析化学分析化学（第四版第四版），武汉大学等武汉大学等， 高等教育出版社高等教育出版社，2000，3 3. 21世纪的分析化学世纪的分析化学，汪尔康主编汪尔康主编，科科 学出版社学出版社，1999 3 4. 分析化学前沿，高鸿主编，科学出版社，分析化学前沿，高鸿主编，科学出版社， 1991 5. Chemical equilibrium and analysis， Ramette,RichardW.,Addison-Wesley Pub. Co.,

3、 1981 6. Quantitative chemical analysis （5th ed），Daniel C. Harris，New York : W.H. Freeman, c1999. 参考书存放地点：参考书存放地点：图书馆图书馆E315室室 4 第一章第一章 分析化学概论分析化学概论 5 1.1 分析化学的任务与作用分析化学的任务与作用 分析化学是发展和应用各种方法、仪分析化学是发展和应用各种方法、仪 器和策略，以获得有关物质在空间器和策略，以获得有关物质在空间 和时间方面组成和性质的一门科学，和时间方面组成和性质的一门科学， 是是表征和量测的科学表征和量测的科学。 原子量的准确测

4、定、工农业生产的发原子量的准确测定、工农业生产的发 展、生态环境的保护、生命过程的展、生态环境的保护、生命过程的 控制等都离不开分析化学。控制等都离不开分析化学。 6 正如正如19911991年年IUPACIUPAC国际分析科学会国际分析科学会 议主席议主席E E. .NIKINIKI教授所说教授所说，2121世纪世纪 是光明还是黑暗取决于人类在是光明还是黑暗取决于人类在能能 源与资源科学源与资源科学、信息科学信息科学、生命生命 科学与环境科学四大领域科学与环境科学四大领域的进步的进步， 而而取得这些领域进步的关键问题取得这些领域进步的关键问题 的解决主要依赖于分析科学的解决主要依赖于分析科学

5、。 7 医学与分析化学医学与分析化学 1) 肉毒杆菌毒素肉毒杆菌毒素：迄今最毒的致死毒素：迄今最毒的致死毒素,据推算据推算,成人致成人致 死量仅需一亿分之七克死量仅需一亿分之七克(70ng),有有7种不同免疫型体种不同免疫型体. 2) 硒与白内障硒与白内障:营养需要范围为营养需要范围为110-7210-6;达到达到 310-6 110-5将引起慢性中毒将引起慢性中毒;超过超过110-5会引起会引起 急性中毒急性中毒,以致突然死亡以致突然死亡. 人视网膜含硒量人视网膜含硒量7 g正常。正常。 动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇等含硒丰富。动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇等含硒丰富。 3) 碘盐碘盐:黑龙江省集

6、贤村黑龙江省集贤村,1000多人多人.约约200个傻子个傻子,引用水、引用水、 土壤严重缺碘所致。土壤严重缺碘所致。 4)拿破仑死因拿破仑死因：头发分析：头发分析(中子活化、荧光中子活化、荧光)，As、Pb含量含量 特高，中毒而死。侍者所为。特高，中毒而死。侍者所为。 8 现代分析化学学科发展趋势及特点现代分析化学学科发展趋势及特点 1）提高灵敏度提高灵敏度 2) 解决解决复杂体系复杂体系的分离问题及提高分析方法的的分离问题及提高分析方法的选择性选择性 3）扩展时空）扩展时空多维信息多维信息 4）微型化微型化及微环境的表征与测定及微环境的表征与测定 5）形态、状态分析及表征）形态、状态分析及表

7、征 6）生物大分子及生物活性物质的表征与测定生物大分子及生物活性物质的表征与测定 7）非破坏性检测及）非破坏性检测及遥控遥控 8）自动化与智能化自动化与智能化 9 Analytical Chemistry Chemistry Biochemistry Inor.Chem. Organic Chem. Physical Chem. Physics Astrophysics Astronomy Biophysics Engineering Civil Chemical Electrical Mechanical Medicine Clin. Chem. Medicinal Chem. Pharma

8、cy Toxicology Materials Science Metallurgy Polymers Solid State Social Sciences Archeology Anthropology Forensics Biology Botany Genetics Molecular Biology Microbiology Zoology Geology Geophysics Geochemistry Paleontology Paleobiology Environmental Sciences Ecology Meteorology Oceanography Agricultu

9、re Agronomy Animal Science Crop Science Food Science Horticulture Soil Science 分析化学分析化学 与化学的与化学的 其他分支其他分支 及其他科及其他科 学的关系学的关系 引自美引自美Douglas A. Skoog等著等著 Analytical Chemistry 2000,7th ed. 10 生命科学、医学研究的是生命体内的化学生命科学、医学研究的是生命体内的化学 反应反应(基因工程、克隆技术、生物芯片基因工程、克隆技术、生物芯片- -) 。 需要学习基本理论、方法、实验技能；培需要学习基本理论、方法、实验技能；

10、培 养严谨的工作作风、科学态度；建立养严谨的工作作风、科学态度；建立 准确的量的概念；训练科学研究素质。准确的量的概念；训练科学研究素质。 11 1.2 定量分析过程定量分析过程 取样取样处理处理消除干扰消除干扰测定测定计算计算 均匀均匀溶解溶解掩蔽掩蔽常量组分常量组分 有代表性有代表性熔融熔融分离分离(1%,化学法化学法) 符合实际符合实际消解消解微量组分微量组分 妥善保存妥善保存灰化灰化(仪器分析法仪器分析法) 12 1.3 定量分析方法定量分析方法 仪器分析法仪器分析法： 光化学：光化学：紫外紫外-可见可见、红外、荧光、磷光、激、红外、荧光、磷光、激 光拉曼、核磁共振、原子发射、原子吸收

11、光拉曼、核磁共振、原子发射、原子吸收 电化学：电化学：电位、电导、库仑、安培、极谱电位、电导、库仑、安培、极谱 色谱法：色谱法：柱、纸、薄层、柱、纸、薄层、GC、HPLC 其他：其他：MS、电子能谱、活化分析、免疫分析、电子能谱、活化分析、免疫分析 化学分析法化学分析法: 重量分析重量分析 滴定分析滴定分析: 酸碱、络合、氧化还原、沉淀酸碱、络合、氧化还原、沉淀 13 按试样量大小分按试样量大小分 方法方法固体试样质量固体试样质量(mg) 液体试样体积液体试样体积(mL) 常量常量10010 半微量半微量10100110 微量微量101%)、微量组分微量组分(0.01-1%)、 痕量组分痕量组

12、分(99.9%; 3. 稳定稳定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等等） 17 实验室常用试剂分类实验室常用试剂分类 级别级别1级级2级级3级级生化试剂生化试剂 中文名中文名优级纯优级纯分析纯分析纯化学纯化学纯 英文标志英文标志 GRARCPBR 标签颜色标签颜色绿绿红红蓝蓝咖啡色咖啡色 实验讲义实验讲义p7-15 标准试剂、高纯试剂、专用试剂标准试剂、高纯试剂、专用试剂 18 1.4.4 滴定分析中的体积测量滴定分析中的体积测量 常用容量分析仪器常用容量分析仪器: 容量瓶容量瓶(量入式量入式)、 移液管移液管(量出式量出式)、 滴定管滴定管(量出式量出式) 校准方法校准方法: 1.绝

13、对校准绝对校准 2.相对校准相对校准: 移液管与容量瓶移液管与容量瓶 19 1.4.5 滴定分析计算滴定分析计算 分析化学中常用的量和单位分析化学中常用的量和单位 物质的量物质的量 n (mol、 mmol) 摩尔质量摩尔质量M(gmol-1) 物质的量浓度物质的量浓度c(molL-1) 质量质量m(g、mg)，体积体积V(L、mL) 质量分数质量分数w(%),质量浓度质量浓度 (gmL-1、mgmL- 1) 相对分子量相对分子量Mr、相对原子量、相对原子量Ar 必须指明必须指明 基本单元基本单元 20 A. 标准溶液的配制标准溶液的配制 1:稀释后标定稀释后标定(NaOH、HCl) n1=n

14、2c1V1= c2V2 2: 用基准物质直接配制用基准物质直接配制(K2Cr2O7) 准确称量并配成准确体积。准确称量并配成准确体积。 A A A m n M = = A A A n c V = = 21 例例1.1 配配0.01000 molL-1 K2Cr2O7标准标准 溶液溶液250.0mL,求求m=? 解解m(K2Cr2O7)=nM=cVM =0.010000.2500294.2=0.7354(g) 通常仅需要溶液浓度为通常仅需要溶液浓度为0.01 molL-1左右左右, 做法是做法是: 准确称量准确称量0.74g(10%) K2Cr2O7基准物质基准物质, 于于 容量瓶中定容容量瓶中

15、定容, 再计算出其准确浓度：再计算出其准确浓度： 227 227 227227 (K Cr O ) (K Cr O ) (K Cr O )(K Cr O ) m c MV = = 22 B.标定及滴定计算标定及滴定计算 方法方法1 1：等物质的量规则等物质的量规则 11 = AB (A)(B)nn ZZ AA AAMM ZZ 11 ()=( ) A A 1 (A)(A)nZn Z = A A 1 (A)(A)cZc Z = ZA和和ZB分别为分别为A物质和物质和B物质在反应中物质在反应中 的得失质子数或得失电子数。的得失质子数或得失电子数。 23 等物质的量规则举例等物质的量规则举例 H2SO

16、4+ 2NaOH = Na2SO4+ 2H2O H2SO4 的基本单元的基本单元: NaOH 的基本单元的基本单元: NaOH 等物质的量规则等物质的量规则: 24 1 ()() 2 =H SONaOHnn MnO4-+ 5Fe2+ 8H+= Mn2+ 5Fe3+ 4H2O 24 1 H SO 2 MnO4-的基本单元的基本单元: Fe2+的基本单元的基本单元: Fe2+ 等物质的量规则等物质的量规则: 2 4 1 ( MnO )(Fe) 5 nn + = = 4 1 MnO 5 24 例例1.4 以以K2Cr2O7为基准物质为基准物质,采用析出采用析出I2的方法的方法 标定标定0.020mo

17、lL-1Na2S2O3溶液的浓度溶液的浓度,需称多少需称多少 克克K2Cr2O7?如何做才能使称量误差不大于如何做才能使称量误差不大于0.1%? 解解: Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O I2+2S2O32-=2I-+S4O62- +6e Cr2O72-2Cr3+ 1 6 n( K2Cr2O7)=n(Na2S2O3) 1 6 1 6 1 6 m(K2Cr2O7)= n( K2Cr2O7) M( K2Cr2O7) =c(Na2S2O3) V(Na2S2O3) M(K2Cr2O7) =0.0200.025294.18/6=0.025(g) -2e 2S2O32-S4O6

18、2- 称大样称大样-减少称量误差减少称量误差 准确称取准确称取0.25g左右左右K2Cr2O7,于小烧杯中溶解于小烧杯中溶解 后定量转移到后定量转移到250mL容量瓶中定容容量瓶中定容,用用25mL移移 液管移取液管移取3份于锥形瓶中份于锥形瓶中,分别用分别用Na2S2O3滴定滴定. r 0.0002 0.08%0.1% 0.25 E = 标定标定0.10molL-1NaOH: 若用若用H2C2O42H2O,约约0.15g, 应称大样应称大样; 若用若用KHC8H4O4,约约0.5g, 称小样称小样为好为好(?) 26 计算方法二计算方法二: 换算因数法换算因数法 ABCDabcd+=+ (A)(B) (A)(A)(B)(B) a cV a nn cV b b = = = 27 (