9 定量分析化学概论.ppt

1、2020年7月22日，9.1分析方法的分类9.1.1定性分析、定量分析和结构分析*定性分析：确定哪些元素、原子团或化合物由物质组成；*定量分析：确定物质中相关成分的含量；*结构分析：研究物质的分子结构或晶体结构。9.1.2无机分析和有机分析*无机分析：组成无机物质的元素有很多种，因此需要确定物质的组成并确定每种成分的含量；*有机分析：组成有机物的元素种类不多，但结构相当复杂，分析侧重于官能团分析和结构分析。第9章定量分析化学导论，2020年7月22日，9.1.3化学分析和仪器分析*化学分析方法：基于物质化学反应的分析方法。经典分析方法包括重量分析和滴定分析(容量分析)。*仪器分析方法：基于物质

2、的物理和化学特性的分析方法称为物理和物理化学分析方法。这种方法需要特殊的仪器。有光学分析方法；电化学分析方法；热分析方法；色谱。2020年7月22日，9.1.4样品质量/毫克测试液/毫升宏观分析100 10半微量)10100 110微量)0.110 0.011超微)0.1 0.01 9.1.5 *仲裁分析：当不同单位对分析结果有争议时，请咨询权威单位进行仲裁分析。9.2.1定量分析过程中取样样品的分解、分离和测定9.2.2待测组分的化学表达式的表达，待测组分的分析含量的表达方法，固体样品、液体样品、气体样品，9.2定量分析过程和分析结果的表达，9.3.1误差和准确度的真值(XT) :物理量的客

3、观真值是量的真值。在实践中，真值是无法获得的。理论真值：如化合物的理论组成。国际计量会议确定的长度、质量、材料数量单位。相对真值：精度高一个数量级的测量值被视为低一级测量值的真值。例如，科学研究中使用的标准样品和管理样品中的成分含量。9.3定量分析误差客观存在。2020年7月22日，误差为：测量值(Xi)与真实值(XT)之差。绝对误差：表示测量值和真实值之间的差异()。E=Xi XT相对误差：表示真实值的误差百分比。Er=(EXT)100%。实测值大于真值，误差为正确值和错误值；测量值小于真值，误差为负误差值。精确度：是指测量值和真实值之间的接近程度，它是通过误差来测量的。误差越小，测量值的准

4、确度越好。误差越大，测量值的准确度越差。在相同的绝对误差下，待测组分含量越高，相对误差越小；待测成分含量越低，相对误差越大。2020年7月22日，用相对误差来表示各种条件下测量结果的准确性更准确。例如：用分析天平称量样品，一个为0.2034克，另一个为0.0020克，称量的绝对误差为0.0002克。请问Er？第一个样本Er1=0.00020.2034100%=0.1%，第二个样本Er2=0.00020。0020100%=10%平均值n个测量值的算术平均值不为真，但比单个测量结果更接近真值，表明一组测量数据的集中趋势。2020年7月22日，中位数(XM)一组测量数据按大小顺序排列，中间数据为中位

5、数。当测量值的一位数为偶数时，中间值是中间两个相邻测量值的平均值。它能简单直观地解释一组测量数据的结果，并且不受两端误差过大的数据的影响；然而，数据不能被充分利用，所以它不如平均值准确。9.3.2偏差和精度一组分析结果的精度可以用平均偏差和标准偏差来表示。在2020年7月22日，相对平均偏差、绝对偏差、相对偏差、di和dr只能测量每个测量值与平均值的偏差程度和平均偏差，在2020年7月22日，标准差是测量数据分布离散程度的标准，它可以用来测量特定数据值与平均值的偏差程度(算术平均值)。样本标准偏差：总体标准偏差：相对标准偏差(RSD)，2020年7月22日，偏差与标准偏差之间的关系在偏差表达式

6、中，使用标准偏差更为合理，因为在单个测量值的偏差平方后，较大的偏差可以明显地表示出来。例如，找出以下两组数据的D和S:10.02，10.02，9.98，9.98；第二组：10.01，10.01，10.02，9.96；第一组：平均值=10.00，平均偏差d=0.02，标准偏差S=0.02第二组：平均值=10.00，平均偏差d=0.02，标准偏差S=0.027，2020 7通过偏差测量其质量。重复性：同一分析员在相同条件下获得的分析结果的精确度。再现性：不同分析员或不同实验室在各自条件下获得的分析结果的精确度。范围：测量一组数据的离差。一组测量数据中最大值和最小值之间的差值也称为总距离或距离误差。

7、R=x最大值x最小值，2020年7月22日，9.4.4精度和精度之间的关系精度是确保精度的先决条件。如果精度差，测量结果不可靠，就会失去测量精度的前提。高精度不一定保证高精度。实验结果的准确性要求很高的准确度和精密度。9 . 4 . 5 2020年7月22日错误的分类和减少错误的方法系统错误根据其原因可分为以下四种类型。方法错误：分析方法本身不完善。仪器和试剂的误差：仪器本身不够准确，不纯的试剂造成误差。操作错误：由分析员操作和正确操作之间的差异引起。主观错误：由分析师自身的主观因素造成。系统误差的特点：它是由固定原因引起的，使测量结果系统高或低，大小基本不变，具有“单向性”；可测量的，重复的

8、；它可以通过校正方法消除。2020年7月22日系统误差的判断和修正方法由于系统误差是由一个固定的原因引起的，找出这个原因可以消除系统误差的来源。有几种方法。(1)对比对照试验和标准样品的标准结果；标准样品等。与其他成熟的分析方法相比；国家标准分析法或公认的经典分析法。不同的分析员和不同的实验室进行控制测试。内部检查和外部检查。2020年7月22日，(2)空白试验本试验按照样品分析的相同操作程序和条件进行，未添加待测成分，测量结果为空白值，从样品测量结果中扣除空白值，以修正分析结果。消除试剂、蒸馏水、实验容器和环境带来的杂质造成的系统误差，但空白值不应太大。(3)校准仪器不准确引起的系统误差可以

9、通过校准仪器来减小。例如，砝码、移液管、滴定管等。必须在精确分析中进行校准，并且在计算结果时应使用校正值。2020年7月22日，(4)标准加入法(加入回收率法):测量某一组分(x1)的含量，加入已知量的该组分(x2)，再次测量其组分含量为(x3)，回收率可由回收试验获得的数据计算得出。(5)分析结果的修正分析过程中方法误差的修正。例如，样品中高含量的二氧化硅用重量法测定，由于硅酸盐沉淀不完全，测定结果较低。滤液中的少量硅可用分光光度法测定，然后将分析结果相加。2020年7月22日，随机误差是由一些随机的偶然原因引起的，这些原因是可变的和不可避免的：它不是单向的(大小、正负)；不能消除(原因不明

10、)，但可以减少(测量次数)；分布服从统计规律(正态分布)。疏忽错误重大错误是由粗心造成的，如计算和记录错误。2020年7月22日，2020年9月4日的随机误差分布遵循正态分布频率分布，确定样本100次。由于偶然误差的存在，分析结果有高有低，有两端小中间大的趋势，即接近平均值的数据最有可能出现。正态分布的实测数据一般符合正态分布规律，即高斯分布。正态分布曲线的数学表达式如下：2020年7月22日，9.5.1有效数字的含义和有效数字的位数，实际可测数字。在重要的数字中，只有最后一个数字是不确定和可疑的。有效位数由仪器的精度决定，直接影响测量的相对误差。对于常量、倍数等非测量值，有效位数可视为无限有

11、效位数、9.5有效位数及其运算规则。在2020年7月22日，0的作用是在1.0008，而“0”是一个有效数字；在0.0382中，“0”被定位，不是有效的数字；在0.0040中，前三个“0”是无效数字，接下来的“0”是有效数字。在3600中，它通常被认为是4个有效数字。倍数和分数之间的关系：有效数字的数量是无限的。对数数值的有效位数，如酸碱度、pM、lgc和lgK，取决于小数部分(尾数)的位数，因为整数部分代表数字的幂。如果酸碱度=11.20，有效位数为2。第一个数字是9(8)，有效数字可以再记录一个数字，即9.00、9.83和4个有效数字。9.5.2有效数字的修订规则“四个家庭、六个条目和百分

12、之五十对”规则：当测量值中的修订数字等于或小于4时，该数字被丢弃；当等于或大于6时，进位；当它等于5时(当5或0之后没有数据时)，如果它在5之前是奇数，它将被携带，如果它在5之前是偶数，它将被丢弃，称为“奇数奇偶校验”。如果在5之后有一个数字，请携带它。修改数字时，只能将原始测量值一次修改为所需的位数，而不能多次修改。重要数字的修订：0.32554 0.3255 0.36236 0.3624 10.2150 10.22 150.65 150.6 16.0851 16.09，2020年7月22日，9.5.3计算规则加法和减法当数个数据相加和相减时，它们的和或差的重要数字应该是小数位数的最小值示例

13、：0.0121 25.64 1.001绝对误差为0.00010.010.00001。求和结果中的总绝对误差值取决于25.64。因此，在原始公式=0.01 25.64 1.06=26.71中，在2020年7月22日，当几个数据相乘和相除时，它们的乘积或商的有效位数应该基于有效位数最少的数据位，因为有效位数最少的数据的相对误差最大。示例：0.0121 25.64 1.05782=？相对误差分别为0.8%、0.04%、0.0009%。结果的相对误差取决于0.0121，因为它是最大的。因此：原公式=0.012125.61.06=0.328，2020年7月22日，9.6.1。基本概念统计学中的人口(或父

14、母)一词：被调查对象的整体。样本(或子样本):从总体中随机选择一组测量值。样本量(容量):样本中包含的测量值的数量。9.6分析数据的统计处理，正态分布为高斯分布，正态分布曲线的数学表达式为：两组不同精度的测量值的正态分布曲线，2020年7月22日，y:概率密度；x:测量值；总体平均值，即无限测量数据的平均值，这是没有系统误差时的真实值；总人口的标准差是：从整个人口的平均值到曲线的两个转折点之一的距离，即峰高处峰宽的0.607倍，代表了数据分散的程度。小而集中的数据，高而细的曲线，大而分散的数据，短而粗的曲线，随机误差测量值出现的区间概率。x=1 68.3% x=1.96 95.0% x=2 9

15、5.5% x=2.58 99.0% x=3 99.7%。2020年7月22日，2020年9月6日均值的置信区间均值的标准差统计证明了一系列测量值的均值。2020年7月22日，正态分布是无限测量数据的分布规律，而有限测量数据用T分布曲线处理。纵坐标仍然是概率密度，但横坐标是统计量T。T定义为：自由度：f=n-1。t分布曲线与正态分布曲线相似，只是t分布曲线随自由度f (f=n-1)而变化。当f接近时，t分布接近标准正态分布。t分布曲线(随机误差服从有限确定中的t分布)，u=(x-)/，2020年7月22日，计算了对应于不同f值和概率的t值。置信度(P):是在某个t值下平均值落在(tSX)范围内的概率。置信水平(:)是概率(lP) ta，f:当平均值超出(tSX)范围时，t值与置信水平p和自由度f之间的关系。例如：t005，10表示置信度为95%，自由度为10时的t值。T001表示置信度为99%且自由度为5时的t值。2020年7月22日，对于少量的测量数据，根据T分布对平均值的置信区间进行统计处理，即当n有限时：表示在一定置信水平下以平均值为中心的真值(总平均值)的范围。这称为平均值的置信区间。2020年7月22日，测定了未知样品中氯离子的质量分数，结果分别为47.64%、47.69%、47.52%和47.55%。当置信水平为90%、95%和99%时，计算总体