分析化学复习资料.ppt

1、1,分析化学Analytical Chemistry,欢迎你,2,教学要求与安排,1.学时：26学时课，(实验42学时，6次)。 2.教材：定量化学分析简明教程第二版，第二次印刷。 3.成绩评定：期末考占80%; 作业10%，每周交一次，准备2个本； 小结+小测验（2-3次）10%。 4.学习方法：预习、听讲、复习、做作业；课堂讨论；答疑（周四下午),3,教学参考书,见P379-380所列 补充: 1. 分析化学，RKellner等编，李克安 金钦汉等译，北京大学出版社，2001，8 2. 分析化学（第四版），武汉大学等，高等教育出版社，2000，3 3. 21世纪的分析化学，汪尔康主编，科学

2、出版社，1999,4,4. 分析化学前沿，高鸿主编，科学出版社， 1991,5. Chemical equilibrium and analysis，Ramette, Richard W.,Addison-Wesley Pub. Co., 1981 6. Quantitative chemical analysis （5th ed），Daniel C. Harris，New York : W.H. Freeman, c1999. 参考书存放地点：图书馆E315室,5,第一章 分析化学概论,6,1.1 分析化学的任务与作用,分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得有关物质在空间和时间方面

3、组成和性质的一门科学，是表征和量测的科学。 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。,7,正如1991年IUPAC国际分析科学会议主席E.NIKI教授所说，21世纪是光明还是黑暗取决于人类在能源与资源科学、信息科学、生命科学与环境科学四大领域的进步，而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。,8,医学与分析化学,1) 肉毒杆菌毒素：迄今最毒的致死毒素,据推算,成人致死量仅需一亿分之七克(70ng),有7种不同免疫型体. 2) 硒与白内障:营养需要范围为110-7 210-6;达到310-6 110-5将引起慢性中毒;超过110-5会引起

4、急性中毒,以致突然死亡. 人视网膜含硒量7g正常。 动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇等含硒丰富。 3) 碘盐:黑龙江省集贤村,1000多人.约200个傻子,引用水、土壤严重缺碘所致。 4)拿破仑死因：头发分析(中子活化、荧光)，As、Pb含量特高，中毒而死。侍者所为。,9,现代分析化学学科发展趋势及特点,1）提高灵敏度 解决复杂体系的分离问题及提高分析方法的选择性 3）扩展时空多维信息 4）微型化及微环境的表征与测定 5）形态、状态分析及表征 6）生物大分子及生物活性物质的表征与测定 7）非破坏性检测及遥控 8）自动化与智能化,10,分析化学与化学的其他分支及其他科学的关系,引自美Douglas A

5、. Skoog等著 Analytical Chemistry 2000,7th ed.,11,生命科学、医学研究的是生命体内的化学反应(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。,12,1.2 定量分析过程,取样 处理 消除干扰 测定 计算 均匀 溶解 掩蔽 常量组分 有代表性 熔融 分离 (1%,化学法) 符合实际 消解 微量组分 妥善保存 灰化 (仪器分析法),13,1.3 定量分析方法,仪器分析法： 光化学：紫外-可见、红外、荧光、磷光、激光拉曼、核磁共振、原子发射、原子吸收 电化学：电位、

6、电导、库仑、安培、极谱 色谱法：柱、纸、薄层、GC、HPLC 其他：MS、电子能谱、活化分析、免疫分析,化学分析法: 重量分析 滴定分析: 酸碱、络合、氧化还原、沉淀,14,按试样量大小分,方法 固体试样质量(mg) 液体试样体积(mL) 常量 100 10 半微量 10100 110 微量 10 1,按待测组分含量分 常量组分(1%)、微量组分(0.01-1%)、痕量组分(0.01%),15,1.4 滴定分析法概述,1.4.1 方法介绍 2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3 滴定管 化学计量点(sp) 滴定剂 Stoichiometric point 滴定终点(ep) End po

7、int 被滴定溶液 终点误差(Et ),16,1.4.2 滴定分析对反应的要求 和滴定方式,置换滴定：用K2Cr2O7标定Na2S2O3(+KI),直接滴定,1. 按一定的反应式定量进行(99.9%以上); 2. 快(或可加热、催化剂); 3. 有适当的方法确定终点(指示剂)。,返滴定: Al+EDTA(过量)、,CaCO3+HCl(过量),17,1.4.3 基准物质和标准溶液,标准溶液：具有准确浓度的溶液 1. 直接配制：K2Cr2O7、KBrO3 2. 标定法配制：NaOH、HCl、EDTA、KMnO4、I3- 基准物质： 1. 组成与化学式相符(H2C2O42H2O、NaCl ); 2.

8、 纯度99.9%; 3. 稳定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）,18,实验室常用试剂分类,级别 1级 2级 3级 生化试剂,中文名 优级纯 分析纯 化学纯 英文标志 GR AR CP BR 标签颜色 绿 红 蓝 咖啡色,实验讲义p7-15 标准试剂、高纯试剂、专用试剂,19,1.4.4 滴定分析中的体积测量,常用容量分析仪器: 容量瓶(量入式)、 移液管(量出式)、 滴定管(量出式) 校准方法: 1.绝对校准 2.相对校准: 移液管与容量瓶,20,1.4.5 滴定分析计算,分析化学中常用的量和单位 物质的量 n (mol、 mmol) 摩尔质量M(gmol-1) 物质的量浓度c(

9、molL-1) 质量m(g、mg)， 体积V(L、mL) 质量分数w(%),质量浓度 (gmL-1 、mgmL-1) 相对分子量Mr、相对原子量Ar,必须指明 基本单元,21,A. 标准溶液的配制,1:稀释后标定(NaOH、HCl) n1=n2 c1V1= c2V2 2: 用基准物质直接配制(K2Cr2O7) 准确称量并配成准确体积。,22,例1.1 配0.01000 molL-1 K2Cr2O7标准 溶液250.0mL,求m=?,解 m(K2Cr2O7)=nM=cVM =0.010000.2500294.2=0.7354(g) 通常仅需要溶液浓度为0.01 molL-1左右, 做法是: 准确

10、称量0.74g(10%) K2Cr2O7基准物质, 于容量瓶中定容, 再计算出其准确浓度：,23,B. 标定及滴定计算方法1：等物质的量规则,ZA和ZB分别为A物质和B物质在反应中的得失质子数或得失电子数。,24,等物质的量规则举例,H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O,H2SO4 的基本单元: NaOH 的基本单元: NaOH 等物质的量规则:,MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O,MnO4-的基本单元: Fe2+的基本单元: Fe2+ 等物质的量规则:,例1.4 以K2Cr2O7为基准物质,采用析出I2的方法标定0.020

11、molL-1Na2S2O3溶液的浓度,需称多少克K2Cr2O7?如何做才能使称量误差不大于0.1%?,解: Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,n( K2Cr2O7)=n(Na2S2O3),m(K2Cr2O7 )= n( K2Cr2O7) M( K2Cr2O7) =c(Na2S2O3) V(Na2S2O3) M(K2Cr2O7) =0.0200.025294.18/6=0.025(g),26,称大样-减少称量误差,准确称取0.25g左右K2Cr2O7,于小烧杯中溶解后定量转移到250mL容量瓶中定容,用25mL移液管移取3份

12、于锥形瓶中,分别用Na2S2O3滴定.,标定0.10molL-1NaOH: 若用H2C2O42H2O,约0.15g, 应称大样; 若用KHC8H4O4,约0.5g, 称小样为好(?),27,计算方法二: 换算因数法,(例1.6),n(Ca2+)=n(H2C2O4)= n(KMnO4),29,A物质的质量分数计算,根据等物质的量规则:,根据换算因数法:,30,第一章小结,1.基本概念: 滴定分析对反应的要求、滴定方式、基准物质、标准溶液 2.滴定分析计算: M(Mr)、 m、n、c、V、w、 之间的关系 标准溶液的配制与标定: 直接法、标定法 滴定剂(nA)与被测物(nB)的关系: 等物质的量规

13、则、换算因数法,31,第二章,误差与分析数据处理,32,2.1 有关误差的一些基本概念,2.1.1 准确度和精密度 1. 准确度 测定结果与“真值”接近的程度.,相对误差 Er =,绝对误差,33,例: 滴定的体积误差,34,例：测定含铁样品中w(Fe), 比较结果的准确度。,A.铁矿中, T=62.38%, = 62.32%,Ea = T= - 0.06%,B. Li2CO3试样中, T=0.042%, =0.044%,Ea = T=0.002%,=0.06/62.38= - 0.1%,=0.002/0.042=5%,35,2.精密度,平行测定的结果互相靠近的程度, 用偏差表示。 偏差即各次

14、测定值与平均值之差。,36,3. 准确度与精密度的关系 (p22):,37,结 论,1.精密度好是准确度好的前提; 2.精密度好不一定准确度高(系统误差)。,38,2.1.2误差产生的原因及减免办法,1.系统误差(systematic error) 具单向性、重现性，为可测误差,方法: 溶解损失、终点误差用其他方法校正 仪器: 刻度不准、砝码磨损校准(绝对、相对) 操作: 颜色观察 试剂: 不纯空白实验,对照实验：标准方法、标准样品、标准加入,39,2. 随机误差(random error) 偶然误差，服从统计规律 （不存在系统误差的情况下，测定次数越多其平均值越接近真值。一般平行测定4-6次

15、）,3. 过失(mistake) 由粗心大意引起，可以避免的,重 做 !,例：指示剂的选择,40,2.3 有限数据的统计处理,总体 样本 数据 统计方法 样本容量n: 样本所含的个体数.,抽样,观测,41,2.3.1 数据的集中趋势,2. 中位数,1. 平均值,例：测得c(NaOH)为 0.1012, 0.1016, 0.1014, 0.1025 (molL-1),42,2.3.2 数据分散程度（精密度）的表示,1.极差(全距) R= xmax-xmin,43,例: 测w(Fe)/%, 50.04 50.10 50.07 ( =50.07),di 0.03 0.03 0.00 Rdi 0.06

16、% 0.06 % 0.00,44,3. 标准差,45,质量控制图,46,2.3.3 异常值的检验Q检验法,47,Q值表 (p43),置信度: 把握性, 可信程度, 统计概率,48,例2.8 测定某溶液c,得结果: 0.1014, 0.1012, 0.1016, 0.1025, 问: 0.1025是否应弃去?(置信度为90%),0.1025应该保留.,49,2.4 测定方法的选择与 测定准确度的提高,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.减小测量误差：取样量、滴定剂体积等； 3.平行测定4-6次，使平均值更接近真值； 4.消除系统误差： (1) 显著

17、性检验确定有无系统误差存在; (2) 找出原因, 对症解决。,50,2.5 有效数字包括全部可靠数字及一位不确定数字在内,m 分析天平(称至0.1mg):12.8218g(6) , 0.2338g(4) , 0.0500g(3) 千分之一天平(称至0.001g): 0.234g(3) 1%天平(称至0.01g): 4.03g(3), 0.23g(2) 台秤(称至0.1g): 4.0g(2), 0.2g(1) V 滴定管(量至0.01mL):26.32mL(4), 3.97mL(3) 容量瓶:100.0mL(4),250.0mL (4) 移液管:25.00mL(4); 量筒(量至1mL或0.1m

18、L):25mL(2), 4.0mL(2),51,1995年国际五项原子量的修订 ( 大学化学10(5)60,1995),52,铕,铈采用高富集同位素配制混合样品,以标定质谱测量,从而达到相对精度优于十万分之一. “铕和铈的国际原子量新标准”获1997年国家自然科学二等奖. 北京大学化学学院张青莲教授,53,1. 数字前0不计,数字后计入 : 0.02450 2. 数字后的0含义不清楚时, 最好用指数形式表示 : 1000 ( 1.0103 ，1.00103 ,1.000 103 ) 3. 自然数可看成具有无限多位数(如倍数关系、分数关系)；常数亦可看成具有无限多位数，如,2.5.1 几项规定,

19、54,4. 数据的第一位数大于等于8的,可多计一位有效数字，如 9.45104, 95.2%, 8.65 5. 对数与指数的有效数字位数按尾数计， 如 10-2.34 ; pH=11.02, 则H+=9.510-12 6. 误差只需保留12位； 7. 化学平衡计算中,结果一般为两位有效数字(由于K值一般为两位有效数字)； 8. 常量分析法一般为4位有效数字(Er0.1%），微量分析为2位。,55,2.5.2 有效数字运算中的修约规则 四舍六入五成双,例如, 要修约为四位有效数字时: 尾数4时舍, 0.52664 - 0.5266 尾数6时入, 0.36266 - 0.3627 尾数5时, 若后面数为0, 舍5成双: 10.2350-10.24, 250.650-250.6 若5后面还有不是0的任何数皆入: 18.0850001-18.09,56,2.5.3 运算规则 加减法:结果的绝对误差应不小于各项中绝对误差最大的数. (与小数点后位