2 定量分析一般过程.ppt

1、2020年8月11日7时5分,2 定量分析的一般过程,2.1 试样的采取和制备 2.2 试样的分解 2.3 测定方法的选择 2.4 分析结果的计算及数据评价,下页,2020年8月11日7时5分,【教学目标】,1、掌握试样的制备和分解方法。 2、理解定量分析的一般过程。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,定量分析的一般过程：,试样的采取和制备,试样的分解,测定,分析结果计算及数据评价,下页,上页,2020年8月11日7时5分,试样的采取和制备,取样是定量分析中的第一步； 取样的基本原则：具有代表性； 取样的基本步骤： (1) 收集粗样(原始试样)； (2) 将每份粗样混合或粉碎、缩分，

2、减少至适合分析所需的数量； (3) 制成符合分析用的试样。,取样的基本原则,下页,上页,2020年8月11日7时5分,正确取样应满足以下要求： 大批试样(总体)中所有组成部分都有同等的被 采集的几率； 2. 根据给定的准确度，采取有次序的或随机的取 样，使取样费用尽可能低； 3. 将 n 个单元的试样彻底混合后，再分成若干份， 每份分析一次。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,随机抽取了10个样品，三种分析方案：,测定十次,混合后取1/10分析一次,混合,各测一次,方案一,方案二,方案三,方案一、方案三所得结果的精密度相当；但后者的测定次数仅是前者的3/10。,下页,上页,2020年8

3、月11日7时5分,取样操作方法,组成比较均匀的物料 气体、液体及某些固体 气体：直接取样或浓缩取样； 液体：在小容器中时，摇匀后取样； 在大容器中时，上、中、下分别取样，混合； 固体：随机取样； 大气、湖海取样(分布不均匀) ：布点取样；,下页,上页,2020年8月11日7时5分,2. 组成很不均匀的物料,矿石、煤炭、土壤等：大小、硬度、组成均有较大差异。堆积时，大小分布不均，图中结点取样。,大量个体包装：统计取样； 平均试样采取量m（kg）与试样的均匀度、粒度、易破碎度有关，可按切乔特采样公式估算：m = K d 2,d: 试样中最大颗粒的直径，mm； K：表征物料特性的缩分系数； 均匀铁矿

4、石：K = 0.020.3; 不均匀：K = 0.52.0; 煤碳：K = 0.30.5。,.,.,.,.,.,下页,上页,2020年8月11日7时5分,固体试样取样的一般程序,缩分：四分法,1、粗碎,筛分(46号),2、中碎,筛分(20号),3、细磨100-200号,分析试样100300g,缩分,缩分,缩分,1号(分析),2号(备查),下页,上页,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分,破碎与过筛重复进行直至全部过筛；筛孔的选择以样品处理的难易程度确定，二次取样的量由筛孔径确定。,问题 一次破碎、过筛后，需要缩分几次？,下页,上页,2020年8月11日7时5分,取样最小量经验公式,根据样品最大颗粒

5、重量计算取样量的经验公式,Ws: 取样的最小重量(kg)；Wmax: 最大颗粒的重量 (kg)；b 为比例系数，一般取值0.2。,根据样品最大颗粒直径计算取样量的经验公式,m kd 2,m: 试样最小质量（kg）；k: 缩分常数的经验值（一般取值0.05 1 kg.mm-2 ）；d: 试样的最大粒度（mm）,下页,上页,2020年8月11日7时5分,采样与缩分试样量计算示例:,例：采集矿石样品，若试样的最大直径为10 mm， k =0.2 kg/mm2, 则应采集多少试样？ 解： m kd 2 = 0.2 10 2 = 20 (kg),下页,上页,2020年8月11日7时5分,例： 有一样品

6、m = 20 kg ， k =0.2 kg / mm2, 用6号筛过筛, 问应缩分几次？ 解： m kd 2 = 0.2 3.36 2 = 2.26 (kg) 缩分1次剩余试样为20 0.5 = 10 (kg) 缩分3次剩余试样为20 0.53= 2.5 (kg) 2.26，故缩分3次,从分析成本考虑，样品量尽量少，从样品的代表性考虑，不能少于临界值 m kd 2,下页,上页,2020年8月11日7时5分,湿存水的处理,湿存水：试样表面及孔隙中吸附的空气中的水。 受粒度大小和放置时间影响。 干 基：去除湿存水后试样的质量。 试样中各组分的相对含量通常用干基表示。 试样通常需要干燥至恒重。 热稳

7、定性样品：烘干 易受热分解试样的干燥：真空干燥至恒重,下页,上页,2020年8月11日7时5分,例题：,称取10.000 g 工业用煤试样，于100105烘1h后，称得其质量为9.460g,此煤样含湿存水为多少？如另取一份试样测得含硫量为1.20%，用干基表示的含硫量为多少？,解：,下页,上页,2020年8月11日7时5分,试样的分解,1. 对分解方法的要求 (1) 分解完全、分解速度快； (2) 分离测定容易； (3) 不导致试样中待测组分损失或沾污； (4) 无污染或污染小。 2. 常用分解方法 湿法(溶解法)：用酸或碱溶液分解试样； 干法(熔融法)：用固体碱或酸性物质熔融分解。 特殊分解

8、方法：氧瓶法、钠解、微波溶解等。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,湿法分解中的溶剂选择原则,(1) 能溶于水的用水作溶剂； (2) 不溶于水的酸性物质采用碱性溶剂，碱性试样采用酸性溶剂； (3) 还原性试样采用氧化性溶剂，氧化性试样采用还原性溶剂；,下页,上页,2020年8月11日7时5分,无机试样的分解,1. 溶解法:有水溶法、酸溶法、碱溶法,下页,上页,2020年8月11日7时5分,下页,上页,2020年8月11日7时5分,碱溶法,碱溶法的溶剂主要为NaOH和KOH。碱溶法常用来溶解两性金属铝、锌及其合金，以及它们的氧化物、氢氧化物等。 例：在测定铝合金中的硅时，用碱溶解使Si以

9、SiO32-形式转到溶液中。如果用酸溶解则Si可能以SiH4的形式挥发损失，影响测定结果。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,熔融法（熔剂与样品在高温下反应）,(1) 酸熔法 常用熔剂：焦硫酸盐(K2S2O7);硫酸氢钾(KHSO4) 适用对象：难溶于酸的碱性或中性氧化物、 矿石；刚玉(Al2O3)；金红石(TiO2)等； TiO2 + K2S2O7 = Ti(SO4) 2 (可溶性)+ 2K2SO4 a. 在瓷坩埚中进行； b. 冷却后用稀硫酸萃取。 KHF2可用来分解稀土和钍的矿物。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,(2) 碱熔法,常用熔剂：Na2CO3、 K2CO3、N

10、aOH、 KOH、 Na2O2等 Na2CO3、 K2CO3分解：硅酸盐、酸性炉渣等； NaOH、 KOH分解：硅酸盐、铝土矿、粘土等 NaAlSi3O8 + 3Na2CO3 = NaAlO2 + 3Na2SiO3 +CO2 BaSO4 + Na2CO3 = Ba2CO3 + Ba2SO4 混合熔剂： Na2CO3和K2CO3 (1:1)，可降低熔融温度 注意选择合适的坩埚。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,半熔法(烧结法),将试样和熔剂在低于熔点的温度下进行反应； 避免侵蚀器皿；时间长 用CaCO3 +NH4Cl 可分解硅酸盐，可水测定其中的K+、Na+。例分解甲长石： KAlSi

11、3O8 + 6Ca2CO3 + NH4Cl = 6CaSiO3 + Al2O3 + 2 KCl + 6CO2 + 2NH3 + H2O 烧结温度750800；粉末产物，可水浸后测 K+。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,有机试样的分解,1. 溶解法 (1)“相似相溶”原则； (2) 酚、有机酸溶于乙二胺、丁胺等碱性溶剂； (3) 有机碱、生物碱易溶于甲酸、乙酸等酸性溶剂； (4) 高聚物；,下页,上页,2020年8月11日7时5分,分解法：有干式灰化法、湿式消化法,(1) 湿法,下页,上页,2020年8月11日7时5分,(2) 干法,氧瓶燃烧法：有机物中卤素、硫、磷、硼等元素测定 及

12、部分金属Hg、Zn、Mg、Co、Ni测定 定温灰化法：在坩埚中加热(500550)分解，灰化 常用于有机物和生物试样中的无机元素 锑、铬、铁、钼、锶、锌等； 低温灰化：高频电激发的氧气通过试样，150灰化；,下页,上页,2020年8月11日7时5分,试样分解方法和溶（熔）剂的选择,1.所选用的试剂，应能使试样全部分解转入溶液。 2.根据试样的组成和特性选择溶（熔）剂。 3.所选用的试剂应考虑其是否影响测定。 4.选择分解试样的方法应与测定方法相适应。 5.根据分解方法，选用合适的器皿。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,对固体试样分解中常用的溶（熔）剂归纳于下。,固体试样分解： 溶解

13、酸溶：加热HCl、HNO3、H2SO4、 HClO4、 HF、混合酸 碱溶：NaOH、KOH 熔融 酸性: K2S2O7 碱性：NaCO3、NaOH、Na2O2,下页,上页,2020年8月11日7时5分,测定方法的选择,需要综合考虑各种指标，选择合理的分析方法； 理想的分析方法：灵敏度高、检出限低、准确度高、操作简便。 选择测定方法应考虑的问题： 1. 测定的具体要求 目的、要求(准确度、精密度)、试样性质等 2. 待测组分的测量范围 常量、微量、痕量、超痕量、分子水平,下页,上页,2020年8月11日7时5分,3. 待测组分的性质 存在形式、稳定性、毒性等 4. 共存组分的影响 干扰大小、掩

14、蔽、分离等 5. 实验室条件 试剂、仪器精度、去离子水规格、实验室环境 6. 文献资料利用 标准方法、研究方法，方法评价指标,测定方法的选择,下页,上页,2020年8月11日7时5分,物质,物质的性质 组分的含量 干扰情况,分析方法,准确度 灵敏度 选择性 适用范围,成本,时间 人力 设备 消耗品,分析方法,用户对分析结果的要求和对分析费用的承受度,用户,测定方法的选择,下页,上页,2020年8月11日7时5分,举例,可溶性钡盐中钡含量的测定(重量法）：,BaSO4,铁矿中铁含量的测定（滴定分析法）：,下页,上页,2020年8月11日7时5分,测定方法比较,下页,上页,2020年8月11日7时

15、5分,分析结果的计算及数据评价,分析过程的最后一个环节是计算待测组分的含量，并同时对分析结果进行评价，判断分析结果的准确度、灵敏度、选择性等是否达到要求。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,待测组分的化学表示形式,1. 以待测组分实际存在形式表示 例如，含氮量测量，以实际存在形式NH3、NO3-、NO2-、N2O5或N2O3等的含量表示分析结果。 2. 以氧化物或元素形式表示 当待测组分的实际存在形式不清楚时，分析结果最好以氧化物或元素形式的含量表示。例如，铁矿石中含铁量测定，以Fe2O3的含量表示分析结果。有机物分析中以C、H、O、P、N的含量表示分析结果。,下页,上页,2020年8月11日7时5分,3. 以离子的形式表示 电解质溶液的分析结果，常以所存在离子的含量表示，如以K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-等的含量表示。,待测组分的化学表示形式,下页,上页,2020年8月11日7时5分,待测组分含量的表示方法,1 .固体试样： g/g ,mg/g , g/g（或10-6）,ng/g(10-9)，pg/g（(10-12) 2. 液体试样： 物质的量浓度：单位 molL-1。 质量摩尔浓度：单位molkg-1。 质量分数：待测组分的质量除以试液的质量，量纲为1。 体积分数：