无机及分析化学第七章分析化学概论.ppt

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1、第七章第七章 分析化学概论分析化学概论2 学学 习习 要要 求求 1.了解分析化学的任务和作用 2.了解定量分析方法的分类及定量分析的一般步骤 3.掌握定量分析误差产生的原因；理解准确度和精密度的概念及二者的相互关系 4.了解提高分析结果准确度的方法 5.掌握分析结果实验数据的处理方法 6.理解有效数字的意义；掌握它的运算规则37.1 分析化学的任务和分类7.2 试样分析的一般步骤*7.3 定量分析的误差 7.4 分析结果的数据处理7.5 有效数字及运算规则47.1 分析化学的任务和分类 分析化学分析化学(analytical chemistry)是研究获取物质化学化学组成组成和结构信息结构信

2、息的分析方法及相关理论的科学。 根据其承担的任务分为根据其承担的任务分为l 定性分析定性分析l 定量分析定量分析l 结构分析结构分析鉴定物质的化学组成（元素、离子、官能团和化合物） 测定物质中有关组分的含量 研究物质的分子结构、晶体结构 5分分析析化化学学化化学学分分析析仪仪器器分分析析酸碱滴定酸碱滴定配位滴定配位滴定氧化还原滴定氧化还原滴定沉淀滴定沉淀滴定电化学分析电化学分析光化学分析光化学分析色谱分析色谱分析波谱分析波谱分析重量分析重量分析滴定分析滴定分析电导、电位、电解、库仑电导、电位、电解、库仑极谱、伏安极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临气相、

3、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳界、薄层、毛细管电泳红外、红外、紫外、紫外、核磁、质谱核磁、质谱6根据被测组分的含量分为根据被测组分的含量分为l 常量组分分析（含量常量组分分析（含量1%1%）l 微量组分分析（含量微量组分分析（含量0.01%0.01%1%1%）l痕量组分分析（含量痕量组分分析（含量0.01%0.01%） 7根据分析时所取的试样量分为根据分析时所取的试样量分为 l半微量分析半微量分析l微量分析微量分析l超微量分析超微量分析l常量分析常量分析分析方法常量分析半微量分析微量分析超微量分析固体试样质量/g 0.10.1 0 .010.010.0001 1010 10.011 0.

4、01各种分析方法试样用量各种分析方法试样用量8一般化验室对日常生产中的原材料和产品而进行的分析。 l 例行分析例行分析是为控制生产过程提供信息。如炼钢时的炉前分析。l 快速分析快速分析 为了裁判不同单位对同一试 样分析得出不同测定结果，这时 要求权威机构用公认的标准方法 进行准确的分析。l 仲裁分析仲裁分析根据分析目的划分为根据分析目的划分为97.2 7.2 试样分析的一般步骤*7.2.1 试样的采集 任意取一部分或稍加搅匀取其中的一部分。（如金属试样、水样、液态试样、气态试样和一些比较均匀的化工试样）。 从大量物料中抽取出可代表整体平均组成状况的少量物料作为分析材料的过程称为取样。所取的分析

5、材料叫试样试样(sample)。试样应具有代表性代表性。1.组成比较均匀的试样102.组成分布不均匀的试样 根据堆放情况，从不同部位和深度选取多个取样点(如矿石、煤炭、土壤等) 。 采样公式采样公式 ： m :采取试样的最低质量/kg d : 试样中最大颗粒的直径/mm K, a : 经验常数, K 值在0.02 0.15 a 值在1.8 2.5；一般矿物质样品a 值取2。adKm117.2.2 试样的制备四分法四分法标准筛的筛号与孔径标准筛的筛号与孔径 筛号（网目） 10 20 40 60 80 100 120筛孔直径/mm 2.00 0.83 0.42 0.25 0.177 0.149 0

6、.125破碎破碎过筛过筛混匀混匀缩分缩分风干风干127.2.3 试样的前处理 (sample pretreatment) 在分解试样的过程中，应遵循以下原则：在分解试样的过程中，应遵循以下原则： l 试样的分解必须完全试样的分解必须完全l 待测组分不能有损失待测组分不能有损失l 不能引入待测组分和干扰物质不能引入待测组分和干扰物质 131. 溶解法（硫酸铵中含氮量的测定) （盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸、磷酸、氢氟酸 和一些混合酸等分解金属、合金、矿石等）NaOH或KOH溶解铝合金分析Fe、Mn、Ni 的含量） 2. 熔融法（K2S2O7、KHSO4熔解氧化物矿石）（Na2CO3、NaOH、Na2

7、O2熔解酸性矿物质）（又称烧结法 ）在低于试样熔点的温度下，试样与熔剂混合加热至熔结。 143.干式灰化法（dry incineration) 高温分解，酸提取高温分解，酸提取氧瓶燃烧法氧瓶燃烧法常用分解有机试样和生物试样常用分解有机试样和生物试样 5. 微波溶样法4. 压力溶样法157.2.4 试样的分离与富集 分离富集的目的（对象）分离富集的目的（对象） 基体组成非常复杂，并且干扰组分的量相对较大的条件下分离分离（separation ）； 试样中待测组分的含量较低，而现有测定方法的灵敏度又不够高富集富集（enrichment ）。16v对分离富集的要求对分离富集的要求分离富集的回收率回收

8、率越接近100%，分离效果越好；待测组分的损失越小，干扰组分分离越完全。 v被测组分的含量不同对回收率的要求不同被测组分的含量不同对回收率的要求不同%100量原来所含待测组分的质分离后待测组分的质量回收率17常用的分离富集方法常用的分离富集方法 181.沉淀分离法 沉淀分离法沉淀分离法适合常量组分的分离 根据溶度积原理利用沉淀反应进行分离的方法。在待测试液中，加入适量的沉淀剂，并控制反应条件，使待测组分离子沉淀出来，而其他离子则留于溶液中，从而达到分离的目的。 要求：要求：沉淀完全；沉淀物不被干扰组分玷污。 沉淀剂沉淀剂无机沉淀剂（氢氧化物、硫化物等）有机沉淀剂19有机沉淀剂具有选择性高有机沉

9、淀剂具有选择性高、共沉淀现象少的特点共沉淀现象少的特点20 共沉淀共沉淀(coprecipitator) 痕量组分的富集 加入某种离子同沉淀剂生成沉淀作为 载体（沉淀剂），将痕量组分定量地沉淀 下来，然后将沉淀分离（溶解在少量溶剂 中、灼烧等方法），以达到分离和富集的 目的。 对沉淀剂的要求对沉淀剂的要求： 要求对欲富集的痕量组分回收率高 要求共沉淀剂不干扰待富集组分的测定2122232.液-液萃取分离法 液液- -液萃取分离法液萃取分离法(liquid-liquid extraction, LLE)又称溶剂萃取分离法。这种方法是利用与水不相溶的有机溶剂同待测试样一起振荡，使被测组分进入有机相

10、，其他组分仍留在水相，从而达到分离富集的目的。 萃取的萃取的 本质本质萃取率萃取率被萃取物质在有机相中的量占它在 两相中总量的百分数 。24萃取操作的简单过程萃取操作的简单过程 常用的萃取体系常用的萃取体系 螯合物萃取体系螯合物萃取体系 离子缔合物萃取体系离子缔合物萃取体系 三元配合物萃取体系三元配合物萃取体系 25第二次萃取第二次萃取第一次萃取第一次萃取263.离子交换分离法 离子交换分离法离子交换分离法(ion exchange separation)是利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应使离子分离的方法。离子交换剂的种类离子交换剂的种类 无机离子交换剂无机离子交换剂 有机离子交换剂有

11、机离子交换剂（离子交换树脂）（离子交换树脂） 阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂 螯合树脂螯合树脂 27 H+ Na+ K+ Ag+H2O游离状态游离状态28CtNa+K+Ag+29离子交换反应离子交换反应R-SO3H + Na+ R-SO3Na + H+离子交换离子交换亲和力亲和力v离子在树脂上交换能力的大小称为离子交换离子在树脂上交换能力的大小称为离子交换亲和力亲和力(affinity) 。 v水和离子的半径越小，电荷越高、离子水和离子的半径越小，电荷越高、离子极化的程度越大，其亲和力也越大。极化的程度越大，其亲和力也越大。30去离子水去离子水 314.色谱分离法 利

12、用物质在两相中的分配系数分配系数（由 溶解度、蒸汽压、吸附能力、离子交换能力、亲和能力及分子大小等决定）的微小差异进行分离。当互不相溶的两相（一种是固定相，另一种是流动相）做相对运动时，被分离的物质在两相之间进行连续多次分配，这样原来微小的分配差异被不断放大，从而使各组分得到分离。32纸上色谱分离法纸上色谱分离法 （paper chromatography ） 原理：原理：纸上色谱分离法是根据不同物质在固定相 和流动相间的分配比不同而进行分离的。 固定相：固定相：滤纸利用纸上吸收的水分(一般的纸吸收约等于自身质量20的水分) 流动相：流动相：有机溶剂 操作：操作：点样、展开、干燥、显色得色谱图

13、、测定应用：应用：样品的分离、定性和定量33取一大小适宜的滤纸条取一大小适宜的滤纸条在滤纸条的下端点上标准和样品在滤纸条的下端点上标准和样品放在色谱筒中展开放在色谱筒中展开取出，标记前沿，取出，标记前沿，凉干凉干着色，分析着色，分析固定相：固定相： 滤纸上的滤纸上的H H2 2O O流动相：流动相： 展开剂展开剂层析筒层析筒滤纸滤纸原点原点展开剂展开剂前沿前沿斑点斑点纸上色谱分离装置纸上色谱分离装置34比移值比移值 RfllaRaf,lbRbf,标准标准样品样品将标准和样品的将标准和样品的 Rf 值进行比值进行比较，可以对样品进行定性分析较，可以对样品进行定性分析Rf = 0 1Rf = 0

14、，表明在原点不动，表明在原点不动Rf = 1，表明随溶剂一起移动，表明随溶剂一起移动BbaA定性分析定性分析定量分析定量分析vR Rf f 值相差越大，分离效果越好值相差越大，分离效果越好35薄层色谱分离法（薄层色谱分离法（ thin layer chromatography)点样、展开、干燥、显色得到色谱图、测定（定性和定量）。36薄薄层层板板玻璃板玻璃板上涂吸附剂层上涂吸附剂层SiO2Al2O3上行法上行法薄层板薄层板层层析析缸缸展开剂展开剂层层析析缸缸展开剂展开剂滤纸条滤纸条下行法下行法薄层板薄层板37比移值比移值 RfllaRaf,lbRbf,标准标准样品样品将标准和样品的将标准和样品

15、的 Rf 值进行比值进行比较，可以对样品进行定性分析较，可以对样品进行定性分析BbaA定性分析定性分析定量分析定量分析vR Rf f 值相差越大，分离效果越好值相差越大，分离效果越好385.气浮分离法 原理：原理：表面活性剂在水溶液中易被吸附到气泡的气液界面上。表面活性剂极性的一端向着水相，非极性的一端向着气相,含有待分离的离子、分子的水溶液中的表面活性剂的极性端与水相中的离子或其极性分子通过物理(如静电引力)或化学（如配位反应）作用连接在一起。当通入气泡时，表面活性剂就将这些物质连在一起定向排列在气液界面，被气泡带到液面，形成泡沫层，从而达到分离的目的。39气浮分离原理气浮分离原理表面活性剂

16、 极性端 非极性端406.超临界流体萃取分离法 （supercritical fluid exetraction,SFE） l超临界流体是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态它只能在物质的温度和压力超过临界点时才能存在。l超临界流体的密度较大，与液体相仿。所以它与溶质分子的作用力很强，像大多数液体一样，很容易溶解其他物质。另一方面，它的黏度较小，接近于气体，所以传质速率很高；加上表面张力小，容易渗透固体颗粒，并保持较大的流速，可使萃取过程在高效、快速又经济的条件下完成。l常用的流体为二氧化碳与氨。41溶剂洗脱泵811图超临界萃取分离流程图CO2收集器收集器吸收管吸收管试样管试样管高压泵高压泵溶剂洗脱泵溶剂洗脱泵42 基本原理基本原理 固相萃取一种无需有机溶剂,简便快速，集“采样、萃取、浓缩、进样”于一体，能够与气相色谱或高效液相色谱仪连用的样品前处理技术.其分离原理是溶质在高分子固定液膜和水溶液间达到分配平衡后分离。 优点优点 固相微萃取(SPME)技术集萃取、富集和解吸于一体,具有无溶剂、可直接进样、操作简便快捷、灵敏的特点。固相萃取仪固相萃取仪固相萃取分离法固相萃取分离法43微