1分析化學

AnalyticalChemistry歡迎你2

教師聯系方式

冉國芳

rangf@163,com

辦公室：化學實驗樓617（武昌校區）

Tel：135458886793教學要求與安排1.學時:

講課64h期末考2h2.成績評定:

平時（含作業）30%期末70%3.學習方法:

預習、聽講、復習、做作業；課堂討論；答疑（時間？）4教材1.武漢大學編（第五版）.分析化學(第五版).高等教育出版.2.武漢大學編.分析化學例題與習題高等教育出版.（參考教材）.3.D.A.Skoog.AnalyticalChemistry(8thed),Fortworth:SaundersCollegePub.,2004.(雙語教學班必備)5

主要參考書1.R．Kellner等編，李克安,金欽漢等譯.分析化學，北京大學出版社，2001.2.梁文平，莊乾坤主編.分析化學的明天，科學出版社，2003.3.張錫瑜等編著.化學分析原理，科學出版社，2000.4.D.C.Harris.QuantitativeChemicalAnalysis（5thed),NewYork:W.H.Freeman,1999.5.北京大學化學系分析化學教學組.基礎分析化學實驗(第二版),北京大學出版社,1998.6

第1章分析化學概論1.1分析化學的任務和作用

1.2定量分析過程

1.3定量分析方法

1.4滴定分析法概述71.1

分析化學的任務與作用分析化學是發展和應用各種方法、儀器和策略，以獲得有關物質在空間和時間方面組成和性質的信息科學。原子量的準確測定、工農業生產的發展、生態環境的保護、生命過程的控制等都離不開分析化學.8

基因組計劃、蛋白組計劃等的實現納米技術的發展和應用人類在分子水平上認識世界生態環境保護檢測和發現污染源早期診斷疾病保證人類健康興奮劑的檢測原子量的準確測定生命過程的控制工農業生產的發展分析化學已成為21世紀生命科學和納米科技發展的關鍵9社會科學、考古學人類學和法醫學分析化學化學學科的所有分支物理、天體物理、天文和生物物理工程學、民事、化學、電以及機械醫學、臨床化學藥物化學、藥學毒物學生物學、植物學、遺傳學、微生物學、分子生物學和動物學地質學、地球物理學、地球化學和古生物學環境科學、生態學和海洋科學農業、動物科學農作物科學、食品科學、園藝學和土壤科學材料科學、冶金學和高分子科學等學科10

起源：古代煉金術手段：人類的感官和雙手16世紀：天平的出現，向定量邁進了一大步19世紀：化學方法，鑒定物質的組成和含量的技術分析化學的歷史1120世紀以來分析化學的主要變革時期1900～19401940～19501970～Present特點經典分析－化學分析為主近代分析－儀器分析為主現代分析－化學計量學為主理論熱力學溶液四大平衡熱力學化學動力學熱力學化學動力學物理動力學儀器分析天平光度極譜電位色譜自動化分析儀聯用技術分析對象無機化合物有機和無機樣品有機、無機、生物及藥物樣品12提高靈敏度解決復雜體系的分離問題以及提高分析方法的選擇性擴展時空多維信息微型化及微環境的表征與測定形態、狀態分析及表征生物大分子及生物活性物質的表征與測定非破壞性檢測及遙控自動化與智能化現代分析化學學科發展趨勢及特點13環境保護與分析化學1.碘鹽：黑龍江省集賢村,1000多人.約200個傻子,引用水、土壤嚴重缺碘所致。2.綠地毯的秘密—鉬：新西蘭某牧場，鉬礦場礦工往返的路上三葉草碧綠繁茂，生機勃勃。鉬參與兩種酶的反應：將硝酸根離子還原為銨離子，利于植物合成氨基酸；參與合成“鉬鐵蛋白”，與氮分子結合生成氨。3.置人于死地的骨骼痛—鎘：1955年日本富山縣，痛痛病，骨骼嚴重變形，發脆易折，鎘中毒。村子上游是神崗鉛鋅礦區，廢水中含鎘，灌溉稻田，污染飲水。鎘使骨骼脫鈣，造成骨質疏松。痛苦終生。4.莫名其妙的自燃—硫：經地質學家考察，開采硫磺礦，硫磺粉塵與空氣接觸極易燃燒，形成“鬼火”。145數據分析DataAnalysis12436樣品制備SamplePreparation樣品采集Sampling樣品測定SampleAnalysis問題提出FormulationQuestion結果報告WritingReports1.2定量分析過程151.3 定量分析方法

化學分析法(常量組分)

重量分析滴定分析：酸堿、絡合、氧化還原、沉淀儀器分析法(微量組分)

光化學：紫外-可見、紅外、熒光、磷光、

激光拉曼、核磁共振、原子發射、原子吸收

電化學：電位、電導、庫侖、安培、極譜

色譜法：柱、紙、薄層、GC、HPLC、CE

其他：質譜、電子能譜、活化分析、免疫分析16

按試樣量大小分方法固體試樣質量(mg)液體試樣體積(mL)常量

>100>10半微量

10～1001～10

微量

<10<1

按待測組分含量分

常量組分(>1%)

微量組分(0.01-1%)

痕量組分(<0.01%)

171.4滴定分析法概述1.4.1方法介紹

2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3

化學計量點(sp)滴定終點(ep)指示劑（In)終點誤差(Et)滴定管滴定劑被滴定溶液181.4.2滴定分析對反應的要求和滴定方式置換滴定：用K2Cr2O7標定Na2S2O3(KI)

KMnO4直接滴定1.按一定的反應式定量進行(99.9%以上)2.快(或可加熱、催化劑)3.有適當的方法確定終點(指示劑)Zn2+NaOH

返滴定:

Al+EDTA(過量)、間接滴定：Ca2+CaC2O4(s)H2C2O4CaCO3+HCl(過量)191.4.3基準物質和標準溶液標準溶液:具有準確濃度的溶液1.直接配制：K2Cr2O7、KBrO32.標定法配制：NaOH、HCl、EDTA、KMnO4、I3-

基準物質：用以直接配制標準溶液或標定溶液濃度的物質

1.組成與化學式相符(H2C2O4·2H2O、NaCl);2.試劑純度>99.9%;3.穩定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）20實驗室常用試劑分類級別1級2級3級生化試劑中文名優級純

分析純

化學純英文標志

GR

AR

CP

BR標簽顏色綠

紅

藍

咖啡色注意標準試劑、高純試劑、專用試劑的區別211.4.4滴定分析中的體積測量常用容量分析儀器:

容量瓶(量入式)

移液管(量出式)

滴定管(量出式)校準方法:

1.

絕對校準

2.相對校準:移液管與容量瓶22常用滴定分析儀器容量瓶吸量管錐形瓶移液管

酸式滴定管燒杯量筒容量儀器23討論問題：如何準確量取100.0mL溶液？是否可以用別人的滴定管放溶液到自己的滴定管中，以求校正自己的滴定管?移液管尖處的液體是否可吹出?241.4.5滴定分析計算國際單位制（SI）的基本單位（7個）：長度(l)－米(m)

質量(m)

－千克（kg）時間(t)－秒(s)電流強度(i)－安培(A)熱力學溫度單位(T)－開爾文(K)物質的量(n)－摩爾(mol)光強度單位(I)－坎德拉(cd)物理量符號為斜體,單位符號為正體25分析化學中常用的量和單位物質的量:

n

(mol、mmol)摩爾質量:M(g·mol-1)物質的量濃度:c(mol·L-1)質量:m(g、mg)體積:V(L、mL)質量分數:w(%)質量濃度:(g·mL-1

、mg·mL-1)相對分子量:Mr

相對原子量:Ar必須指明基本單元26A.標準溶液的配制

標定法：

稀釋后標定(NaOH、HCl)

n1=n2

c1·V1=c2·V2直接法：用基準物質直接配制(K2Cr2O7)

準確稱量并配成準確體積。27例1.1

配制0.02000mol·L-1K2Cr2O7標

準溶液250.0mL,求m=?解

m(K2Cr2O7)=n·M=c·V·M=0.02000×0.2500×294.2=1.471(g)準確稱量1.47g(±10%)K2Cr2O7基準物質,于容量瓶中定容,再計算出其準確濃度：通常僅需要溶液濃度為0.02mol·L-1左右,做法是:28

B.標定及滴定計算

方法一:等物質的量規則

ZA和ZB分別為A物質和B物質在反應中的得失質子數或得失電子數。29例如H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OH2SO4

的基本單元:

NaOH的基本單元:NaOH等物質的量規則:30MnO4-的基本單元:Fe2+的基本單元:Fe2+等物質的量規則:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O31

例1.4

以K2Cr2O7為基準物質,采用析出I2的方法標定0.020mol·L-1Na2S2O3溶液的濃度,需稱多少克K2Cr2O7?如何做才能使稱量誤差不大于0.1%?

n(K2Cr2O7)=n(Na2S2O3)+6e-2eCr2O72-

2Cr3+

2S2O32-

S4O62-解:

Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OI2+2S2O32-=2I-+S4O62-32m(K2Cr2O7)=n(K2Cr2O7)·M(K2Cr2O7)=c(Na2S2O3)·V(Na2S2O3)·M(K2Cr2O7)=0.020×0.025×294.18/6=0.025(g)（？）如何配制才能使稱量誤差≤0.1%?33稱大樣

——

減少稱量誤差

準確稱取0.25g左右K2Cr2O7于小燒杯中，溶解后定量轉移到250mL容量瓶中定容,用25mL移液管移取3份溶液于錐形瓶中,分別用Na2S2O3滴定。34欲標定0.10mol·L-1NaOH:

若用H2C2O4·2H2O

約0.15g應稱大樣若用KHC8H4O4

約0.5g稱小樣為好(?)比較“稱大樣”、“稱小樣”兩種方法的優劣35方法二:換算因數法36例1.6病人血鈣的檢驗：取2.00mL血液