第七章定量分析概论课件.ppt

第7章 定量分析概论,1.了解定量分析法基本步骤；2.了解误差产生的原因及减免方法；3.有效数字概念和误差理论;4.了解提高分析结果精确度的方法即可移值的取舍；,第7章 定量分析概论1.了解定量分析法基本步骤；,定量分析的任务是准确地测定物质中有关成分的含量。在无机分析中，通常要求鉴定物质的组成和测定各成分的百分含量。在有机分析中，组成有机化合物的元素种类不多，但结构相当复杂，分析的重点是官能团和结构分析。,定量分析的任务是准确地测定物质中有关成分,7.1.1分析方法的分类 什么是分析化学 研究、测定 组成（成分、含量、结构等）,可分为许多种类:一、定性分析、定量分析和结构分析定性分析 测定成分（鉴定物质由哪些元素、原子团 和化合物所组成）定量分析 测定物质中有关成分的含量结构分析 研究物质的分子结构或晶体结构,7.1 概述,7.1.1分析方法的分类 7.1 概述,二、无机分析和有机分析无机分析对象是无机物，有机分析对象是有机物无机分析：要求鉴定物质的组成和测定各成分的百分含量；有机分析：重点是官能团分析和结构分析。,二、无机分析和有机分析,三、化学分析和仪器分析化学分析：以物质化学反应为基础，又称经典分析 法仪器分析：以物质的物理和物理化学性质为基础，需要特殊仪器,重量分析法 滴定分析法（容量滴定法）：酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定,化学分析法,仪器分析法 光学分析法、电化学分析法、色谱分析法、放射分析等。,三、化学分析和仪器分析 重量分析法化,化学分析法特点：适用于常量分析、准确、仪器简单。,仪器分析法 特点：灵敏、快速、准确度较差、适用半微量、微量、痕量分析。,返回本章目录,化学分析法特点：适用于常量分析、准确、仪器简单。仪器分析法,四、常量分析、半微量分析、微量分析、超微量分析根据取样量的不同：211页表7-1五、例行分析和仲裁分析一般化验室进行的分析为例行分析；不同单位对分析结果有争论时，请权威的单位进行仲裁的分析工作为仲裁分析。,四、常量分析、半微量分析、微量分析、超微量分析,7.1.2定量分析过程：,定量分析的任务：测定物质中有关组分的含量,7.1.2定量分析过程：定量分析的任务：测定物质中有关组分的,1.试样的采集和制备,试样的采集和制备必须保证所取试样具有代表性，即分析试样的组成能代表整批物料的平均组成。1）对于组成比较均匀的物料（包括气体、液体和某些固体），取样单元可以较小。2）对于组成很不均匀的物料（如矿石、煤炭、土壤等）颗粒大小不等，硬度相差也大，常采取缩分（四分法）取样。,1.试样的采集和制备 试样的采集和制备必须保证所取试样具有,缩分的目的是使破碎试样的质量减小，并保证缩分后试样中的组分含量与原始试样一致，方法很多，常用所谓“四分法”。四分法：将试样混匀后，堆成圆锥形，略压平，由锥中心划成四等份，弃去任意对角的两份，收集留下的两份混匀。,缩分的目的是使破碎试样的质量减小，并,第七章定量分析概论课件,第七章定量分析概论课件,第七章定量分析概论课件,第七章定量分析概论课件,第七章定量分析概论课件,第七章定量分析概论课件,7.1.3定量分析结果的表示：,7.1.3定量分析结果的表示：,第七章定量分析概论课件,第七章定量分析概论课件,第七章定量分析概论课件,7.2 定量分析的误差与数据,化学实验中误差是客观存在的。即使采取最可靠的实验方法，使用最精密的仪器，也不可能得到绝对准确的结果。同一个人在相同条件下对同一试样进行多次测定，所得结果也不会完全相同。7.2.1实验误差产生的原因 实验误差是指测定结果与真实结果之间的差值。分为系统误差和偶然误差两类。,7.2 定量分析的误差与数据 化学实验中误差是客观存在的,(一)系统误差（固定误差）1.特点（1）由分析过程中某些经常发生的原因造成。（2）对分析结果的影响较固定，在同一条件下会重复出现。（3）误差的大小可以估计，可设法减小、校正。,(一)系统误差（固定误差）,2.来源：（1）方法误差（由于试验方法本身不够完善而引入的误差。如在重量分析中由于沉淀溶解而产生的误差；在滴定分析中由于终点和计量点不一致而造成的误差）；（2）试剂误差（试剂不纯或去离子水不合规格，引入微量的待测组分或对测定有干扰的杂质造成的误差）；,2.来源：,（3）仪器误差（仪器本身的缺陷造成的误差）；（4）操作（主观）误差（如对终点颜色的辨别不同）。3.减免方法：对照实验用已知含量的标准试样按所选用的测定方法，以同样条件、同样试剂进行测定，找出改正数据或直接在实验中纠正可能引起的误差。对照实验是检查测定过程中有无系统误差的最有效的方法。空白试验在不加试样的情况下，按照试样测定步骤和分析条件进行分析实验，所得结果称为空白值，从试样的测定结果中扣除此空白值，就可消除由试剂、蒸馏水及器皿引入的杂质所造成的系统误差。校准 仪器、操作培训。,（3）仪器误差（仪器本身的缺陷造成的误差）；,（二）偶然误差（随机误差）1.特点：偶然因素引起，可大可小，可正可负，不可估计。粗看没有规律，但事实上偶然性中包含必然性。当测量 次数很多时，偶然误差的分布也有一定的规律。2.减免方法：可采用多次平行测定取算术平均值的方法减免。,（二）偶然误差（随机误差）,7.2.2误差的表征方法与分析结果的准确程度,分析结果准确程度的表示,(一）准确度与误差,误差,7.2.2误差的表征方法与分析结果的准确程度,绝对误差相等，相对误差并不一定相同。例P220说明：真实值是客观存在的，但又是难以得到的。这里所说的真实值是指人们设法采用各种可靠的分析方法，经过不同的实验室，不同的具有丰富经验的分析人员进行反复多次的平行测定，再通过数理统计的方法处理而得到的相对意义上的真值。如相对原子质量,绝对误差相等，相对误差并不一定相同。例P220,（二）精密度与偏差 偏差是指测定值与测定的平均值之差，它可以用来衡量测定结果的精密度高低，其取决于偶然误差的大小。对于不知道真实值的场合，可以用偏差的大小来衡量测定结果的好坏。精密度是指在同一条件下，对同一样品进行多次重复测定时各测定值相互接近的程度，偏差越小，说明测定的精密度越高。,（二）精密度与偏差,偏差,绝对偏差(d)测定值（x)平均值,偏差绝对偏差(d)测定值（x)平均值,平均偏差又称算术平均偏差，常用来表示一组测定结果的精密度。用平均偏差表示精密度比较简单，但由于在一系列测定结果中，小偏差占多数，大偏差占少数，如果按总的测定次数求平均偏差，所得结果会偏小，大偏差得不到应有的反映。（P221）,平均偏差又称算术平均偏差，常用来表示一组测定,例1：求下列一组数据的相对平均偏差 12.34 12.36 12.32 12.33 12.36,公式,例1：求下列一组数据的相对平均偏差公式,标准偏差和相对标准偏差：标准偏差用s表示，公式P222 标准偏差比平均偏差能更灵敏地反映出大偏差的存在，因而较好地反映测定结果的精密度。相对标准偏差也称变异系数（CV），公式P222,标准偏差和相对标准偏差：,(三)准确度与精密度的关系,准确度是表示测定结果与真实值符合的程度，而精密度是表示测定结果的重现性。由于真实值是未知的，因此常常根据测定结果的精密度来衡量分析测量是否可靠。,(三)准确度与精密度的关系 准确度是表示测定结果与真实,真值,1234,精密度是保证准确度的先决条件，精密度差，准确度不高。但精密度高时，准确度不一定高；准确度高时，精密度一定高。,如图：,真值均值均值均值均值1精密度是保证准确度的先决条件，精密度差,图中1号结果的准确度和精密度均好，结果可靠；2号的精密度虽然很高，但准确度较低；3号的精密度很差，平均值虽然接近真值，但这是由于大的正、负误差相互抵消的结果，因此实验结果也是不可靠的；4号的精密度和准确度都很差。,图中1号结果的准确度和精密度均好，结果可靠；,（四）分析过程对相对误差的要求,1.选择合适的分析方法；,3.增加平行测定次数，减小随机误差；4.检验和消除系统误差。,2.减小相对误差,（四）分析过程对相对误差的要求1.选择合适的分析方法；3.增,(1)对照实验：以标准试样代替被测试样进行分析。可以判断分析方法是否存在误差。,(2)空白实验：不加待测试样进行分析。可以判断 试剂、蒸馏水、器皿是否存在杂质。,(3)校准仪器；(4)校正方法；,(1)对照实验：以标准试样代替被测试样进行分析。(2)空白实,分析天平每次称量误差为0.0001克。一份样品需称量两次，最大绝对误差为0.0002克，若要求相对误差0.1%。计算试样的最小质量。,分析天平每次称量误差为0.0001克。一份样品需称量两次，,=0.0002/0.001,=0.2g,=0.0002/0.001=0.2g,滴定管每次读数误差为0.01mL。一次滴定中，需读数两次，最大绝对误差为0.02mL，若要求相对误差0.1%。计算消耗溶液的最小体积。,？,滴定管每次读数误差为0.01mL。一次滴定中，需读数两次，,一、有效数字 为了得到准确的分析结果，不仅要准确测量，而且还要正确的记录和计算，即记录的数字不仅表示数量的大小，而且要正确地反映测量的精确度。,实际能测到的分析数据,所有确定的数字再加一位可疑的数字，即 最后一位是不确定的。,概念：,组成：,7.3（7.2.4）分析结果的数据处理,一、有效数字实际能测到的分析数据所有确定的数字再,m 分析天平(称至0.1mg):12.8218 g(6),0.2338 g(4),千分之一天平(称至0.001 g):0.234 g(3)1%天平(称至0.01 g):4.03 g(3),0.23 g(2)台秤(称至0.1 g):4.0 g(2),0.2 g(1)V 滴定管(量至0.01 mL):26.32 mL(4),3.97 mL(3)容量瓶:100.0 mL(4),250.0 mL(4)移液管:25.00 mL(4);量筒(量至1 mL或0.1 mL):25 mL(2),4.0 mL(2),有效数字的位数应与测量仪器的精确程度相对应：,m 分析天平(称至0.1mg):12.8218 g(6,在确定有效数字位数时，首先应注意数字“0”的意义。如：0.2180g，后面一个“0”就是有效数字，表示该质量有0.0001的误差；如果“0”只起定位作用，它就不是有效数字了。如0.0566g，前面的“0”只起定位作用，与所取单位有关，若以mg为单位则为56.6mg。,在确定有效数字位数时，首先应注意数字“0”的,出现在第一位有效数字之前，不算有效数字 0.02000 L(4位),0.0280 g(3位)出现在两个非零数字之间或所有非零数字之后，记入有效数字 10.0400(6位)记录数据的时候不能将尾数的“0”任意增减 0.10 mL 0.1 mL 改变单位，有效数字不变 0.02000 L 20.00 mL 科学记数法表示有效数字 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),零的有效数字计算,出现在第一位有效数字之前，不算有效数字 0.0200,pH,pM,lgK,例：pH=11.02,两位有效数字，则 H+=9.510-12,有效数字的位数取决于小数部分（尾数）数字的位数，整数部分只代表该数的方次,四舍五入五留双,例：,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,有效数字修约规则：,pH,pM,lgK例：pH=11.02,两位有,只能对数字进行一次性修约,例：6.549，2.451 一次修约至两位有效数字,6.5,2.5,注意：,先修约，后计算,加减法：,以小数点后位数最少的数为准（即以绝对误差最大的数为准）,例：,有效数字计算规则：,只能对数字进行一次性修约例：6.549，2.451,乘除法：,以有效数字位数最少的数为准（即以相对误差最大的数为准）P224,例：,注意：,分数与倍数,系数2，5/2看成无限多位有效数字，最后结果以实验结果数据为准,误差只需保留12位 计算过程中可暂时多保留一位，留到下一步计算用,乘除法：以有效数字位数最少的数为准例：注意：分数与倍,7.4.1基本概念 1.滴定分析法：将一种已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液），通过滴定管滴加到被测物质的溶液中至二者发生等量反应，从而计算被测物质含量的方法，又称容量分析法。,7.4 滴定分析概述,7.4.1基本概念7.4 滴定分析概述,2.标准溶液（滴定剂）已知准确的试剂 3.滴定：滴加标准溶液的操作过程 4.化学计量点：所加标准溶液与被测物质按化学 式完全反应，在化学计量点时，反应往往没有易为人察觉的任何 外部特征，因此通常都是在待测 溶液中加入指示剂。5.滴定终点（终点）：指示剂颜色发生变化,2.标准溶液（滴定剂）已知准确的试剂,6、终点误差：化学计量点和滴定终点不符合所造成的误差。减小终点误差的方法（1）选择正确的指示剂；（2）半滴加入；（3）控制指示剂用量。,6、终点误差：化学计量点和滴定终点不符合所造成的误差。,7.4.2滴定分析的方法分类：四种 1.酸碱滴定法（又称中和法）：是以质子传递反应为基础的一种滴定分析法，可用来测定酸、碱。2.沉淀滴定法（又称容量沉淀法）：是以沉淀反应为基础的一种滴定分析法，可用以对Ag+、CN-、SCN-及卤素等离子进行测量。,7.4.2滴定分析的方法分类：四种,3.配位滴定法：是以配位反应为基础的一种滴定分析法，可用于对金属离子进行测定。如用EDTA作配位剂4.氧化还原滴定法：是以氧化还原反应为基础的一种滴定分析法。,3.配位滴定法：是以配位反应为基础的一种滴定分析法，可用于,7.4.3滴定分析方法对化学反应的要求 1.反应必须定量完成，即反应按一定的反应式进行，无副反应；2.反应必须迅速完成；3.有比较简便、可靠的确定终点的方法。,7.4.3滴定分析方法对化学反应的要求,7.4.4 滴定分析方式 1.直接滴定法：定量完成（反应按一定反应式进行，无副反应发生而且进行完全）、速度快（对于速率较慢的反应，应采取措施提高其反应速率）、终点易于确定。2.间接滴定法：如果反应不能完全符合直接滴定的要求，可采用以下三种间接进行滴定：（1）返滴定法：反应慢或是固体。加过量的滴定剂，然后用其他标准溶液滴剩余的滴定剂。,7.4.4 滴定分析方式,（2）置换滴定法：无定量关系或伴有副反应的反应。用适当的试剂与待测物反应，转换成一种可以被滴定的物质，然后再用适当的标准溶液进行滴定。（3）间接滴定法：对于不能与滴定剂直接反应的物质，可以通过另一种化学反应使待测物生成能被滴定的物质。,（2）置换滴定法：无定量关系或伴有副反应的反应。用适当的试剂,直接配制法,基准物质,间接配制法,非基准物,标准溶液的浓度表示法,物质的量浓度,滴定度,7.4.5 标准溶液的配制,直接配制法基准物质 间接配制法非基准物标准溶液的浓度,浓度表示方法：物质的量浓度物质的量浓度是指单位体积溶液所含溶质的物质的量。滴定度：每毫升标准溶液相当的待测组分的质量,浓度表示方法：,基准物质 能够用来直接配制标准溶液的纯物质。基准物质的条件（1）稳定性高；（2）纯度高（999%），其杂质含量应在滴定分析所允许的误差限度以下，一般可用基准试剂活优级纯试剂；（3）组成恒定，与化学式完全符合，若含结晶水，其含量也应与化学式相符；（4）具有较大的摩尔质量。,基准物质,直接配制法,计算（溶质）,称量（分析天平）,溶解（烧杯）,定容（容量瓶）,计算（浓度）,直接配制法 计算（溶质）称量（分析天平）溶解（烧,间接配制法（标定法）,配制近似浓度的标准溶液,由基准物质标定标准溶液,计算标准溶液的浓度,间接配制法（标定法）配制近似浓度的标准溶液由基准,粗略地称取一定量物质或量取一定量体积溶液，配置成接近于所需浓度的溶液。用基准物质或另一种物质的标准溶液来测定它们的准确浓度，这种确定浓度的操作称为标定。,粗略地称取一定量物质或量取一定量体积溶液，,