分析化学第一章.ppt

2007-03,分析化学（2008),CYJ 1,曹玉娟E-mail:Tel:,分析化学Analytical Chemistry,2007-03,分析化学（2008),CYJ 2,分 析 化 学 Analytical Chemistry,参考书 教学安排 教学目的 考核方式,2007-03,分析化学（2008),CYJ 3,2007-03,分析化学（2008),CYJ 4,人类基因组计划,提出者：美国科学家Renato Dulbecco,计划内容：美国政府1990年10月1日正式启动的，预计用时15年，耗资30亿美元。其最终目标是：测定基因组的全部序列，弄清整个基因组的的结构、功能及其表达产物，彻底了解人类生命活动本质。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 5,人类基因组计划,进展：也不是一帆风顺1997年，在耗费了巨额资金和一半预定时间之后，多国合作小组仅完成了的测序工作。多通道毛细管电泳的发明2003年4月14日，人类基因组序列图绘制成功，,2007-03,分析化学（2008),CYJ 6,美国“凤凰号”火星探测器,这张照片是湿化学实验室的四个组件。湿化学实验室是“凤凰”号火星探测器携带的显微、电子化学暨传导分析仪（MECA）的组成部分。照片是在“凤凰”号2007年8月4日发射前拍摄的,2007-03,分析化学（2008),CYJ 7,美国“凤凰号”火星探测器,这是“凤凰”号湿化学实验室（WCL）对火星土壤样本进行分析的图示。通过将少量土壤溶解于水，湿化学实验室试图确定溶液的pH值，镁、钠阳离子或氯化物、溴化物、硫酸根离子等矿物质含量，以及传导性和氧化还原电势等特性。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 8,生命无常,1 中国参予的人类3号染色体测序完成 06年4月Nature2 美国研究人员发表癌症基因组测序结果 06年8月 Science 3 人类X染色体基因测序完成 05年3月Science 4 测序技术质的飞跃速度提高100倍（皮升级反应器）05年5 水体污染的激光诱导荧光非接触监测技术装备系统-利用激光诱导荧光光谱法，实现对水体多组成份有机物的在线遥测。6 形成地球的物质是从哪里来的?-类似太阳系中早期物质的地球上的岩石和陨石，发现它们的原子组分与这些早期物质有很大的不同。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 9,1 麦当劳薯条反式脂肪酸超标 2月8日2 福寿螺广州管圆线虫病 6月24日,北京 3 人造蜂蜜增稠剂、防腐剂等 7月,武汉 4 瘦肉精盐酸克伦特罗 9月13日,上海 5 大闸蟹硝基呋喃类代谢物 10月18日,台湾 6 红心鸭蛋苏丹红 11月12日,北京 7 多宝鱼硝基呋喃类代谢物和渔药残留 11月17日,上海 8 桂花鱼孔雀石绿 11月底,香港 9 黑猪油剧毒农药六六六和滴滴涕 12月初,台州 10 陈化粮黄曲霉毒素 12月15日,北京、天津,“食”面埋伏,2007-03,分析化学（2008),CYJ 10,环境保护,1.碘盐：黑龙江省集贤村，1000多人中有约200个傻子，引用水、土壤严重缺碘所致。2.置人于死地的骨骼痛镉：1955年日本富山县，痛痛病，骨骼严重变形，发脆易折，镉中毒。村子上游是神岗铅锌矿区，废水中含镉，灌溉稻田，污染饮水。镉使骨骼脱钙，造成骨质疏松。痛苦终生。3.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(70 ng),有7种不同免疫型体.,2007-03,分析化学（2008),CYJ 11,参考书,武汉大学：分析化学（第五版），高等教育出版社，2006北京大学：分析化学教程，北京大学出版社，2005R.Kellner et al.,(FECS)Analytical Chemistry（李克安等译：分析化学，北京大学出版社，2001）D.Harvey:(McGraw Hill)Modern Analytical Chemistry华中师范大学编：分析化学（1986）梁文平，庄乾坤主编.分析化学的明天，科学出版社，2003,2007-03,分析化学（2008),CYJ 12,教学安排（48+3）,第一章 绪论（1学时）第二章 定量分析概论（2学时）第三章 分析化学中的误差与数据处理（3学时）第四章 滴定分析概述及酸碱滴定法（9学时）第五章 配位滴定法（9学时）第六章 氧化还原滴定法（6学时）第七章 沉淀滴定法和重量分析法（6学时）第八章 吸光光度法（6学时）第九章 分析化学中常用的分离和富集方法（3学时）第十章 分析化学中的质量保证和质量控制（3学时）,2007-03,分析化学（2008),CYJ 13,教学目的 知识、能力、素质综合发展,知识掌握分析化学的基本理论能力运用分析化学理论发现、提出、解决分析化学问题的能力，获取知识、发展与创新知识的能力素质将获取的知识、能力内化于身 心，升华为品质与素养,2007-03,分析化学（2008),CYJ 14,考 核 方 式,总评成绩：100 分，包括平 时：10%（作业和考勤）课程论文：10%期中考试：20%期末考试：60%,2007-03,分析化学（2008),CYJ 15,绪论,分析化学的任务与作用分析化学的分类分析化学的发展定量分析过程,2007-03,分析化学（2008),CYJ 16,分析化学的定义（FECS对分析化学的定义）,分析化学是一门发展并运用各种理论、方法、仪器及策略以在时空的维度里获得有关物质组成及性质信息的一门科学。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 17,分析化学是研究分析方法的科学或学科 是化学的一个分支 是一门人们赖以获得物质组成、结构和 形态的信息的科学 是科学技术的眼睛、尖兵、侦察员，是进行科学研究的基础学科,2007-03,分析化学（2008),CYJ 18,确定物质的化学组成定性分析 测量各组成的含量定量分析 表征物质的化学结构、构象、形态、能态结构分析、构象分析，形态分析、能态分析 表征物质组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征动态分析,分析化学的任务,2007-03,分析化学（2008),CYJ 19,分析化学的分类,按分析任务：定性、定量、结构、形态、能量,以化学反应为基础的分析方法重量分析滴定分析：酸碱、配位、氧化还原、沉淀,光学法：红外、紫外、原子吸收、发射等电学法：电位、电导、库仑、极谱分析色谱法：气相、液相、薄层、纸、柱色谱等其它：质谱、核磁共振、免疫分析,按分析对象：无机、有机、生物,按应用领域,按试样量：常量、半微量、微量、超微量分析,常量分析：100 mg or 10 mL半微量：10100 mg or 110 mL微量：0.110 mg or 0.011 mL超微量：0.1 mg or 0.01 mL,按作用：例行分析、仲裁分析,2007-03,分析化学（2008),CYJ 20,化学分析法 chemical analysis,以物质的化学反应为基础建立起来的分析方法,重量分析法 gravimetry容量分析法（滴定分析法）volumetry,titrimetry,2007-03,分析化学（2008),CYJ 21,化学分析法,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）：,2007-03,分析化学（2008),CYJ 22,仪器分析法 instrumental analysis,依据物质的物理性质及物理化学性质建立起来的分析方法，通常使用特殊的仪器。光学分析法 spectral analysis 电化学分析法 electroanalysis 色谱分离分析法 chromatography 等等例：分光光度法测定微量铁（物理化学方法，physicochemical method）。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 23,仪器分析法,例：KMO4对光有吸收，可用分光光度法直接测定其浓度（依据物理性质，物理方法，Physical method）。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 24,化学分析与仪器分析方法比较,2007-03,分析化学（2008),CYJ 25,分析方法的选择对测定的具体要求 根据分析目的要求，选择适宜的分析方法。在保证满足准确度和灵敏度要求的情况下，选用较快速的测定方法。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 26,被测组分的性质 根据被测组分的性质，选择合适的分析方法。一般从酸碱性、氧化还原性、能否形成沉淀和络物以及能否形成有色物质等性质来考虑。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 27,被测组分的含量 根据被测组分的含量，选择合适的分析方法。常量组分一般采用滴定分析法或重量分析法；当重量分析法和滴定分析法均可采用的情况下，一般采用滴定分析法。微量组分采用光度分析法或其它仪器分析法。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 28,共存组分的影响 在选择分析方法时，必须考虑干扰组分对测定的影响，尽量选择特效性较好的分析方法或者加入掩蔽剂或者控制条件可以消除干扰的方法。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 29,起源：古代炼金术 手段：人类的感官和双手16世纪：天平的出现，向定量迈进了一大步19世纪：化学方法，鉴定物质的组成和含量的技术,分析化学的历史,2007-03,分析化学（2008),CYJ 30,20世纪以来分析化学的主要变革,2007-03,分析化学（2008),CYJ 31,分析化学与Nobel奖,2007-03,分析化学（2008),CYJ 32,2002年，约翰芬恩、田中耕一、库尔特维特里希因，生物大分子结构分析、质谱分析,2007-03,分析化学（2008),CYJ 33,分析化学的进展,1.由分析对象来看,生物活性物质,2.由分析对象的数量级来看,3.由分析自动化程度来看,常量,微量,痕量,分子水平,手工操作,仪器,自动,全自动,智能化仪器,有机物分析,无机物分析,2007-03,分析化学（2008),CYJ 34,分析化学的主要发展趋向,2007-03,分析化学（2008),CYJ 35,提高灵敏度解决复杂体系的分离问题以及提高分析方法的选择性扩展时空多维信息微型化及微环境的表征与测定形态、状态分析及表征生物大分子及生物活性物质的表征与测定非破坏性检测及遥控自动化与智能化,现代分析化学学科发展趋势及特点,2007-03,分析化学（2008),CYJ 36,定量分析的过程分析问题的确定取样样品的处理测量计算与分析结果的表示,第二章 定量分析概论,2007-03,分析化学（2008),CYJ 37,5,1,2,4,3,6,定量分析过程,2007-03,分析化学（2008),CYJ 38,分析问题的确定,Nature of sample?Analyte?Ion?Molecules?Function group?Quatitative or quantitative?How much object(sample)?Matrix of composition?Single or multi-component?Time available?Sample supply repeatedly?Destruction or non-destruction?Look for a continuous system?,分析方案,首选标准方法,2007-03,分析化学（2008),CYJ 39,样品采集,样品采集：根据分析对象是气体、液体、或固体，采用不同的取样方法。在取样过程中，最重要的一点是要使分析试样具有代表性。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 40,Lot 分析对象总体,Sample unit取样单元,问题：应取多少样品？如何进行二次取样？如何制备测试用样品？,随机取样示意图,2007-03,分析化学（2008),CYJ 41,固体取样：样品增量逐一混合示意图,2007-03,分析化学（2008),CYJ 42,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分,标准筛的筛号及孔径的大小,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？,2007-03,分析化学（2008),CYJ 43,取样最小量经验公式,根据样品最大颗粒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,mQ: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）,mQ kd 2,2007-03,分析化学（2008),CYJ 44,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：mQ kd 2=0.2 10 2=20(kg)例：有一样品 mQ=20 kg，k=0.2 kg/mm2,用6号筛过筛,问应缩分几次？,解：mQ 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 mQ kd 2,2007-03,分析化学（2008),CYJ 45,样品预处理 Sample pre-treatment,样品预处理的目的：使样品的状态和浓度适应所选择的分析技术,样品预处理的依据：物质性质（生物样品的有机分子或元素等）干扰情况（是否需要分离等）测定方法（是否需要富集等）,样品预处理的原则：防止待测组分的损失 避免引入干扰,2007-03,分析化学（2008),CYJ 46,分解试样：溶解、熔融、消解,溶解：水溶（例NH4SO4中含氮量的测定)酸溶（HCl,H2SO4,HNO3,HF等及混合酸分解金属、合金、矿石等）碱溶（例NaOH溶解铝合金分析Fe、Mn、Ni含量）,熔融：酸熔（K2S2O7、KHSO4熔解氧化物矿石）碱熔（Na2CO3、NaOH、Na2O2溶解酸性矿物质）,2007-03,分析化学（2008),CYJ 47,熔融示例,消化测定有机物中的无机元素 湿式消化：硝酸和硫酸混合物作为试剂 干式灰化法,2007-03,分析化学（2008),CYJ 48,消除干扰：,掩蔽 改变干扰物质的反应活性,分离,富集：enrichment,萃取富集吸附富集共沉淀富集,2007-03,分析化学（2008),CYJ 49,测定 determination,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,2007-03,分析化学（2008),CYJ 50,例：,石灰石中钙的测定 常量成分(1%)，采用化学分析法（滴定分析法）石灰石中微量铁的测定 微量成分(1%)，可采用分光光度法。,2007-03,分析化学（2008),CYJ 51,计算 Calculation,待测组分的化学表示形式 以元素形式的含量表示例：有机物或矿样中的 Fe、Cu、C、H、O、P、N等 以氧化物形式的含量表示例：矿石分析中Fe2O3、P2O5等 以待测组分实际存在形式含量的表示 例：含氮量测定：,mS 样品质量mB待测物质量,2007-03,分析化学（2008),CYJ 52,计算 Calculation,待测组分含量的表示方法 固体质量分数,例：Fe=0.5643 或 Fe=56.43%低含量：g/g,ng/g 气体体积百分数,2007-03,分析化学（2008),CYJ 53,计算 Calculation,待测组分含量的表示方法 液体 物质的量浓度 mol/L 质量摩尔浓度 mol/kg 质量分数%（mB/mS)体积分数%（mB/Vs)摩尔分数（nB/nS)质量浓度 mg/L,ng/L,g/L 等,