大学分析化学绪论.ppt

1,分析化学Analytical chemistry,2,分析化学课程的几点要求,课堂纪律(讲话、睡觉、早退应杜绝)课代表及时搜集同学们意见建议上课请带计算器课上练习使用,3,学 习 目 的,分析化学是重要基础课；掌握基本原理和测定方法；掌握基本的实验技能；建立起准确的“量”的概念；培养严密的思维方法和严谨的科学作风；提高分析问题和解决问题的能力；由“学会”过渡到“会学”和“会用”。,4,分析化学(化学分析部分)理论课时安排,5,分析化学(化学分析部分)实验课时安排,7,参考书目,分析化学（第五版）武汉大学等 高等教育出版社 2010-8第11次印刷分析化学第二版）孙毓庆、胡育筑主编 科学出版社，2009-12第12次印刷分析化学的明天学科发展前沿与挑战梁文平、庄乾坤著 科学出版社，2004-1第1版,R.Kellner et al.,(FECS)Analytical Chemistry（中译本：分析化学，北京大学出版社，2001）,8,分析化学,化学分析,仪器分析,酸碱滴定,配位滴定,氧化还原滴定,沉淀滴定,电化学分析,光化学分析,色谱分析,波谱分析,重量分析,滴定分析,电导、电位、电解、库仑极谱、伏安,发射、吸收，荧光、光度,气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳,红外、核磁、质谱,误差和分析数据的处理,*,*,绪论,9,1.调整学习心态，学会听课，认真做笔记。2.会看书、学会自学，克服依赖心理。至少读一本参考书，与书中疑点相互印证。3.化学分析部分计算多，理解掌握四大平衡4.复习与答疑5.发挥实验在学习中的作用6.充分利用网络资源,怎样学好分析化学,10,第一章 绪 论Introduction,1 分析化学的任务和作用2 分析化学的发展3 分析方法的分类4 分析过程和步骤5 分析化学的学习方法,11,第一节 分析化学的任务和作用,分析化学的定义：分析化学是关于研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的一门学科，即是一门独立的化学信息科学。,12,分析化学内容,吸取当代科学技术的最新成就（包括化学、物理、数学、电子学、生物学等），利用物质的一切可以利用的性质，研究新的检测原理，开发新的仪器设备，建立表征测量的新方法和新技术，最大限度地从时间和空间的领域里获取物质的结构信息和质量信息。In-between-science,13,毛细管电泳分离过程,14,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 动态分析例如：茶叶中有哪些微量元素？茶叶中咖啡碱的含量？咖啡碱的化学结构？微量元素的形态？化学成分的空间分布？在不同的生长阶段，茶叶中的营养成分的变化？例如：生物大分子结构与功能的关系？,分析化学的任务,1）后基因组学:基因诊断基因治疗基因药物开发等,生命科学中的分析化学,需要解决的分析化学问题,16,分析化学的作用,中草药有效成分的分离测定药物代谢和药物动力学研究药品质量的全面控制 DNA测序 土壤的成分和性质的测定化肥农药的分析 农药残留检测技术 兽药残留检测技术 农作物生长过程的研究,17,祖师麻甲素与人血清白蛋白的作用(Site I;疏水作用为主,静电作用亦存在;氢键:Ser 287,His 288和Leu 284 残基),分析化学已成为从事科学研究的科学,18,第二节分析化学的发展,人类有科技就有化学，化学从分析化学开始 波一耳(Boyle)的元素学说的建立（1661）怀疑派化学推翻了炼金术的四元素说（水、火、土、气）和医药派的三元素说（硫、汞、盐）拉瓦锡(Lavoisier)的定量分析（1756）“燃烧氧化学说”分析化学诞生,19,分析化学的发展历史,第一次变革：2030年代 溶液四大平衡理论的建立：技术科学第二次变革：4060年代物理与电子学的发展：经典分析化学（化学分析）现代分析化学（仪器分析为主）第三次变革：由70年代末至今计算机应用：使分析化学向一门信息科学转化,20,21,1、根据分析任务分类：定性分析 Qualitative analysis 物质的组成 定量分析 Quantitative analysis 成分的含量 结构分析 Structure analysis 物质的结构 DNA测序（DNA Sequencing)形态分析 Speices analysis 物质的形态 能态分析 Energy-state analysis 物质的能态,第三节 分析方法的分类,22,2、根据分析对象分类无机分析 Inorganic analysis（元素、离子、化合物等）有机分析 Organic analysis（元素、官能团、结构）,23,3.按分析方法的测定原理分类,化学分析：以物质的化学反应为基 础建立起来的分析方法 重量分析，容量分析（各种 滴定分析）仪器分析：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。电化学分析，光化学分析，色谱分析，波谱分析,24,化学分析与仪器分析方法比较,25,4、按试样用量的多少分类,26,5、根据试样中被测组分含量的高低 常量组分分析 1%微量组分分析 0.01%1%痕量组分分析 0.01%,27,6、根据分析方法所起的作用分类 例行分析 Routine analysis：一般化验室在日常生产或工作中的分析，又称常规分析。仲裁分析 Referee analysis：不同单位对分析结果有争议时，要求某仲裁单位用法定方法，进行裁判的分析。仲裁分析对分析方法和结果准确度要求很高。,28,第四节 分析过程和步骤,1.分析问题的确定 2.取样具有代表性 3 样品的处理分解、消除干扰 4 测定方法的选择 5 分析结果的计算与评价计算结果、获得数据的可信程度,分析报告,29,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,30,Chap.2 误差和分析数据处理,2.1 测量值的准确度和精密度2.1.1 准确度和精密度2.1.2 系统误差和偶然误差2.1.3 误差的传递（自学）2.1.4 提高分析结果准确度的方法2.2 有效数字及其运算法则2.2.1 有效数字2.2.2 数字的修约规则2.2.3 有效数字的运算法则,31,Chap.2 误差和分析数据处理,2.3 有限量测量数据的统计处理2.3.1 偶然误差的正态分布2.3.2 t 分布2.3.3 平均值的精密度和区间2.3.4 显著性检验2.3.5 可疑数据的取舍2.3.6 相关与回归,32,2.1 测量值的准确度和精密度,2.1.1 准确度和精密度 2.1.2 系统误差和偶然误差 2.1.3 误差的传递2.1.4 提高分析结果准确度的方法,33,准确度：表示分析结果与真实值接近 的程度,准确度的高低用误差的大小来衡量。,误差：是衡量测量准确度高低的尺度,(一)准确度与误差,误差小，准确度高，反之，准确度低。误差的大小是衡量准确度高低的尺度。准确度高低是系统误差和随机误差对测量果综合影响的结果。,一、准确度和精密度,34,误差（1）绝对误差：测量值与真实值之差（2）相对误差：绝对误差占真实值的百分比,注：1）测高含量组分，RE可小；测低含量组分，RE可大 2）仪器分析法测低含量组分，RE大 化学分析法测高含量组分，RE小,注：未知，已知，可用代替,35,注 意,统计学已经证明，在一组平行测定值中，平均值是最可信赖的值，它反映了该组数据的集中趋势，因此人们常用平均值表示测定结果。绝对误差和相对误差都有正负之分。测量值 真实值 误差为正()测量值 真实值 误差为负(),36,例,同样的绝对误差，当被测定的量较大时，相对误差就比较小，测定的准确度也就比较高。这表明：用相对误差表示测定结果的准确度更确切。,37,例：用分析天平，称量两个试样。A0.2000g,B0.0200g.绝对误差均为 0.0002g 相对误差分别为：,38,绝对误差（）一定时，当被测定的量较大时，相对误差就较小，测定的准确度也就较高。,39,真 值,真值T(True value)：某一物理量本身具有的客观存在的真实值。真值是未知的、客观存在的量。在特定情况下认为 是已知的：,1、理论真值（如化合物的理论组成）(如，NaCl中Cl的含量）2、计量学约定真值（如国际计量大会确定的长度、质量、物质的量单位等等）3、相对真值（如高一级精度的测量值相对于低一级精度的测量值）（例如，标准样品的标准值）,40,精密度(precision)：在相同条件下，多次测定结果相互接近的程度。偏差(diviation)：表示精密度的大小，偏差越小，测定结果的精密度越高。,（二）精密度与偏差,41,偏差（1）绝对偏差：单次测量值与平均值之差（2）相对偏差：绝对偏差占平均值的百分比,42,一）、平均偏差,平均偏差又称算术平均偏差，用来表示一组数据 的精密度。,特点：简单；缺点：大偏差得不到应有反映。,二）、相对平均偏差,43,三）、标准偏差,标准偏差又称均方根偏差；标准偏差的计算分两种情况：1当测定次数趋于无穷大时 标准偏差：,为无限多次测定 的平均值（总体平均值）；即：,当消除系统误差时，即为真值。,44,2有限测定次数(n20),标准偏差：,对于有限次数的测量，以 代替 时，由于 所引起的误差，当以(n1)代替n时就给予了校正。,45,自由度的理解：例如，有三个测量值，求得平均值，也知道x1和x2与平均值的差值，那么，x3与平均值的差值就是确定的了，不是一个独立的变数。,自由度：,46,例:两组数据(1)X-X：0.11,-0.73,0.24,0.51,-0.14,0.00,0.30,-0.21,n=8 d1=0.28 s1=0.38(2)X-X：0.18，0.26，-0.25，-0.37，0.32，-0.28，0.31，-0.27 n=8 d2=0.28 s2=0.31d1=d2,s1s2,用标准偏差比用平均偏差更科学更准确。,47,四）、平均值的标准偏差,设有一样品，m 个分析工作者对其进行分析，每人测 n 次，计算出各自的平均值，这些平均值的分布也是符合正态分布的。,试样总体,样本1样本2样本m,平均值的总体标准偏差,对有限次测量,48,对有限次测量：,1、增加测量次数可以提高精密度。,2、增加（过多）测量次数的代价不一定能从减小误差得到补偿。,结论：,49,五）、相对标准偏差（变异系数，CV）,实际工作中都用RSD表示分析结果的精密度。,50,小结,1、准确度和精密度2、误差3、偏差、标准偏差,上课请带计算器,