分析化学绪论课件.ppt
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1、.,1,课程名称:分 析 化 学,授课教师:,.,2,第一章 绪 论,.,3,1.1 分析化学的定义、任务和作用Tasks of analytical chemistry,1.1.1 分析化学的定义及任务 化学中的信息科学1.定义:分析化学是人们获得物质化学组成和结构信息的科学。也就是说它是研究物质化学组成的表征和测量的科学,是化学学科的重要分支。它所解决的问题是物质是什么组分组成的,这些组分在物质中是如何存 在的,以及各组分的含量有多少。,.,4,2. 任务: 鉴定物质的化学成分 定性分析 测定各组分的含量 定量分析 确定物质的结构 结构分析,.,5,1.1.2 分析化学的作用,分析化学在国
2、民经济建设的各条战线上起着举足轻重的作用。在工业生产中,从原料的选择、工艺流程的确定、生产过程中的“中控”到成品的质量检验,以及工业三废(废气、废水、废渣)的处理和综合利用等;在新产品、新工艺、新技术的开发研究和推广等方面;都离不开分析化学。,.,6,分析化学的作用,在化学学科发展中的作用:分子科学、边缘科学、 新兴学科 在化学研究工作中的作用:鉴定新物质的结构、 性能与形态在现代化学工业中的作用:生产过程控制、 现代化生产管理在环境保护中的作用: 连续监测大气、水质,1.1.3 分析化学的特点,实验性强, 综合性强(综合运用物理、数学、化学、计算机等学科知识)。建立好“量”的概念十分重要。,
3、.,7,1.2 分析化学的分类与选择Classification of analytical chemistry,分析化学包括成分分析和结构分析。成分分析又可分为定性分析和定量分析两部分。1.定性分析(qualitative analysis): 定性分析的任务是鉴定物质由哪些元素或离子所组成,对于有机物质还需要确定其官能团及分子结构。2.定量分析(quantative analysis) : 定量分析的任务是测定物质各组成部分的含量。,3.结构分析:形态分析,立体结构,结构与性能。,1.2.1 据分析的目的和任务分:,.,8,1.2.2 按分析对象分类1.无机分析(inorganic ana
4、lysis)2.有机分析(organic analysis)1.2.3 按分析方法分类分析化学按其测定原理和操作方法的不同可分为化学分析和仪器分析两大类。,.,9,1化学分析法(Chemical analysis),以化学反应为为基础的分析方法,称为化学分析法,包括滴定分析法和重量分析法.,.,10,滴定分析法:,是将已知浓度的标准溶液,滴加到待测物质 溶液中,使两者定量完成反应,根据用去的 标准溶液的准确体积和浓度即可计算出待测 组分的含量。滴定分析法常用于常量组分的测定,即待测 组分的含量一般在1%以上。滴定分析法按照所利用的化学反应类型不 同,可分为下列四种 :,.,11,酸碱滴定法:是
5、以质子传递反应为基础的 一种滴定分析法。沉淀滴定法:是以沉淀反应为基础的一种 滴定分析法。络合滴定法:是以络合反应为基础的一种 滴定分析法。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,滴定分析法分类:,.,12,重量分析法(Gravimetry):,是通过化学反应及一系列操作步骤使试样中的待测组分转化为另一种化学组成恒定的化合物,再称量该化合物的质量,从而计算出待测组分的含量。,.,13,2仪器分析法(Instrumental Analysis),以物质的物理或物理化学性质为基础建立起来的分析方法。常用的仪器分析法可分为以下几类:光化学分析,电化学分析,色谱分析等。,仪器分析的相
6、关内容是我们下学期要学习的课程内容。,.,14,1.2.4 按试样用量和操作方法分类常量分析(macro analysis) 0.1 克 10 毫升 半微量分析(semi-macoro analysis) 0.01-0.1 克 1-10 毫升 微量分析(micro analysis) 0.1-10 毫克 0.01-1 毫升 超微量分析 0. 1 毫克 0.01 毫升,1.2.5 按所分析的组分在试样中的相对含量 (含量高低)分类,常量组分分析(主量分析)macro component analysis 1% 微量组分分析 (次主量分析)micor component analysis 0.01
7、% 1% 痕量组分分析 (痕量分析)trace component analysis 0.01%,.,15,1.2.6 例行分析和仲裁分析,例行分析:一般分析实验室对日常生产流程中 的产品质量指标进行检查控制的分析;仲裁分析:不同企业部门间对产品质量和分析 结果由争议时,请权威的分析测试部门 进行裁判时的分析,.,16,1.2.7 分析方法的选择,对分析方法的选择通常应考虑以下几个方面: a.测定的具体要求,待测组分及其含量范围,欲测组分的性质; b.共存组分的信息及其对测定想影响,合适的分离富集方法,分析方法的选择性; c.对测定准确度、灵敏度的要求与对策; d.现有条件、测定成本及完成测定
8、的时间要求等。 在此基础上,对各种分析方法的灵敏度、检出限、选择性、标准偏差、置信概率等因素进行综合考虑和评价,查阅有关文献,拟定相关方案并进行条件试验,借助标准样检测方法的实际准确度与精密度,再进行试样的分析并对分析结果进行统计处理。,.,17,1.3 分析化学发展简史与发展趋势,1.3.1 分析化学发展简史 追述分析化学产生的确切时间已无法考证,但据记载,应当在炼金术前后已有分析化学的萌芽。根据化学家在化学史上的作用,一般认定波义耳是定性分析的创始人,定量分析则是从贝格曼开始的。,.,18,分析化学发展简史,分析化学定性发展史始于波义耳(1627-1691年)英国化学家和物理学家,他首次给
9、化学元素提出了科学的定义,为人们研究物质的组成指明了方向。1821年德国化学家汉立希(1773-1852年)提出了选择一定量的试剂区分溶液中不同性质的元素,这个方法已有了定性分析系统化的萌芽;,.,19,分析化学发展简史,1829年德国化学家罗塞进一步提出阴离子系统定性分析法,并提出了使用缓冲溶液和络合掩蔽剂的办法。1841年经德国化学家伏累森纽斯(1818-1897年)修改,把常见的金属氧化物分成六个族,并以定性化学分析导论教科书的形式出版,使系统分析方法得到广泛采用。后来美国分析化学家诺艾斯进一步改进使系统分析趋于完善,一直沿用至今。,.,20,分析化学发展简史,分析化学定量发展史则是从贝
10、格曼,从他制定了湿法分析矿物详细的步骤开始,他所倡导的一些反应直到现在仍在分析化学中保留。而创建酸碱滴定法的则是法国人日夫鲁瓦;氧化还原滴定法始于18世纪末,1795年由法国人德克劳西以靛蓝的硫酸溶液滴定次氯酸,至溶液颜色变绿为止,是最早的氧化还原法。,.,21,1826年比拉狄厄制得碘化钠,滴定次氯酸钙,用淀粉做指示剂,这是碘量法的首次应用。19世纪40年代后,又发展出高锰酸钾氧化还原滴定法、重铬酸钾滴定法等多种容量分析方法。,分析化学发展简史,.,22,分析化学发展简史,在定量分析中重量法采用的也比较早,1823年已经能生产出精密的分析天平,灵敏度可达0.5毫克。1846年伏累森纽斯的定量
11、分析教程对定量分析作了全面的总结,基本达到我们现在的水平。,.,23,分析化学发展简史,近些年来,分析化学学科正在经历着重大的变革,从与分析化学的发展历程来看,可将其概括为50年代仪器化、60年代电子化、70年代计算机化、80年代智能化、90年代信息化,21世纪必将是仿生化和进一步智能化的时代。总体说来,分析化学的发展方向是向着高灵敏度(分子、原子水平)、高选择性、快速、自动、简便、经济、分析仪器自动化、数学化和计算机化发展,并向智能化、仿生化纵深发展。,.,24,分析化学发展历史,分析化学创立阶段:16401840年之间第一次变革:20世纪,2030年代 溶液四大平衡理论的建立,分析化学 由
12、 技术 科学第二次变革: 20世纪, 4060年代 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20世纪70年代末至今提供组成、结构、含量、分布、形态等全面信息, 成为当代最富活力的学科之一,.,25, 1.3.2分析化学的发展趋势Perspectives of analytical chemistry,1.由分析对象来看,2.由分析对象的数量级来看,3.由分析自动化程度来看,.,26,分析化学主要发展趋向,1.新原理2.新技术3.新仪器 4.生物分析5.环境分析 6.过程分析7.表面分析8.大分子表征9.化学图象10.无损分析11.单细胞分析12.单分子单聚集体分析,
13、.,27,13.固定化14.传感器15.定性16.教育17.活体分析18.实时分析19.原位分析20.在线分析21.化学计量学22.自动化23.微型化24接口: 分离技术 仪器和计算机 联用技术 其它科技领域,.,28,.,29,1.4 分析化学参考文献,P4-8,自己下去看看,.,30,1 采样(sampling) 要使样品具有代表性 要注意: 1.避免损失 2.避免不均匀; 3.保存完好; 4.足够的量以保证分析的进行。,1.5 分析化学过程及分析结果的表示General procedures for quantitative analysis,1.5.1 定量分析工作的一般步骤,.,31
14、,2 试样分解试样预处理,目的是利用有效的手段将样品处理成便于分 析的待测样品;与待测样品有关的因素: 1. 分析方法(常量、微量); 2.物态与相(多相、均相、固态、液态、气态); 3.待测成分在样品中的含量(针对不同的分析方法)。试样处理方法的原则: 1.利用样品化学、物理性质的不同; 2.适应测定方法和要求的不同。 3.必要时要进行样品的分离与富集。,.,32,3 分离和测定方法选择,1.分析体系和分析方法的选择: 要满足对被测组分的性质、含量、结 果的准确度的要求。2.确定保证分析结果准确的措施(方案、方式、条件): 需要利用各种物理与化学性质。3.实验数据的正确、有效记录: 与所选定
15、的方法和使用的仪器有关。,.,33,1.5.2 定量分析结果的表示,1、待测组分的化学表示形式 分析结果常常以待测组分实际存在形式的含量表示。如果待测组分的实际存在形式不清楚,则分析结果最好以氧化物或元素形式的含量表示。2、待测组分含量的表示方法固体试样 质量分数:WB= m B /ms 当待测试样含量非常低时: 用gg -1 (或10 -6) ; ngg -1 (或10 -9) ; pgg -1 (或10 -12)表示,.,34,液体试样 物质的量浓度:molL -1 ; 质量摩尔浓度: molKg -1 ; 质量分数: 体积分数: 摩尔分数: 质量浓度: mgL -1 ; gL -1或gm
16、L -1 ; ngmL -1 ; pgmL -1 ; 气体试样 常以体积分数表示气体试样中的常量或微量组分的含量。,.,35,1.6 滴定分析法概述 1.6.1 滴定分析法特点,1.滴定分析法 使用滴定管将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液)滴加到待测物的溶液中,直到待测组分恰好完全反应为止,然后根据标准溶液的浓度和所消耗的体积,算出待测组分的含量。,.,36,2.滴定分析基本术语,滴定(Titration):滴加标准溶液的操作过程。化学计量点(Stoichiometric point):滴加标准溶液与待测组分恰好完全反应之点。指示剂(Indicator):滴定分析中能发生颜色改变而指示终点
17、的试剂。终点(End point):指示剂变色之点。终点误差(Error of end point) :实际分析操作中指示剂变色点与化学计量点之间的差别。,.,37,3. 滴定分析法特点,简便、快速,适于常量分析准确度高, Er 可达0.1%.应用广泛,.,38,4. 滴定分析法的分类,酸碱滴定法:是以质子传递反应为基础的一种滴定分析法。酸滴定碱B- : H+B- HB,以化学反应为为基础的分析方法,称为化学分析法(chemical analysis),包括重量分析法和滴定分析法. 滴定分析法按照所利用的化学反应类型不同,可分为下列四种,.,39,沉淀滴定法: 是以沉淀反应为基础的一种滴定分析
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