1、1,分析化学基础知识 (化学基础),光明乳业 杜凌 ,2,前言 第一节 溶液 第二节 电解质溶液 第三节 氨基酸和蛋白质 第四节 碳水化合物 第五节 酯和脂,3,前言,分析化学 是研究物质的化学组成和分析方法及有关理论的一门学科。它包括定性分析和定量分析两类。常在 、和 中广泛利用。按分析方法来分:分析化学与分为 化学分析法 和 仪器分析法 。以 化学反应 为基础的分析方法称为化学分析法，又可划分为称量分析法和容量分析法,食品工业,冶金工业,化学工业,4,前言,定性分析 是鉴定物质用哪些元素和离子组成，对于有机物需要确定其官能团及分子结构。定量分析 是测定物质中各组成成分的含量。比如食品工业中
2、的原料分析，中间产品的控制分析、终产品的质量检验。,5,第一节 溶液,一、概念二、溶液的浓度三、溶液的稀释和浓度的换算四、溶液的类型,6,一、概念,7,公式一,物质的量(n)、物质的质量(m)和摩尔(M)三者之间的关系用公式表示：,8,什么是阿伏加德罗常数？,1mol 实验测得0.012kg的12C里包含了6.021023个 碳原子数， 这个数值称为 。由6.021023个粒子所构成的物质的量，就是1mol。,1mol的任何物质都包含有6.021023个粒子。 物质的量(n)相等的任何物质，它们所含的粒子数目一定是相同的。,阿伏加德罗常数,9,2mol的氧原子与2mol的氢原子所包含的分子个数
3、相等。 （ ）物质的量反应了粒子数目的多少2g氧原子与2g氢原子所包含的分子个数相等。 ( ) 质量与粒子数目无直接关系,例1 判断题,10,例题2,90g水相当于多少摩尔的水分子？,11,例题 3,2.5mol的氢氧化钠的质量是多少？,12,二、溶液的浓度,溶液的表示方法有两类：质量分数wB 物质的量浓度C,13,什么是质量分数？（公式二）,物质B的质量与混合物的质量之比，用 表示。,14,例题 4,将35g葡萄糖溶解于65g水中，求该溶液中葡萄糖的质量分数。答案：0.35或35%，无单位！因为构成比值的分子和分母都是质量，且同单位，因此质量分数是一个纯数值，无单位。,15,什么是物质的量浓
4、度？（公式三）,物质的量浓度：物质的量浓度：物质的量除以混合物的体积，用C(mol/l)表示。,16,在实际的实验中，经常会用到溶液的稀释，因此了解浓度的换算非常重要。有时候，已知溶液的质量分数，但不知道混合物的质量，如我们知道溶液的密度和体积，也是可以计算解答的。,17,例题 5,已知浓硫酸的密度为1.84g/ml，其质量分数为95%，求每升浓硫酸中硫酸的物质的量及溶液的浓度。,18,例5 解答,19,例题 6,欲配制0.0200mol/l重铬酸钾标准溶液250ml，应取重铬酸钾多少g？,20,例6 解答,21,三、溶液的稀释和浓度的换算,溶液的稀释在溶液中加入溶剂，体积增大而浓度变小的过程
5、。溶液在稀释前后溶质的量不变 即：稀释前溶质的量 = 稀释后溶质的量 也就是：,22, 注意： C1和C2必须采用同一浓度单位表示法 V1和V2必须采用同一体积单位表示法,23,欲配制0.2mol/l的盐酸溶液1000ml，应取12mol/l浓盐酸多少ml？,例题 7,24,十字交叉法,凡涉及两个组分量，具有一个平均值的题型可采用“十字交叉法”求解。,25,例7用十字交叉法来做,相当于用浓度为0mol/l的水和高浓度12mol/l的盐酸稀释得到1000ml 、浓度为0.2mol/l盐酸溶液。,12,0,0.2,0.2,11.8,26,四、溶液有类型,(一)溶液的分类 物质被分散成细小的粒子，分
6、布在另一种物质里，所得到的体系是 。 物质 的程度不同，其 也不同。根据分散质粒子的大小不同，分散系可分为三类。,分散系,被分散,粒子大小,27,三类分散系,溶液(或真溶液): 粒子直径10-7m ，如悬浮液， 乳状液， 泡沫， 粉尘等。 与胶体有许多共同特性。,28,29,三类分散系,分子或离子分散系（真溶液）这类分散系就是我们平常所讲的溶液。在真溶液里，分散质又叫做溶质，分散剂又叫做溶剂。胶体分散系(胶体溶液) 粗分散系,30,布朗运动分散相粒子的布朗运动是胶体粒子受 重力 影响而不下沉的原因 丁铎尔现象这种现象可区别 真 溶液和 胶体 溶液。 电泳现象 胶体溶液 特有 的现象。 稳定性和
7、凝聚,胶体分散系,31,布朗运动:用分子运动论的观点，研究胶体粒子的无规则运动以及由此而产生的扩散，渗透等现象，研究胶粒在重力场作用下，粒子浓度随高度的变化规律。 布朗(Brown)运动: 溶胶中的分散相粒子的不停息的和无规则的运动。这种现象是植物学家(Brown)于1827年首先从水中悬浮花粉的运动中观察到的。用超显微镜可以观察布朗运动。,分散介质分子处于无规则的热运动状态，从各个方向不断撞击分散相粒子。 布朗运动是分子热运动的必然结果，是胶体粒子的热运动。,布朗运动,32,丁铎尔现象,由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性， 当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统， 可发生散射
8、现象丁铎尔现象。,丁铎尔现象的实质是光的散射作用,33,丁达尔效应（实际）,34,电泳现象,电泳: (electrophonesis) :在外电场作用下， 胶体粒子在分散介质中定向移动的现象。电泳现象表明胶体粒子是带电的。图中Fe(OH)3 溶胶在电场作用下向阴极方向移动， 证明Fe(OH)3的胶体粒子是带 正 电荷的。,35,稳定性和凝聚,凝聚：使胶体粒子成大的颗粒的过程。 聚沉: 胶液溶胶中分散相微粒互相聚结构， 颗粒变大， 进而发生沉淀的现象。 加热， 辐射或加入电解质皆可导致溶胶的聚沉。,三种溶胶聚沉。 (左)Al(OH)3; (中)Fe(OH)3; (右)Cu(OH)2,36,3.
9、粗分散系,3.1 悬浊液：固体的小颗粒分散在液体中所形成的粗分散系，叫做悬浊液。如泥浆水。3.2 乳浊液：液体的微小珠滴分散在互不相溶的另一种液体中，所形成的粗分散系叫做乳浊液。如牛奶。,37,3.1悬浊液,悬浮液(或悬浮体): 将不溶性固体粒子分散在液体中所形成的粗分散系统。分散相粒子线度大于1000nm, 比憎液溶胶分散相粒子大得多, 因此不存在布朗运动, 不可能产生扩散及渗透现象, 而易于沉降析出。悬浮液的散射光强度也十分微弱。粒度分布: 大多数悬浮液都是大小不等的粒子所构成的多级分散系统, 在生产及科研中需了解粒子大小的分布情况。测定粒度分布的最常用方法是沉降分析。,38,3.2.1概
10、念 乳状液: 由两种不互溶或部分互溶的液体所形成的粗分散系统。如牛奶，含水石油，炼油厂的废水，乳化农药等。乳化作用: 油水互不相溶，只有加入乳化剂才能得到比较稳定的乳状液，乳化剂的这种作用称为乳化作用。常用的乳化剂多为表面活性剂，某些固体也能起乳化作用。乳状液的类型 水包油型， 微小油滴分散在水中， 符号O/W。 油包水型， 微小水滴分散在油中， 符号W/O。 复乳型。微小水滴分散在油中，再分散在水中W/O/W。,3.2 乳浊液,39,3.2.2鉴别乳状液的类型的方法: 染色法 在乳状液中加入少许油溶性或水溶性的染料， 在显微镜下观察是内相还是外相被染色。 稀释法 取少量乳状液滴入水中或油中，
11、 若乳状液能在水中稀释即为O/W型; 在油中稀释则为W/O型。 导电法 未加离子型乳化剂时， O/W型导电性比W/O强。,40,3.2.3乳状液的稳定 (1) 降低界面张力 乳浊液中存在大面积的液-液界面。加入少量表面活性剂在两相界面产生正吸附， 能显著降低的液-液界面的界面张力，使系统的表面吉布斯函数降低，稳定性增加。另外，长碳链表面活性剂吸附在两相之间的界面上，形成一定机械强度的乳化剂膜，也使得乳状液稳定性增加。,41,(2)形成定向楔的界面 乳化剂的亲水端和憎水端的截面积常大小不等。 它吸附在油-水界面上时， 常呈现“大头”朝外， “小头”朝里的构型， 使分散相液滴的面积最小， 界面吉布
12、斯函数最低， 且界面膜更牢固。,“大头”朝外形成两种类型的乳状液,若亲水基是“大头”， 则亲水基朝外形成水包油型乳浊液， 如K， Na等碱金属皂类。 但一价的银肥皂例外。 若憎水基是“大头”， 则憎水基朝外形成油包水型乳浊液， 如Ca， Mg， Zn等两价金属皂类。,42,(3)形成扩散双电层 乳化剂负离子定向吸附在油-水界面上， 带电的一端指向水， 反离子则呈扩散状分布， 形成扩散双电层， 它一般具有较大的热力学电势及较厚的双电层， 使乳状液处于较稳定的状态。 (4)界面膜的稳定作用 乳化过程也是分散相液滴表面的成膜过程， 界面膜的厚度， 特别是强度和韧性， 对乳状液的稳定性起着举足轻重的作
13、用。 (5)固体粉末的稳定作用,43,3.2.4乳状液的去乳化 破乳或去乳化作用: 使乳状液破坏的过程。 破乳过程: 分散相的微小液滴首先絮凝成团， 但这时仍未完全失去原来各自的独立性; 分散相凝聚成更大的液滴， 在重力场作用下自动分层。 破乳方法: 用不能形成牢固膜的表面活性物质代替原来的乳化剂; 加入某些能与乳化剂发生化学反应的物质， 消除乳化剂的保护作用。 加入类型相反的乳化剂也可达到破乳的目的 此外， 加热， 加入高价电解质， 加强搅拌， 离心分离， 以及电泳法等皆可加速分散相的聚结， 达到破乳的目的。,44,补充：第四种溶液类型,4.高分子化合物溶液对于高分子溶液来说, 加入 少量
14、电解质, 它的稳定性并 不 会受到影响, 到了等电点也不会聚沉, 直到加入更多电解质, 才能使它发生聚沉. 高分子溶液的这种聚沉现象称为 盐析 。 发生盐析作用的主要原因是 去水化 。,45,第两节 电解质溶液,一、电解质所谓电解质，就是溶液有能够自由移动的离子存在，不同溶液的导电能力有所差异，说明电解质能导电。溶液导电性强弱不同，说明在溶液里所含离子的多少不同。电解质可分为 强电解质 和 弱电解质 。,46,强电解质：水溶液里几乎能 完全 电离成离子，溶液里几乎没有分子存在。 强酸、强碱及其大部分盐都是强电解质。 用离子方程式表示：HCl = H+ + Cl- NaCl = Na+ + Cl
15、-,弱电解质：水溶液里只有 部分电离的电解质叫做弱电解质，如醋酸和氨水。 弱酸弱碱及其盐都是弱电解质。弱电解质的电离是可逆的。 用离子方程式表示：HAc H+Ac- NH3H2O NH4+ + OH-,47,二、离子反应,1.离子反应和离子方程式电解质在溶液里电离成能 自由移动 的离子，因此电解质在溶液里的反应是离子反应。化学反应方程式： NaCl + AgNO3 = AgCl+ NaNO3离子反应方程式： Na+ +Cl- + Ag+ + NO3- = AgCl+ Na+ + NO3- Cl- + Ag+ = AgCl,48,2.离子反应发生的条件： 发生离子反应需满足哪些条件呢？ 生成沉淀
16、：Ag+ + Cl- = AgCl 生成气体：2H+ + CO32- = H2O + CO2 生成难电离的反应：H+ + OH- = H2O离子反应方程式中单质、气体、沉淀、水和其它难电离的物质，不能写成离子。,49,三、弱电解质的电离平衡,1.电离平衡：HAc H+ + Ac- 在醋酸开始电离时，主要是醋酸分子的电离，正过程速度较大。随着醋酸分子的电离，溶液里醋酸分子的浓度不断减少，而H+和Ac-浓度不断增加，当逆过程速度相等时，溶液里HAc 、 H+和Ac- 浓度不再改变，体系处于平衡状态。这种状态就称为电离平衡。,50,2. 同离子效应：在弱电解质中加入和弱电解质相同离子的强电解质，使弱
17、电解质的电离度减小的现象，就称为同离子效应。同离子效应常应用于调节溶液pH值。,51,例：下列物质水溶液呈酸性的是（ ）。 A NaCl B KAc C NH4Cl D NH3H2O,选择 C,52,四、水的电离和溶液的pH值,(一)水的电离： 用精密仪器测定，发现水有微弱的导电性。这说明水是一种极弱的电解质。实验测得：25，1L纯水有10-7mol水分子电离，水的离子积常数Kw=H+OH-= 10-7 10-7 =10-14。 任何一种稀溶液中H+和OH-的乘积都是一个常数，即10-14。,53,(二)溶液的酸碱性和pH值 1.常温下纯水的H+和OH-相等，都是10-7mol/L,所以纯水是
18、中性的。在纯水中加酸，由于H+的同离子效应，反应向左移动：H2O H+ + OH- 反之，在纯水中加入碱，会怎么样，请大家课后思考一下。,54,由此可见，溶液的酸碱性与H+和OH-的关系表示如下： 中性溶液：H+=OH-= 10-7 mol/l 酸性溶液：H+10-7 mol/l OH- 碱性溶液：H+10-7 mol/l OH- 无论是酸性溶液，还是碱性溶液，却同时H+和OH-。,55,2.当H+很小时，用H+表示酸碱性就很不方便，因此通常用pH值 表示溶液的酸碱性。pH= -lgH+ 例：如果H+= 10-7 mol/l，那么pH= -lgH+= -lg10-7 = 7如果H+= 10-3
19、 mol/l，那么 pH= -lgH+= -lg10-3 = 3如果OH-= 10-5 mol/l，那么pH= -lgH+= -lg(10-14/ 10-5)= 9,56,溶液的酸碱性与pH值的关系：中性溶液pH=7，酸性溶液pH7除pH值外，我们有时还用pOH表示酸碱度，但无论酸性多强或碱性多强，pH + pOH=14,57,例题 8,浓盐酸溶液，浓度10mol/l，求pH和pOH值。,58,五、酸碱指示剂和酸碱滴定,(一)测定溶液pH值的方法很多，通常用酸碱指示剂、pH试纸、pH计。 pH试纸是用多种指示剂的混合液制成，在不同pH值条件下显示不同颜色，与标准色板比较，可知溶液的pH值。 精
20、确测定pH值，需用pH计测定。 酸碱指示剂是一种有机弱酸或弱碱，溶液中pH的改变会引起指示剂分子结构的改变，从而发生颜色的变化。每一种指示剂有一定的变色范围。 几种常见的指示剂及其变色范围，教材上有这些内容，请大家仔细看，记牢。,59,(二)酸碱滴定,酸碱滴定的基础是中和反应。通常可用已知浓度的酸溶液来测定碱溶液的浓度。酸碱反应完全的这一点，称为化学计量点，也称等当点。在等当点时，反应往往没有明显外部特征，因此，通常老师在待测溶液中加入指示剂(如甲基橙)，利用指示剂颜色的突变来判断等当点的到达。但指示剂本身是一种弱有机酸或弱有机碱，它在变色时要消耗一定量的酸或碱，为了减小实验误差，指示剂的用量
21、不宜过多，否则会影响滴定的准确性。,60,例题 9,中和20.00ml盐酸，用去C(NaOH)为0.2010mol/l的NaOH溶液10.05ml，求该HCl的浓度。,61,六、缓冲溶液,纯水的pH值为7，如在纯水中加入少量的酸或碱，pH就会有显著的变化。但是，在1L含有醋酸及醋酸钠各为0.1mol/l的混合溶液中，同样加入少量盐酸或氢氧化钠溶液，则 pH值几乎不变 。这种含有弱酸(或弱碱)及其盐的溶液叫做 缓冲溶液 。缓冲溶液在一定范围内能使原来的pH值不因外来的少量酸或少量碱而发生显著变化。,62,A.弱酸和它的弱酸盐：HAc - NaAc B.弱碱和它的弱碱盐：NH3H20 - NH4C
22、l C.多元酸式盐和其对应的次级盐：NaH2PO4 Na2HPO4, NaHCO3 Na2CO3常用的缓冲溶液的pH值范围及配制方法可以从手册中查到。需注意的是每一种缓冲，只能在一定的pH值范围内起缓冲作用。,缓冲溶液的类型,63,第三节 氨基酸和蛋白质,一、结构与性质构成蛋白质的氨基酸主要是其中的20多种，除脯氨酸和羟脯氨酸外，其余构成蛋白质的氨基酸都是氨基位于羧基相邻的-碳原子上的-氨基酸，具有通式： COOHR C HNH2,64,从结构来看，它们具有的性质,氨基酸一般溶于水，不溶或微溶于乙醇，不溶于乙醚。所有氨基酸都溶于强酸和强碱的溶液中。 性质两性性质：氨基酸分子中含有氨基和羟基，因
23、此它既能像酸一样解离，也能像碱一样解离。,65,与甲醛作用：用标准碱液滴定它的羧基时，在一般的酚酞等指示剂所指示的终点处，氨基酸所结合的H+实际上未被完全中和。但用甲醛处理氨基酸，H+可完全被中和出来，因而可用酚酞作指示剂，用碱滴定。生产酱油等氨基酸态氮的测定就是利用氨基酸的这一性质来检测。 与亚硝酸的作用:氨基酸与亚硝酸作用生成相应的羟基酸，同时放出氮气。因为1个氨基定量地产生1分子氮，利用这一反应可以测定氨基酸的含量，称为樊氏氨基酸测定法,66,二、分子组成及性质,分子组成和结构蛋白质含有 C、H、O、N 等元素，大多数还会有S，一些有P，少数会有金属之类。蛋白质中的平均含氮量为16%。因
24、而通过凯氏定氮法定量蛋白质时将的氮的数值乘以6.25（100/16），这里的6.25称为换算系数，用K表示，不同的食物的K值也不同：如乳制品的K值为6.38，小麦粉为5.7，大豆制品为6.0。,67,性质 蛋白质灼烧：分解，并有臭味气味生成。 某些蛋白质能溶于冷水，成胶体溶液。 有致热变性现象，反应不可逆。,68,蛋白质的质量评价（了解）,氨基酸评分 消化率 生物学价值 蛋白质的净利用率,69,第四节 碳水化合物,碳水化合物又称糖类化合物。 主要包括单糖、双糖和多糖等。糖是人体的主要供能物质，由碳氢氧三种元素组成，最终的代谢产物是CO2和水。,70,单糖：不能水解的糖，主要是6碳糖。 双糖：可
25、被水解成2个单糖的糖。 多糖：是水解时能生成许多分子单糖的糖类，可看作是许多单糖分子脱水综合的产物。,71,72,还原糖可与Ag2O发生银镜反应，生成Ag，也可与氢氧化铜反应，生成红色的氧化亚铜。,73,补充：淀粉,淀粉和碘作用呈现蓝紫色的反应常用于碘或淀粉的检验。 粘性大是由于含支链淀粉较多。,74,补充：纤维系,纤维素：存在于植物体内，是构成植物细胞壁的主要成分，是植物体的支撑物质。在棉花中的质量分数约为9295%，木材中约50%，蔬菜中也含有较多的纤维素。 纤维素为白色物质，性质稳定，不溶于水及有机溶剂，在稀酸、稀碱中不能水解，在高温下能 浓硫酸水争，最终产物是-葡萄糖。,75,第五节
26、酯和脂,酯是由羧酸和醇反应脱水而生成的化合物。 低级的酯为无色有香味的液体，如乙酸乙酯有苹果香味。 高级的酯为蜡状固体。,76,脂类的定义,定义：脂肪(fats)和类脂 (lipoids)的总称。 脂肪：中性甘油酯，每个脂肪分子是由一个甘油分子和三个脂肪酸化合而成类脂: 磷脂、糖脂和固醇类等。 正常人按体重计算含脂类1419，肥胖人群可达30以上。,77,脂肪的生理功能,供能与储能，9kcal/g（人在休息时大约60的能量来自于脂肪） 构成组织细胞（细胞膜） 必需脂肪酸来源 提供和促进脂溶性维生素吸收 维持体温，保护脏器 改善食物感官，饱腹作用,78,(1) 脂肪酸的基本构成为： CH3CH2
27、nCOOH， (2) 脂肪酸的分类（按饱和度）饱和脂肪酸(SFA)单不饱和脂肪酸（MUFA）多不饱和脂肪酸（PUFA）,79,饱和脂肪酸不含双键 不饱和脂肪酸含有多个双键(单不饱和脂肪只含一个双键,多不饱和脂肪含有两个或更多双键)食物的脂肪大多以这三种脂肪按不同比例构成.一般来说,在室温下, 饱和脂肪会凝固, 单不饱和脂肪和多不饱和脂肪往往呈液态.,80,各种油脂的脂肪酸百分比(%),http:/www.O *营养成份表,81,2.按碳链长度短链脂肪酸，SCFA：2-6碳中链脂肪酸，MCFA：8-10碳长链脂肪酸，LCFA：12碳以上长链多不饱和脂肪酸，LCPUFA： 20碳5烯酸：EPA，2
28、2碳6烯酸：DHA,82,3.第一个双键位置n-3系脂肪酸：甲基端第三个碳原子n-6系脂肪酸：甲基端第六个碳原子n-9系脂肪酸：甲基端第九个碳原子CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH1 2 3 4 5 6 7 8,83,不饱和脂肪酸PUFA包括n-3和n-6两个系列n-3系列:-亚麻酸 (C18:3)DHA(C22:6)EPA(C20:5) n-6系列:亚油酸 (C18:2) -亚麻酸 (C18:3)花生四烯酸(C20:4),84,从营养学角度可分为： 必需脂肪酸，EFA 非必需脂肪酸，NEFA,85,必需脂肪酸（EFA）定义： 人体不能合成，必须由膳食提供。种类：亚油酸，C18：2，n-6系a-亚麻酸，C18：3，n-3系,86,油脂的性质：,油脂的性质：易溶于乙醚、氯仿、四氯化碳等有机溶剂中，密度为0.900.95g/cm3，比水轻。 主要的化学性质水解和皂化加成反应氧化与酸败,87,光明乳业 杜凌 ,
