1、1,分 析 化 学 Analytical Chemistry,欢迎你,2,教师联系方式 冉国芳 rangf163,com,办公室：化学实验楼617（武昌校区）Tel：13545888679,3,教学要求与安排,1. 学时: 讲课64h 期末考2h 2. 成绩评定:平时（含作业）30% 期末70% 3. 学习方法: 预习、听讲、复习、做作业；课堂讨论；答疑（时间？）,4,教材,1. 武汉大学编（第五版）. 分析化学 (第五版). 高等教育出版. 2.武汉大学编. 分析化学例题与习题 高等教育出版. （参考教材）. 3. D.A.Skoog. Analytical Chemistry (8th e
2、d), Fort worth:Saunders College Pub., 2004. (双语教学班必备),5,主要参考书,1. RKellner等编，李克安,金钦汉等译. 分析化学，北京大学出版社，2001. 2. 梁文平，庄乾坤主编. 分析化学的明天，科学出版社，2003. 3. 张锡瑜等编著. 化学分析原理，科学出版社，2000. 4. D. C. Harris. Quantitative Chemical Analysis（5th ed), New York : W.H. Freeman, 1999. 5. 北京大学化学系分析化学教学组. 基础分析化学实验(第二版), 北京大学出版社,
3、 1998.,6,第1章 分析化学概论,1.1 分析化学的任务和作用1.2 定量分析过程1.3 定量分析方法1.4 滴定分析法概述,7,1.1 分析化学的任务与作用,分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的信息科学。 原子量的准确测定、工农业生产的发展、生态环境的保护、生命过程的控制等都离不开分析化学.,8,基因组计划、蛋白组计划等的实现纳米技术的发展和应用人类在分子水平上认识世界生态环境保护检测和发现污染源早期诊断疾病保证人类健康兴奋剂的检测原子量的准确测定生命过程的控制工农业生产的发展,分析化学已成为21世纪生命科学和纳米 科技发展的关键,9,社
4、会科学、考古学 人类学和法医学,10,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,11,20世纪以来分析化学的主要变革,12,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,13,环境保护与分析化学,1. 碘盐：黑龙江省集贤村,1000多人.约200个傻子,引用水、土壤严重缺碘所致。 2. 绿地毯的秘密钼：新
5、西兰某牧场，钼矿场矿工往返的路上三叶草碧绿繁茂，生机勃勃。钼参与两种酶的反应：将硝酸根离子还原为铵离子，利于植物合成氨基酸；参与合成“钼铁蛋白”，与氮分子结合生成氨。 3. 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。 4. 莫名其妙的自燃硫： 经地质学家考察，开采硫磺矿，硫磺粉尘与空气接触极易燃烧，形成“鬼火”。,14,5,数据分析 Data Analysis,1,2,4,3,6,样品制备 Sample Preparation,样品采集 Sampling,样品
6、测定 Sample Analysis,问题提出 Formulation Question,结果报告 Writing Reports,1.2定量分析过程,15,1.3 定量分析方法,化学分析法 (常量组分)重量分析滴定分析：酸碱、络合、氧化还原、沉淀仪器分析法 (微量组分)光化学：紫外-可见、红外、荧光、磷光、激光拉曼、核磁共振、原子发射、原子吸收电化学：电位、电导、库仑、安培、极谱色谱法：柱、纸、薄层、GC、HPLC、CE其他： 质谱、电子能谱、活化分析、免疫分析,16,按试样量大小分 方法 固体试样质量(mg) 液体试样体积(mL) 常量 100 10 半微量 10100 110微量 10
7、1,按待测组分含量分常量组分 (1%)微量组分 (0.01-1%)痕量组分 (0.01%),17,1.4 滴定分析法概述,1.4.1 方法介绍2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3,化学计量点(sp) 滴定终点(ep) 指示剂（In) 终点误差(Et ),18,1.4.2 滴定分析对反应的要求和滴定方式,置换滴定：用K2Cr2O7标定Na2S2O3(KI),KMnO4,1. 按一定的反应式定量进行(99.9%以上) 2. 快(或可加热、催化剂) 3. 有适当的方法确定终点(指示剂),返滴定: Al+EDTA(过量)、,CaCO3+HCl(过量),19,1.4.3 基准物质和标准溶液,标
8、准溶液: 具有准确浓度的溶液 1. 直接配制：K2Cr2O7、KBrO3 2. 标定法配制：NaOH、HCl、EDTA、KMnO4、I3-,基准物质：用以直接配制标准溶液或标定溶液浓度的物质1. 组成与化学式相符( H2C2O42H2O、NaCl );2. 试剂纯度 99.9% ;3. 稳定( Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）,20,实验室常用试剂分类,级别 1级 2级 3级 生化试剂 中文名 优级纯 分析纯 化学纯 英文标志 GR AR CP BR 标签颜色 绿 红 蓝 咖啡色,注意标准试剂、高纯试剂、专用试剂的区别,21,1.4.4 滴定分析中的体积测量,常用容量分析仪器:容量
9、瓶(量入式) 移液管(量出式)滴定管(量出式),校准方法:1. 绝对校准2. 相对校准: 移液管与容量瓶,22,常用滴定分析仪器,23,讨论问题： 如何准确量取100.0 mL溶液？ 是否可以用别人的滴定管放溶液到自己的滴定管中，以求校正自己的滴定管? 移液管尖处的液体是否可吹出?,24,1.4.5 滴定分析计算,国际单位制（SI）的基本单位（7个）：,长度(l) 米( m) 质量(m) 千克（kg） 时间(t) 秒(s) 电流强度(i) 安培(A) 热力学温度单位(T) 开尔文(K) 物质的量(n) 摩尔(mol) 光强度单位 (I) 坎德拉(cd),物理量符号为斜体, 单位符号为正体,25
10、,分析化学中常用的量和单位,物质的量: n (mol、 mmol) 摩尔质量: M (gmol-1) 物质的量浓度: c (molL-1) 质量: m (g、mg) 体积: V (L、mL) 质量分数: w (%) 质量浓度: (gmL-1 、mgmL-1) 相对分子量: Mr 相对原子量: Ar,必须指明 基本单元,26,A. 标准溶液的配制,标定法： 稀释后标定(NaOH、HCl)n1=n2 c1V1= c2V2,直接法： 用基准物质直接配制(K2Cr2O7)准确称量并配成准确体积。,27,例1.1 配制0.02000 molL-1 K2Cr2O7标 准溶液250.0mL,求m = ?,解
11、 m(K2Cr2O7) = nM = cVM= 0.020000.2500294.2 = 1.471 (g),准确称量1.47g(10%) K2Cr2O7基准物质, 于容量瓶中定容, 再计算出其准确浓度：,通常仅需要溶液浓度为0.02 molL-1左右, 做法是:,28,B. 标定及滴定计算 方法一: 等物质的量规则,ZA和ZB分别为A物质和B物质在反应中的得失质子数或得失电子数。,29,例如,H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O,H2SO4 的基本单元: NaOH 的基本单元: NaOH 等物质的量规则:,30,MnO4-的基本单元: Fe2+的基本单元: Fe2+等物
12、质的量规则:,MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O,31,例1.4 以K2Cr2O7为基准物质,采用析出I2的方法标定0.020molL-1Na2S2O3溶液的浓度,需称多少克K2Cr2O7?如何做才能使称量误差不大于0.1%?,n( K2Cr2O7) = n(Na2S2O3),解: Cr2O72-+6I-+14H+ = 2Cr3+3I2+7H2OI2+2S2O32- = 2I-+S4O62-,32,m( K2Cr2O7 ) = n( K2Cr2O7) M( K2Cr2O7) = c(Na2S2O3) V(Na2S2O3) M(K2Cr2O7) =
13、 0.0200.025294.18/6 = 0.025(g) （？）,如何配制才能使称量误差 0.1%?,33,称大样 减少称量误差,准确称取0.25g左右K2Cr2O7于小烧杯中，溶解后定量转移到250mL容量瓶中定容, 用25mL移液管移取3份溶液于锥形瓶中, 分别用Na2S2O3滴定。,34,欲标定0.10 molL-1 NaOH:若用H2C2O42H2O 约0.15g 应称大样若用KHC8H4O4 约0.5g 称小样为好(?),比较“称大样”、“称小样”两种方法的优劣,35,方法二: 换算因数法,36,例1.6,病人血钙的检验：取2.00mL血液，稀释后用(NH4)2C2O4 处理，使
14、Ca2+生成CaC2O4 沉淀，沉淀过滤后溶解于强酸中，然后用,的KMnO4溶液滴定，用去1.20 mL， 试计算此血液中钙的质量浓度 (gL-1).,37,1Ca2+ 1H2C2O4 5H2C2O4 2KMnO4,n(Ca2+)=n(H2C2O4)= n(KMnO4),2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2(g)+8H2O,解:,38,39,A物质的质量分数 (w) 的计算,根据等物质的量规则:,根据换算因数法:,40,第一章小结,1.基本概念: 滴定分析对反应的要求、滴定方式、基准物质、标准溶液 2.滴定分析计算:M(Mr)、 m、n、c、V、w、之间的关系标准溶液的配制与标定: 直接法、标定法滴定剂(nA)与被测物(nB)的关系:等物质的量规则、因数换算,41,习 题,1.3 1.4 1.5 1.9 1.10,
