1、分 析 化 学 Analytical Chemistry 主讲人： 黄 美 华 联系电话：13975211144,Email: ,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； 建立起准确的“量”的概念； 培养思维方法和严谨的科学作风； 掌握科学的实验技能；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”。,课程的内容,分析化学课程内容分为五部分： 分析化学概论（1章） 试样处理（2章） 数据处理与质量保证；（3章） 滴定分析法；（5、6、7、8章） 重量分析法；（9章） 吸光光度法；（10章） 分离与富集方法。（11章）,学习中思考的问题,1 为什么说“量”是分
2、析化学的核心？ 2 四大滴定分析法有何异同点？ 3 比较滴定分析、重量分析和 分光光度法的误差来源。 4 分离与富集法在分析化学中的作用。,参 考 书,1 定量化学分析简明教程（第二版），彭崇慧等，北京大学出版社，1997年9月。 2分析化学，容庆新等，中大出版社，1997年2月。 3 化学分析，邹明珠等，吉林大学出版社，1996年11月。 4分析化学例题与习题，武汉大学化学系编，高等教育出版社，1999年6月。 5 Analytical Chemistry，欧洲化学会分析化学部编，1998年。 6 分析化学有关的研究刊物和杂志。,课前预习 做好课堂笔记 独立完成作业,课 堂 要 求,考 核
3、方 式,总评成绩：100分，其中 平时：20%（包括作业、出勤率、课堂表现等）； 课程考试：80%（闭卷）。,第一章 绪 论,1.1 分析化学定义：分析化学是确定物质的化学组成，测量各组成的含量以及表征物质的化学结构的一门科学。,分析化学的具体任务：,* 定性分析-Qualitative analysis: 鉴定物质由哪些元素、原子团或化合物所组成,* 定量分析-Quantitative analysis: 测定物质中有关的成分的含量,* 结构分析- Structure analysis: 研究物质的分子结构或晶体结构,分析化学的作用：,对化学本身而言：分析化学是化学学科的一个重要分支。,对于
4、科学研究：分析化学是从事科学研究的科学。,对于国民经济：分析化学是工业上的眼睛。,对于国防与公安：武器的研制与案件的侦破都少不了分析化学。,1.2 分析方法的分类根据分析任务、分析对象、测定原理、操作方法和具体要求的不同，分析方法可分为许多种类。1 定性分析、定量分析和结构分析2 无机分析和有机分析3 化学分析和仪器分析4 常量分析、半微量分析和微量分析5 例行分析和仲裁分析 .,2 按分析对象,* 无机分析-Inorganic analysis ，组成无机物的元素种类较多，要求鉴定物质的组成和测定各成分的含量。,* 有机分析-Organic analysis ，组成有机物的元素种类不多，但结
5、构相当复杂，分析的重点是官能团分析和结构分析。,1 按分析任务 定性分析 定量分析 结构分析,3 按测定原理,*化学分析法-Chemical analysis:以物质的化学反应为基础的分析方法。经典分析法，有重量分析法和滴定分析（容量分析）法。,*仪器分析法-Instrumental analysis:以物质的物理和化学性质为基础的分析方法称为物理和物理化学分析法。这类方法需要特殊的仪器。有光学分析法；电化学分析法 ；热分析法；色谱法。,4按取样量的多少常量分析 半微量分析 微量分析方 法 试样质量/ mg 试液体积/mL*常量(Macro)分析 100 10 *半微量(semimicro)
6、10100 110 *微量(micro) 0.110 0.011 *超微量(ultramicro) 0.1 0.01,5 按分析要求 *例行分析- Routine analysis:一般化验室日常生产中的分析。*仲裁分析-Referee analysis:不同单位对分析结果有争论时，请权威的单位进行裁判的分析工作，又叫裁判分析。,1.3 分析化学发展简史及趋势,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，向定量分析迈进了一大步 19世纪：化学方法，鉴定物质的组成和含量的技术,20世纪以来分析化学的主要变革,发展趋势：准测定结果的误差越来越小。微样品用量越来越少。快分析时间越
7、来越短。自分析自动化程度越来越高。,国家自然科学基金分析化学学科“十五”优先资助领域 1. 高选择性的简便、准确、灵敏的分子识别方法 2. 痕量活性物质及自由基在体、原位、实时分析 3. 单细胞、单分子、单原子检测分析 4. 手性化合物的分离分析 5. 多元、多维的联合分离分析及数据处理技术 6. 环境中痕量化学物质的表面、结构与形态分析 7. 生物体内重要化学信息物质的分析 8. 芯片分析化学及分析仪器微型化,1分析过程,数据分析 Data Analysis,样品制备 Sample Preparation,样品采集 Sampling,样品测定 Sample Analysis,问题提出 For
8、mulation Question,结果报告 Writing Reports,1.4 分析化学过程及分析结果的表示,2分析结果的表示方法：,1 待测组分的化学表示形式。,如矿石中的铁，可表示为：Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4等。,表示方法 符号 适应样品,2 待测组分含量的表示方法。,质量百分数 % (m/m) 固体，液体,体积百分数 % (v/v) 液体，气体,质量体积百分数 % (m/v) 液体,当组分含量很低时，还可用mg.L-1,ug. L-1或ppm,ppb等表示。常用单位及换算关系为：,毫克 mg 1mg= 10-3g微克 ug 1ug = 10-6g纳克 ng 1ng =
9、10-9g皮克 pg 1pg = 10-12g百万分之一 ppm 1ppm=10-4% =10-6十亿分之一 ppb 1ppb =10-7% =10-9万亿分之一 ppt 1ppt=10-10% =10-12,单位 符号 换算关系,第二章 试样的采集与制备,1 试样的采集 2 试样的制备 3 试样的分解 4 试样预处理,分析过程,数据分析 Data Analysis,样品制备 Sample Preparation,样品采集 Sampling,样品测定 Sample Analysis,问题提出 Formulation Question,结果报告 Writing Reports,1 取样：根据分析
10、对象是气体、液体、或固体，采用不同的取样方法。,取样要求：代表性。,取样原则：遵循代表性原则随机采样,试样多样化，不均匀试样应选取不同部位进行采样，以保证所采试样的代表性。,1 固体试样,土壤样品: 采集深度0-15cm的表地为试样，按3点式(如：水田出口，入口和中心点)或5点式(两条对角线交叉点和对角线的其它4个等分点)取样。每点采1-2kg，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分等步骤，取粒径小于0.5 mm的样品作分析试样。 沉积物: 用采泥器从表面往下每隔1米取一个试样，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分，取小于0.5 mm的样品作分析试样。 金属试样: 经高温熔炼，比较均匀，钢片可任取。对钢锭和
11、铸铁，钻取几个不同点和深度取样，将钻屑置于冲击钵中捣碎混匀作分析试样。,食品试样,根据试样种类、分析项目和采用的分析方法制定试样的处理步骤。 可用“随机取样”和“缩分”, 防止污染要求更严 预干燥：含水试样干燥至衡重，计算水分 脱脂 对含脂肪高的样品，置于乙醚（100g样品需500ml乙醚）中，静止过夜，除去乙醚层，风干 研磨成细而均匀的分析试样,液体试样一般比较均匀，取样单元可以较少 当物料的量较大时，应从不同的位置和深度分别采样，混合均匀后作为分析试样，以保证它的代表性液体试样采样器多为塑料或玻璃瓶 ，一般情况下两者均可使用。但当要检测试样中的有机物时，宜选用玻璃器皿；而要测定试样中微量的
12、金属元素时，则宜选用塑料取样器，以减少容器吸附和产生微量待测组分的影响,2 液体试样,注意点： 液体试样的化学组成容易发生变化，应立即对其进行测试 应采取适当保存措施，以防止或减少在存放期间试样的变化保存措施有：控制溶液的pH值、加入化学稳定试剂、冷藏和冷冻、避光和密封等。 目的：减缓生物作用、化合物或配合物的水解、氧化还原作用及减少组分的挥发。保存期长短与待测物的稳定性及保存方法有关。下表所示为几种常见的保存方法,根据水种类：天然水（河、湖、海、地下）；用水（引用、工业用、灌溉）；排放水（工业废水、城市污水） 采样多变性：河水上、中、下（大河：左右两岸和中心线；中小河：三等分，距岸1/3处）
13、；湖水-从四周入口、湖心和出口采样；海水-粗分为近岸和远岸；生活污水-与作息时间和季节性食物种类有关；工业废水-与产品和工艺过程及排放时间有关水样的保存和予处理 对于不同测定项目，采用不同目的的保存方法,水样,用泵将气体充入取样容器；采用装有固体吸附剂或过滤器的装置收集；过滤法用于收集气溶胶中的非挥发性组分 固体吸附剂采样：是让一定量气体通过装有吸附剂颗粒的装置，收集非挥发性物质 大气试样，根据被测组分在空气中存在的状态(气态、蒸气或气溶胶)、浓度以及测定方法的灵敏度，可用直接法或浓缩法取样 贮存于大容器(如贮气柜或槽)内的物料，因密度不同可能影响其均匀性时，应在上、中、下等不同处采取部分试样
14、后混匀,3 气体试样,静态气体试样 直接采样，用换气或减压的方法将气体试样直接装入玻璃瓶或塑料瓶中或者直接与气体分析仪连接 动态气体试样 采用取样管取管道中气体，应插入管道1/3直径处，面对气流方向 常压，打开取样管旋塞即可取样。若为负压，连接抽气泵，抽气取样 固体吸附法取样 用装有吸附剂如硅胶（吸附带氨基、羟基的气体）、活性炭（吸附苯、四氯化碳） 、活性氧化铝和分子筛等的柱子吸附气体，吸附的气体用加热法或萃取法解脱，或与GC连接检测 对于大气粉尘采用过滤式、冲击式和静电式取样，过滤式最普遍-采用玻璃纤维素纤维(0.3 mm)过滤,大气试样,特点：其组成因部位和时季不同而有较大差异 采样应根据
15、需要选取适当部位和生长发育阶段进行，除应注意有群体代表性外，还应有适时性和部位典型性 鲜样分析的样品，应立即进行处理和分析，生物试样中的酚、亚硝酸、有机农药、维生素、氨基酸等在生物体内易发生转化、降解或者不稳定的成分，一般应采用新鲜样品进行分析,4 生物试样,2 试样制备：试样经过破碎、过筛、混匀、缩分后才能得到符合分析要求的试样。破碎分为粗碎、中碎和细碎甚至研磨。每次破碎后要使样品全部通过筛孔。,缩分是使粉碎后的试样量逐步减少，采用四分法。,将过筛后的试样混匀，堆为锥形后压为圆饼形状，通过中心分成四等份，弃去对角的两份。,mQ（kg）：试样的最小质量； k：缩分常数的经验值，试样均匀度越差，
16、k越大，通常在0.051 kgmm-2之间。 d(mm )：试样的最大粒度直径。,缩分四分法取样图解,3 试样分解和分析试液的制备定量化学分析一般采用湿法分析，通常要求将干燥好的试样分解后转移入溶液中，然后进行分离及测定。,试样分解和分析试液的制备要求：,试样分解完全；,避免引入干扰杂质,待测物质不损失；,根据试样性质的不同，分解的方法亦不同。* 溶解法无机试样* 熔融法 无机试样* 微波消解法无机试样* 灰化法 有机试样,*溶解法：水、酸、碱或混合酸作为溶剂。 一般顺序为：H2O3碱溶法王水还有硫酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸等。,*熔融法: 将试样与固体熔剂混匀后置于特定材料制成的坩埚中，在高温
17、下熔融，分解试样，再用水或酸浸取融块。,K2S2O7及KHSO4为酸性熔剂，用石英或铂坩埚。Na2CO3，NaOH，Na2O2为碱性熔剂，用铁、银或刚玉坩埚。,NaOH溶液用于溶解一些两性金属（Al）和氧化物,* 灰化法干式消化法：试样置于马弗炉或氧瓶燃烧中，高温分解或燃烧，有机物燃烧后留下的无机残渣以酸提取后制备成分析试液。它具有试样分解完全、操作简便、快速，适用于小量的试样的分析等优点。湿式消化法：硝酸和硫酸混合物作为溶剂与试样一同加热煮解，优点简便、快速。,4 分离及测定根据待测组分的性质、含量和对分析结果准确度的要求，以及方法的灵敏度、选择性及适用范围等来正确选择适合的分析方法。当试样共存组分对待测组分的测定有干扰时，常用掩蔽剂消除干扰，而无合适的掩蔽方法时，必须进行分离。 .,5 分析结果的计算及评价根据分析过程中有关反应的计量关系及分析测量所得数据，计算试样中待测组分的含量。对于测定结果及误差分布情况，应用统计学方法进行评价。要求：所报结果符合误差要求。,
