1、农化分析的基础知识,第一章,本章主要内容,实验室纯水的制备与检验 实验试剂的标准、规格、选用与保藏 常用器皿的性能、选用和洗涤 滤纸的性能与选用 农业化学分析质量的控制和数据处理,本章学习要求,了解实验室纯水制备的方法 了解制水的离子交换树脂的性质及制水原理 掌握纯水水质纯度的物理和化学检验方法 掌握实验室试剂的规格和选用 掌握溶液的配制方法和溶液浓度的表示方法 掌握实验室常用玻璃、塑料器皿的特性和使用注意事项 了解定性、定量滤纸的性能 掌握农业化学分析误差的来源及减免方法 了解误差的表示方法 掌握分析数据的统计处理方法和分析结果的表示方法,1-1 农业化学分析用纯水,实验室纯水的制备蒸馏法离
2、子交换法蒸馏水与去离子水的比较实验室用纯水机纯水的质量检验,Go,Go,Go,Go,Go,Next,一、纯水的制备,1. 蒸馏法蒸馏水 利用水与杂质的沸点不同，通过加热蒸馏，去除杂质后制得的水。根据纯度和蒸馏次数，分为： 普通蒸馏水一次蒸馏制得，适用于一般分析。 重蒸(馏)水多次蒸馏制得，适用于精密分析。, 1-1 农业化学分析用纯水 一、纯水的制备,蒸馏水的制备装置,冷水,蒸馏瓶,冷凝管,温度计,尾接管,收集瓶,Back,2. 离子交换法 （1）离子交换树脂 根据活性基团（及其所交换的离子）不同，分为：阳离子交换树脂：R-SO3-H+，活性基团为磺酸基阴离子交换树脂：RN+OH- ，活性基团
3、为季铵基-CH2N+(CH3)3OH-（-R表示树脂网状结构的骨架）, 1-1 农业化学分析用纯水 一、纯水的制备,（2）制备纯水的机理 化学反应式：R-SO3-H+ + M+ R-SO3-M+ + H+RN+OH- + N- R N+N- + OH-H+ + OH- H2O 去离子水水流通过阴、阳离子交换树脂，去除杂质离子后制得的水。也称：离子交换水。, 1-1 农业化学分析用纯水 一、纯水的制备,（3）制备方法 复柱法： 阴、阳离子交换柱串联 （阳阴阳阴）优点：树脂再生处理简单缺点：逆反应,制得的水纯度不是很高 混柱法： 阳离子交换树脂按总交换容量相等配比混合，装于一个交换柱内（阳、阴离子
4、1:1.5或1:2或1:3）优点：交换作用更完全，制得的去离子水纯度高缺点：树脂分离和再生较麻烦 联合柱法：阳离子树脂单柱阴离子树脂单柱阴阳混柱 （阳阴混）优点：可制得优质纯水，且可减少混合柱中树脂分离和再生的次数, 1-1 农业化学分析用纯水 一、纯水的制备,（4）离子交换树脂的老化与再生 树脂老化树脂在使用了一段时间后，活性基团中的H+或OH-被杂质离子所取代，使所制得水的纯度降低的现象。 树脂再生的原理：R-SO3-M+ + H+ R-SO3-H+ + M+ R N+OH- + OH- RN+OH- + M- 再生的方法(程序)： 盐水分离（由于比重不同，在食盐溶液中分层，上层为阴离子交
5、换树脂，下层为阳离子交换树脂） 洗盐 酸、碱浸泡（阳离子交换树脂用7-10 % HCl处理，阴离子交换树脂用8-10 % NaOH处理） 水洗至pH5.5，8.0, 1-1 农业化学分析用纯水 一、纯水的制备,（5）新树脂的处理 商品树脂一般是R-SO3-Na+和RN+Cl- 等中性盐形式。在使用前必须进行净化和转型处理，使之转化为H+型和OH-型的树脂。 处理的原理：和再生的原理相同。 处理的方法： 去除有机杂质 酸碱浸泡 水洗至pH5.5，8.0, 1-1 农业化学分析用纯水 一、纯水的制备,新树脂,净化和转型,制备纯水,老化,再生,Back,3. 蒸馏水和去离子水的比较： 蒸馏水：经高温
6、处理，不易发生霉变，可使用较长时间 去离子水：未经高温处理，含有微生物，易霉变, 1-1 农业化学分析用纯水 一、纯水的制备,微量元素分析、精密分析、农业化学分析方法的研究不宜使用普通纯水，应选用重蒸水或纯度更高的去离子水。,Back,4. 实验室用纯水机, 1-1 农业化学分析用纯水 一、纯水的制备,本实验室纯水机制水流程图：,反渗透技术（RO）,Back,二、纯水的质量检查,1. 农业化学分析用水的标准,中国国家实验室用水标准 GB 6682 92, 1-1 农业化学分析用纯水 二、纯水的质量检查,2. 质量检查方法 （1）外观 无色透明、无沉淀、不浑浊 （2）pH 6.0 7.5检查方法
7、：pH 计、pH 试纸、指示剂（甲基红、溴百里酚蓝、酚酞）, 1-1 农业化学分析用纯水 二、纯水的质量检查,（3） 电导率 2 1 Scm-1 （或：电阻率 5105 1106 cm）检查方法：用电导仪测定, 1-1 农业化学分析用纯水 二、纯水的质量检查,（4）Cl-：无Cl-反应检查方法：10 ml水样，加浓HNO3 1滴和0.1 mol/L AgNO3 5滴，几分钟后在黑色背景上观察有无白色浑浊） （5） NH3 ： 0.05 mg/L （6） Ca2+、Mg2+ ：遇草酸（铵）无反应 （7） 单项分析用的纯水有时需作单项检查。例如，测定氮时须检查无氮或无酸碱，测定磷时须检查无磷。普通
8、去离子水用于钼蓝比色法测P、Si时，应特别注意水质的检验。, 1-1 农业化学分析用纯水 二、纯水的质量检查,Back,试剂，广义上指：为实现化学反应而使用的化学药品。 狭义：化学分析中为测定物质成分而使用的纯粹化学药品。 “在科学实验中使用的化学药品”都可称为“化学试剂”。 有时，习惯上，用试剂配成的溶液或试液也称为试剂。, 1-2 试 剂,试剂的标准 试剂的规格与选用 试剂的保存 溶液的配制,一、试剂的标准,默克标准 （Merck Standard） 罗津标准 （Rosin Standard ） 全称：具有试验和测定方法的化学试剂及其标准（Reagent Chemicals Standar
9、ds With Methods and Testing and Assaying） ASA规格全称：化学试剂 美国化学学会规格（Reagent Chemicals Americal Society Specification）, 1-2 试剂 一、试剂的标准,我国化学试剂的标准分为3种： GB（国家标准） 代号：GB（国标） HB（行业标准、部颁标准） 代号：HG（化工） QB（企业标准） 代号：Q/HG（企/化工）,化学试剂编号形式： “标准名称” “试剂编号” “颁布年份” 例如，GB2299-80 表示：国家标准2299号1980年颁布，其内容包括：试剂名称（高纯硼酸）、性状（白色粉末）
10、、分子式（H3BO3）、分子量、试剂的最低含量和杂质的最高含量、检验规则、实验方法、包装及标志、等等。, 1-2 试剂 一、试剂的标准,二、试剂的规格与选用,试剂规格，又叫试剂级别、试剂类别。 根据国家和化工部颁布的质量指标，我国化学试剂按纯度划分：, 1-2 试剂 二、试剂的规格与选用,除了这三种规格外，还有：高纯、光谱纯（S.P）、基准、分光纯。 不含杂质的试剂是没有的。 基准试剂的含量指标应该在99.9 % 100.1 % 。,由于不同级别的试剂价格相差很大，所以不需要用高一级的试剂时就不要用。 农化分析中，一般都用化学纯试剂配制溶液，标准溶液和标定剂通常用分析纯或优级纯试剂。 微量元素
11、的分析一般用分析纯试剂配制溶液，用优级纯或纯度更高的试剂配制标准溶液。, 1-2 试剂 二、试剂的规格与选用,三、试剂的保存,总要求：“分门别类，通风阴凉”。 按类别（酸、碱、盐、单质、指示剂、有机试剂、等等）分别存放。盐类试剂较多时，按阳离子顺序排列。 易燃、易爆、易挥发性试剂单独存放于阴凉、通风、干燥的地方。试剂橱中不得放置氨水和盐酸等挥发性药品，否则会使全橱试剂受到污染。 易于玻璃发生反应的试剂，如：KOH、NaOH、H2O2、HF等应贮存在塑料瓶中或用橡皮塞。 见光易分解的试剂应当放在棕色瓶中或用黑色的纸包好，贮存在黑暗的地方，例如：H2O2。, 1-2 试剂 三、试剂的保存,试剂的保
12、存,瓶式药品储存柜,药品冷藏箱,危险药品储存柜,四、溶液的配制,一般步骤：洗涤（玻璃或塑料）器皿 检查纯水与药品的质量 核对配制方法 计算用量 配制（称量溶解定容混匀） 贮存视具体情况和实际需要的不同， 有粗配和细配两种方法。, 1-2 试剂 四、溶液的配制,（1）粗配 得到的试剂浓度是近似值，通常只有一位或两位有效数字。 适用情况： 一些化学性质不稳定、易挥发、易潮解或易与空气发生反应物质，如盐酸、氢氧化钠、硫酸亚铁等试剂。如果要得到精确浓度的溶液，需要经过基准物质标定。见教材PP. 480，附表5 “浓酸碱的浓度（近似值）”。 没有必要使用精确浓度的溶液，使用近似浓度就行了。 使用仪器：
13、粗天平 容量器皿 （如量筒、烧杯）, 1-2 试剂 四、溶液的配制,（2）细配 可以得到精确浓度，通常要求四位有效数字。这种方法一般用来配制标准溶液。 标准溶液的配制： 首先要确定基准物质，然后干燥或平衡。作为标准物质，必须：化学性质稳定、物质组成严格符合化学式、分子量较大。“常用基准试剂的处理方法”（见教材PP. 480，附表7 ） 选用精度符合要求的定量仪器，如分析天平、容量瓶、移液管（枪）、等。 操作要特别细心和精确。标准溶液的误差要0.2 %。, 1-2 试剂 四、溶液的配制,配制溶液时还要注意以下几点： 应当是清澈、透明、无沉淀的。 配混和溶液时，加物质的顺序不能颠倒。 某些试剂应当
14、现配现用。例如，钼蓝比色法测磷时，抗坏血酸的配置。, 1-2 试剂 四、溶液的配制,溶液浓度的表示方法： 物质的量的浓度 molL-1, mmolL-1 （须标明物质的“基本单元” ） 体积比 1 : z （z为所加水的体积） 质量浓度（W/V） gL-1, mgL-1 质量分数（W/W） %, mgkg-1 体积分数（V/V） %, mlL-1, 1-3 常用器皿,玻璃器皿 瓷、石英、玛瑙器皿 金属器皿 塑料器皿,一、玻璃器皿, 1-3 常用器皿 一、玻璃器皿,1. 玻璃 软质玻璃 （普通玻璃） 热膨胀系数大，容易炸裂、破碎 多制成不需加热的器皿，如试剂瓶、漏斗、量筒、等 硬质玻璃 （硼硅玻
15、璃） 耐温、耐腐蚀，不易破碎，热膨胀系数小，耐较大温差 多制成可加热的器皿，如烧杯、烧瓶、消煮管、等。 不能用于B、Zn、As测定。 石英玻璃 无硼玻璃 高硅玻璃, 1-3 常用器皿 一、玻璃器皿,移液管的使用,2. 玻璃器皿的洗涤方法 总要求：“用完立即洗”。 先用自来水洗，再用少量纯水淋洗2-3遍。 一般污痕可用洗衣粉或铬酸洗液浸泡后再洗。 假如仍然不能洗净，就必须根据污垢的化学性质选用适当的洗液浸泡洗涤。几种洗液的配方（教材PP. 480附表6）用过的洗液应倒回原瓶，还可继续使用。 洗净的玻璃器皿内壁应被水均匀湿润，不沾水滴。, 1-3 常用器皿 一、玻璃器皿, 1-3 常用器皿 二、瓷
16、、石英、玛瑙器皿,二、瓷、石英、玛瑙器皿,瓷 器 皿,玛 瑙 器 皿,不能用水洗, 1-3 常用器皿 三、金属器皿,三、金属器皿,四、塑料器皿, 1-3 常用器皿 四、塑料器皿,塑料器皿不能用于存放有机溶剂。 贮存水、标准溶液和某些试剂溶液（比玻璃容器好）。 特别适用于微量元素的分析工作。,聚四氟乙烯的化学稳定性和热稳定性都很好。使用温度可达到250300。 可用来做烧杯、蒸发皿、表面皿、坩埚等。,1-4 滤纸的性能与选用,滤纸的种类 定性滤纸 灰分含量高， 0.2 %，用于一般的定性 分析，不能用于重量分析。 定量滤纸 经盐酸和氢氟酸处理，蒸馏水处理，灰分含量低，用于精密的定量分析。 此外，
17、还有层析滤纸、微孔滤膜。,国产定量滤纸的类型： 滤纸类型 慢速 中速 快速 色带标志 红色 蓝色 白色 参阅教材PP.13表1-3和1-4，国产定量滤纸的类型、规格和适用范围。,对滤纸的选择：要根据分析工作对过滤沉淀的要求、沉淀的性质及其量的多少来决定。,1-5 农化分析质量的控制 和分析数据的处理,农化分析误差的来源及控制 分析误差的表示方法 分析数据的处理,一、农化分析误差的来源及控制,农业化学分析的一般步骤：样品的采集、制备和保存 称样 提取待测成分（浸提、消化、灰化等） 检测待测成分（比色、滴定等） 计算样品中待测成分的含量 撰写实验报告 实验结果的分析与应用, 1-5 农化分析质量的
18、控制和分析数据的处理 一、农化分析误差的来源及控制,采样误差,分析误差,称样误差,差错（粗差）是可以避免的。,误差是不可避免的。, 1-5 农化分析质量的控制和分析数据的处理 一、农化分析误差的来源及控制,1. 采样误差 来源：样品的采集、制备、保存过程。样品的代表性是引起采样误差的主要原因。属于偶然误差的范畴，符合数学上的概率规律。 减免方法：根据要求正确采样；适当增加采样点数。,2. 称样误差 来源：是由于待测样品没有混匀而产生的误差。主要取决于样品混合的均匀程度和样品的粗细。 减免方法：将待测样品充分磨细混匀，尽量做到称取的少量样品具有最大的代表性。,3. 分析误差 （1）系统误差 来源
19、： 由于分析过程中某些固定原因引起的。变异方向一致。较容易找出误差产生的原因。误差可测。 减免方法： 对照试验：用标准物质（或参比样品）或标准方法（或参比方法）与待测样品或待测方法同时进行相同的分析测定，检验和校正实验分析结果的误差的方法。 空白试验：除不加样品外，完全按照样品测定的同样操作步骤和条件进行测定，所得结果称为空白试验值，用以校正样品的测定值，减少试剂、仪器误差和滴定终点等所造成的误差。, 1-5 农化分析质量的控制和分析数据的处理 一、农化分析误差的来源及控制, 试剂质量的控制 仪器、量具校准 分析方法的选用（2）偶然误差 来源： 由某些偶然因素引起，属于随机误差，服从正态分布。
20、变异方向不定，或正或负。难以测定。 减免方法： 多次平行测定，取其平均值。一般分析只需重复13次；测定某标准溶液的浓度，重复34次；评价某一测定方法，重复10次左右。, 1-5 农化分析质量的控制和分析数据的处理 一、农化分析误差的来源及控制,1. 误差 用于表示分析结果的准确度。 绝对误差 = 测定值-真实值 2. 偏差 用于表示分析结果的精密度。 绝对偏差 = 测定值-平均值 标准偏差表示群体的离散程度，用以说明分析结果的精密度大小。 平均值标准差（标准误）表示平均值精密度的大小。 相对标准差（变异系数）说明平均值的波动程度，表示精确度的大小。, 1-5 农化分析质量的控制和分析数据的处理
21、 二、分析误差的表示方法,二、分析误差的表示方法,三、分析数据的处理,1. 分析测定结果的数学处理 （1）可疑值的取舍 （2）有效数字的修约和运算规则 （3）统计处理 常用统计值：平均值、标准差、标准误、变异系数。2.分析结果的表示：平均值标准误单位的问题, 1-5 农化分析质量的控制和分析数据的处理 二、分析误差的表示方法,第一章复习题,一、名词解释蒸馏水 重蒸水 去离子水 对照试验空白试验 回收试验 回收率 标准曲线离子交换树脂的老化和再生二、问答题 1.实验室用纯水是如何制备的？ 2.农业化学分析用纯水应符合哪些要求？如何进行纯水质量的检验？ 3.蒸馏水和去离子水各有什么优缺点？哪些场合必须使用高纯水？,4.试剂有哪些规格？它们各有些什么特征？如何选用？如何保存？ 5.如何配制稀酸、稀碱标准溶液？怎样对其进行标定？（举例说明） 6.如何配制标准溶液？配制时需要注意哪些问题？ 7.简述实验室常用玻璃器皿的洗涤方法，并列举常用洗液及用途。 8.滤纸的种类有哪些？如何选用滤纸？ 9.简述农业化学分析误差的来源及减免方法。,
