第三章 分析化学基础知识

培训讲义(分析化学基础知识)朱鲜红一、分析化学的任务和作用分析化学在化学学科中是一个较为重要的学科，它的任务是确定物质的化学组成，测定各组成的含量以及鉴定表征物质的化学结构。

他们分别隶属于定性分析、定量分析和结构分析研究的范畴。

通俗的讲，要想知道某种物质有那些成分组成，首先要进行定性分析，而要进一步知道这些成分的含量，则要进行定量分析。

分析化学在国民经济的发展，国防力量的壮大，自然资源的开发及科学技术的进步等各方面的作用是举足轻重的。

各行各业都离不开分析化学，在工业生产过程中，从工业原料的选择、工艺流程的控制直至成品的质量检验，都需要检验人员提供可靠的分析数据为生产作保障，此外，在农业、军工、矿山开发到三废处理和综合利用都离不开分析化学。

总之，分析化学在我们的日常生活中所起的作用是不可忽视的。

分析方法的种类根据分析任务、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，我们主要介绍以下几种。

1、定性分析、定量分析和结构分析定性分析的任务是鉴定物质由哪些元素、原子团或化合物所组成。

定量分析的任务是测定物质中有关成分的含量。

结构分析的任务是研究物质的分子结构或晶体结构。

2、无机分析和有机分析无机分析的对象是无机物，有机分析的对象是有机物。

在无机分析中，组成无机物的元素种类很多，通常要求鉴定物质的组成和测定各成分的含量。

在有机分析中，组成有机物的元素种类不多，但结构相当复杂，分析的重点是官能团分析和结构分析。

3、常量分析、半微量分析和微量分析这是根据试样重量及取样量来确定的。

了解一下即可。

4、化学分析和仪器分析以物质的化学反应为基础的分析方法称为化学分析法。

化学分析法历史悠久，是分析化学的基础，又称经典分析法，主要有重量分析法和滴定分析法（容量分析法）等。

以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法为物理和物理化学分析法。

这类方法都需要较特殊的仪器，通常称为仪器分析法。

最主要的仪器法有：光学分析法、电化学分析法、热分析法、色谱分析法。

1.按原理分：化学分析:以物质的化学反应为基础的分析方法仪器分析:以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法光学分析方法：光谱法，非光谱法电化学分析法：伏安法，电导分析法等色谱法：液相色谱，气相色谱，毛细管电泳其他仪器方法：热分析按分析任务：定性分析，定量分析，结构分析2.按试样用量及操作规模分：常量、半微量、微量和超微量分析按待测成分含量分：常量分析(>1%), 微量分析(0.01-1%), 痕量分析(<0.01％)3.定量分析的一般步骤配制标准溶液用的方法：（1）直接法直接准确称取一定量的物质，溶解后。

在容量瓶内稀释到一定体积，然后算出该溶液的浓度。

必须具备一下三个条件：第一物质必须足够的纯度，含量大于等于99.9%。

一般可用基准物质或优级纯试剂；第二物质的组成与化学式应完全符合；第三稳定。

（2）间接法粗略地称取一定量的物质，配制成所需浓度，用基准物质或另一种标准溶液来测定。

第四具备较大的摩尔质量。

4.样品采样（1）固体采样土壤样品: 采集深度0-15cm的表地为试样，按3点式(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。

（2）液体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（3）气体试样⏹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后混匀大气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。

第三章滴定分析法概述第一节滴定分析法的特点及主要的滴定分析方法一、滴定分析法的特点滴定分析法是化学分析法中的重要分析方法之一，是将一种已知其准确浓度的试剂溶液—标准溶液通过滴定管滴加到被测物质的溶液中，直到所加试剂与被测物质按化学计量关系完全作用为止，然后根据所用试剂溶液的浓度和体积求得被测组分的含量，这种方法称为滴定分析法（或称容量分析法）。

例如，将NaOH标准溶液由滴定管滴加到一定体积的硫酸试样中，直到所加的NaOH标准溶液恰好和H2SO4溶液完全作用为止，根据NaOH标准溶液的浓度（C NaOH）、所消耗的体积（V NaOH）及反应的摩尔比可计算硫酸试液的浓度。

当滴定剂与被测物质完全作用时，反应达到了化学计量点，简称计量点。

到达化学计量点时常常没有任何外观现象的变化，为此必须借助于辅助试剂—指示剂的变色来确定。

通常把指示剂变色而停止滴定的这一点称为滴定终点。

指示剂并不一定正好在化学计量点时变色，滴定终点与化学计量点不一定恰好符合，两者之间存在着一个很小的差别，由此而造成的误差称为“终点误差”或“滴定误差”。

为了减小这一误差，应选择合适的指示剂，使滴定终点尽量接近化学计量点。

滴定分析法通常适用于组分含量在1％以上的常量组分的分析，有时也可用于一些含量较低的组分的测定。

与质量分析法相比，该法操作简便、测定快速、适用范围广，分析结果的准确度高，一般情况下相对误差在0.2％以下。

二、主要的滴定分析方法根据反应类型不同，滴定分析主要分为以下四类。

1．酸碱滴定法是以质子传递反应为基础的一种滴定分析方法。

可以用标准酸溶液测定碱性物质，也可以用标准碱溶液测定酸性物质。

滴定过程中的反应实质可以用以下简式表示。

2．沉淀滴定法是利用沉淀反应进行滴定的方法。

这类方法在滴定过程中，有沉淀产生，如银量法，有AgX沉淀产生。

X代表Cl-、Br-、I-及SCN-等离子。

3．配位（络合）滴定法是利用配位反应进行滴定的一种方法。

基础知识1、分析化学中常用相对误差来表示分析结果的准确度。

2、定量分析中的误差有两大类（1）、系统误差（可定误差,有固定的原因，单向性），分四类：方法误差、仪器误差、试剂误差、操作误差。

(2)、偶然误差（不可定误差，有偶然因素造成的，服从统计规律：大误差出现的概率小，小误差出现的概率大,绝对值相同的正、负误差出现的概率大致相等。

可通过增加平行测量次数,取平均值表示测量结果，可以减小偶然误差。

）★3、指出下列各种误差是系统误差还是偶然误差？如果是系统误差，请区别方法误差、仪器和试剂误差或操作误差,并给出它们的减免方法。

答：①砝码受腐蚀：系统误差(仪器误差）；更换砝码.②天平的两臂不等长：系统误差(仪器误差）；校正仪器。

③容量瓶与移液管未经校准：系统误差(仪器误差）；校正仪器。

④在重量分析中，试样的非被测组分被共沉淀:系统误差(方法误差);修正方法，严格沉淀条件。

⑤试剂含被测组分：系统误差（试剂误差);做空白实验。

⑥试样在称量过程中吸潮：系统误差(操作误差);严格按操作规程操作。

⑦化学计量点不在指示剂的变色范围内：系统误差(方法误差）；另选指示剂。

⑧读取滴定管读数时，最后一位数字估计不准：偶然误差；严格按操作规程操作，增加测定次数.⑨在分光光度法测定中，波长指示器所示波长与实际波长不符:系统误差（仪器误差);校正仪器。

⑩在HPLC测定中，待测组分峰与相邻杂质峰部分重叠：系统误差(方法误差);改进分析方法4、精密度和准确度是衡量结果好坏的两个方面。

只有在消除了系统误差的前提下，精密度好的分析结果，才可能有较高的准确度。

所以,精密度是保证准确度的先决条件.5、系统误差的传递：加减运算是绝对误差的传递,乘除运算是相对误差的传递。

6、提高分析准确度的方法：①选择合适的分析方法②减小测量误差③减小偶然误差④消除系统误差。

7、消除系统误差的方法：校准仪器、空白试验、对照试验、回收试验8、有效数字的位数包括所有准确数字和一位欠准数字,是反映测量仪器的准确度，也反映了测量数据的绝对误差和相对误差。

分析化学的基础知识（一）误差一误差的来源分析结果与真实结果之间的差数叫误差，误差越小则分析结果越准确。

系统误差（可测误差)-----是由某种固定的因素所引起的误差。

这种误差的数值大小与符号正负，在同样的实验中是完全一致的，即在重复分析时，它会重复地表现出来，使测定结果经常偏高或偏低。

这样的误差在查明原因后可以用适当的方法测验出来加以校正或消除。

系统误差是定量分析中误差的主要来源，它影响着检测结果的准确度。

二产生系统误差的主要原因如下：1 方法误差：这种误差是由分析方法本身不完善所造成的。

例如：重量分析中常常有少量的溶解或吸附某些杂质，容量分析中反应进行不完全；比色分析干扰离子的影响等。

2 试剂误差：由于试剂不纯和蒸馏水中含有微量杂质所引起的。

3 仪器误差：由于所用仪器不够精密而引起的误差，如砝码重量、滴定管刻度不准确等。

三偶然误差：由于一些偶然的外因所引起的误差。

例如砝码的偶然缺陷，测定温度的改变，工作不够细心或偶然的损失和沾污的增重等原因所造成，偶然误差有时大有时小，有时正有时负。

在操作过程中，由于许多偶然因素的影响，几个人多次分析同一试样都得到并不一致的结果，这种误差无法估计的，属于偶然误差。

分析进行得愈精细，测定的方法愈准确，则偶然误差愈小，分析结果的算术平均值就愈接近于真实值。

偶然误差影响检测结果的精密度。

四准确度和误差1.准确度系指测得结果与真实值接近的程度。

2.误差系指测得结果与真实值之差。

准确度通常用误差来表示，误差愈小，表示分析结果愈接近真实数值。

误差有两种表示方法：一种叫绝对误差，另一种叫相对误差。

绝对误差=测定值—真实值相对误差=（绝对误差/真实值）*100%五精密度和偏差1.精密度系指在同一实验中，每次测得的结果与它们的平均值接近的程度。

六误差和偏差由于“真实值”无法准确知道，因此无法计算误差。

在实际工作中，通常是计算偏差（或用平均值代替真实值计算误差，其结果仍然是偏差）。

第三章分析化学中的误差与数据处理1、误差⑴绝对误差绝对误差是测量值是真实值之间的差值。

绝对误差的单位与测量值相同，误差越小表示测量值与真实值越接近，准确度越高；反之，误差越大，准确度越低。

当测量值大于真实值时，误差为正值，表示测量结果偏高；反之，误差为负值，表示测量结果偏低。

⑵相对误差响度误差是指绝对误差相当于真实值的百分率。

相对误差有大小、正负之分，反应的是误差在真实值中所占的比例大小，因此绝对误差相同的条件下，待测组分含量越高，相对误差越小；反之相对误差越大。

⑶真值真值是某一物理量本身具有的客观存在的真实值。

严格的说任何物质中各组分的真实含量是不知道的，用测量方法是得不到真值的。

在分析化学中常将以下的作为真值①理论真值化合物的理论组成等；②计算学约定真值国际剂量大会上确定的长度、质量、物质的量的单位等；③相对真值人们设法采用各种可靠的分析方法，使用最精密的仪器，经过不同的实验室、不同人员进行平行分析，用数理统计方法对分析结果进行处理，确定出各组分相对准确的含量，此值称为标准值，一般用标注值代表该物质中各组分的真实含量。

2、偏差偏差是指测量值与各次测量结果的算术平均值之间的差值(中位数与平均值相比优点是受离群数据影响较小，缺点是不能充分利用数据)。

偏差有正有负，还有一些偏差可能为零。

如果将单次测定的偏差相加，其和为零或接近于零。

平均偏差是指单次测定偏差绝对值的平均数，代表一组测量数据中任何一个数据的偏差，没有正负号。

因此，它最能表示一组数据的重现性。

在一般分析工作中平行测定的次数不多时，常用平均偏差表示分析结果精密度。

相对平均偏差是平均偏差在各次测量结果平均值中所占的百分比例。

标准偏差的表达式是()112--=∑=nxxsnii，相对标准偏差(RSD,rs)又称变异系数，是指标准偏差在平均值中所占的百分比例。

标准偏差通过平方运算能将较大的偏差更显著的表现出来，因此标准偏差能更好的反映测定值的精密度，实际工作中,都用RSD表示分析结果精密度。

三、滴定分析概论1.基本概念滴定分析法: 将一种已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液）, 滴加到被测物质的溶液中, 直到所加的试剂与被测物质按化学计量关系定量反应为止, 然后根据所加试剂的浓度和体积, 计算出被测物质的量滴定: 进行滴定分析时, 将被测物质溶液置于锥形瓶中, 然后将标准溶液（滴定剂）通过滴定管加到被测物质溶液中进行测定, 这一过程称为滴定化学计量点：当加入的滴定剂的量与被测物质的量之间, 正好符合化学反应式所表示的计量关系时, 称反应到达了化学计量点指示剂: 能指示计量点到达的试剂滴定终点: 在滴定时, 滴定到指示剂改变颜色即停止滴定, 这一点称为滴定终点滴定误差：滴定终点与化学计量点往往不一致, 由这种不一致造成的误差称为滴定误差2.滴定曲线与其特点以溶液中组分（被滴定组分或滴定剂）的浓度对加入的滴定剂体积作图, 即得滴定曲线1）实践中, 滴定曲线的纵坐标一般是与组分浓度有关的某种参数2）曲线的起点决定于被滴定物质的性质或浓度, 一般被滴定物质的浓度越高, 滴定曲线的起点越低3）滴定开始时, 加入滴定剂引起浓度与其相关参数的变化比较平缓。

其变化的速度与被滴定物质的性质或滴定反应平衡常数的大小有关。

至计量点附近, 溶液的浓度与其参数将发生突变, 曲线变得陡直4）化学计量点后, 曲线由陡直逐渐趋于平缓, 其变化趋势决定于滴定剂的浓度5）滴定突跃和滴定突跃范围在化学计量点附近, 通常计量点前后+0.1%（滴定分析允许误差）范围内, 溶液浓度与其相关参数所发生的急剧变化称为滴定突跃, 突跃所在的范围称为突跃范围3.直接滴定反应需要具备的条件1）反应必须按一定的化学反应式进行, 即反应具有确定的化学计量关系2）反应必须定量进行, 通常要求反应完全程度达到99.9%以上3）反应速度快, 最好在滴定剂加入后即可完成4）必须有适当的方法确定终点12.基准物质与其要求基准物质是用以直接配置标准溶液或标定标准溶液浓度的物质7.组成与化学式完全相符8.纯度足够高, 且所含杂质不影响滴定反应的准确度9.性质稳定10.最好有较大的摩尔质量, 以减小称量时的相对误差应按滴定反应式定量进行反应, 且没有副反应滴定分析法的特点:准确度高；操作简单, 快捷；仪器简单、价廉非水滴定的优点:不仅能增大有机化合物的溶解度, 而且能使在水中进行不完全的反应进行完全, 从而扩大了滴定分析的应用范围4.非水酸碱滴定溶剂的选择1）溶剂的酸碱性。

分析化学知识点总结一、分析化学的基本概念1.1 分析化学的定义分析化学是研究物质组成、结构和性质以及分析方法的理论和实践的化学学科。

在分析化学领域里，主要研究复杂物质的成分、结构和性质的分析方法、仪器设备和分析技术。

1.2 分析化学的发展历史分析化学产生于18世纪，在过去的200多年里，分析化学的发展取得了很大的成就。

早期的分析化学主要是以定性分析为主，通过观察和实验来确定物质的组成、结构和性质。

随着科学技术的进步和发展，分析化学逐渐发展为一门以定量分析为主的实验科学，各种精密的分析仪器和方法得到了广泛应用。

1.3 分析化学的研究对象分析化学的研究对象是物质的成分、结构和性质，其研究方法主要包括化学成分分析、结构分析和性质分析。

分析化学研究的范围非常广泛，涉及到化学、生物、环境等各个领域。

1.4 分析化学的基本原理分析化学的研究方法主要包括定性分析和定量分析两大方面。

定性分析是指通过观察和实验来确定物质的成分、结构和性质，而定量分析则是通过精密的实验和计算来确定物质的数量及其分布等。

定量分析是分析化学的重要内容之一，它的精确度和准确度对于科学研究和工程实践都具有重要的意义。

二、分析化学的研究内容2.1 化学成分分析化学成分分析是分析化学的一个重要方面，它主要研究物质的成分和组成。

化学成分分析的方法主要包括元素分析、无机化合物分析、有机化合物分析等。

在化学成分分析的过程中，分析化学家通常使用各种化学方法和仪器设备来确定物质的成分和组成。

2.2 结构分析结构分析是分析化学的另一个重要方面，它主要研究物质的结构和构成。

在结构分析的过程中，分析化学家通常使用X射线衍射、核磁共振、红外光谱等方法来确定物质的结构和构成。

结构分析在有机化学、无机化学、生物化学等领域都具有重要的应用价值。

2.3 性质分析性质分析是分析化学的另一个重要方面，它主要研究物质的性质和特性。

在性质分析的过程中，分析化学家通常使用物理化学方法和化学方法来确定物质的性质和特性。

分析化学基础知识一、天平•天平室管理P155•1、天平室应防震、防尘、保持温度稳定。

•2、天平室内除放置与天平使用有关的物品外，不可放置其他物品。

•3、天平室不要经常敞开门窗，以免灰尘侵入天平框内。

称量时应关好门窗以防对流空气影响称量结果。

•4、放置干燥剂•5、防止环境湿度过大•6、固定专人管理。

二、电子天平•人们把用电磁力平衡被称物体重力的天平称之为电子天平。

其特点是称量准确可靠、显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。

•（一）、按电子天平的精度可分为以下几类•1、超微量电子天平•超微量天平的最大称量是2至5g•2、微量天平•微量天平的称量一般在3至50g•3、半微量天平•半微量天平的称量一般在20至100g•4、常量电子天平•此种天平的最大称量一般在100至200g（二）、电子天平使用步骤1、检查、清洁并调整水平仪气泡至中间位置2、按说明书的要求进行预热3、开机自校后，进行校准4、称量：直接称量法、固定重量称量法、递减称量法5、记录数据6、取出被称物，关上侧门。

7、关机、切断电源，使用情况登记电子分析天平使用注意事项：1.称量范围不准超载。

2.不准称量带磁性的物质。

3.称量过程中天平门应经常关闭。

4.称量前预热0.5-1小时。

5.天平再使用前一般都应进行校准。

6.被称量物质放在称盘中央。

7.称量完毕清洁称盘中央及周围，切断电源，填写使用记录。

8.要按电子天平使用说明书进行操作。

二、常用加热仪器•电炉、电热板和高温电炉：电源的电压应与电炉的额定电压一致。

•高温炉：灼烧完毕后，先切断电源，然后将炉门半开，让其稍冷后再将炉门完全开启，防止炉膛骤冷断裂。

•烘箱：箱内不要存放和烘烤能挥发的腐蚀性物质。

•水浴锅：使用时应注意使锅内保持一定水位，水位切不可低于电热管所在的平面。

三、常用玻璃仪器（一）、烧杯类：烧杯：高型烧杯、低型烧杯，用于试剂的配制、试液的加热等。

锥形瓶：三角烧杯具塞三角瓶和碘量瓶：防止固体的升华和液体的挥发。