第八章定量分析概论

第八章 定量分析化学概论（计划学时数：5）

[教学目的] 通过本章讲解使学生对分析化学有全面了解。

[教学要求]

1．明确学习定量分析的目的，了解定量分析的方法、分类和定量分析的一般程序。

2．熟悉定量分析误差的来源、分类和减免措施；熟悉准确度和精密度、误差和偏差的含义及表示方法。

3．掌握有效数字的含义和运算规则。

4．了解滴定分析的方法、熟悉滴定分析对滴定反应的要求及基准物质应具备的条件。

[学时分配]

第一节 定量分析的任务和分析方法的分类 1节时

第二节 定量分析的一般程序 1节时

第三节 定量分析的误差 1节时

第四节 定量分析概述 1.5节时

第五节 滴定分析的计算 0.5节时

[重点内容] 配合物的组成和命名

[难点内容] 影响配位平衡的因素

[使用教具] 挂图，多媒体课件

[教学方法] 讲解结合启发和提问。

[作业] 129页 1、7、8、11

第一节 分析化学的任务和方法

一、分析化学的任务：是研究物质化学组成和结构的分析方法及有关理论的一门学科。

二、分析方法的分类

1．按任务不同分

定性

定量

结构分析

２．分析对象分

有机分析、

无机分析。

3．按式样用量及操作方法分

常量分析（﹥1%）、

半微量分析、

微量分析

痕量分析（〈0．01%〉

4．按分析要求分

例行分析、快速分析

5．按测定原理分滴定分析重量分析为基础的分析方法化学分析：以化学反应法等色谱分析法、放射分析析法光学分析法、电化学分仪器分析

化学分析是分析化学的基础。

仪器分析的特点：快速、操作简便、灵敏度高适用于微量和痕量分析。

第二节 化学分析的一般程序

一、取样和缩分

取样原则：代表性、均匀性、“多点采样”、“四分法缩合

二、称样和试样的前处理

湿法分解：用单一酸、混合酸等破坏有机质；

干法分解：灰化、熔融

浸提：静态、动态

三、测定

四、分析结果的处理与报告

第三节 定量分析的误差

定量分析的任务是准确测定试样中组分的含量，定量分析的结果是经过许多测量和一系列操作步骤获得的，在测定过程中受仪器试剂、测定方法和分析工作者主观条件等因素的限制，使测定结果与真实值之间必然有一定的差值（称为误差）。

误差＝测量值－真实值

例如：分析天平会有±0．0001g的误差，若称得某物为1．8657g则：该物的真实质量应为1．8656g~1．8658g

一、误差的来源和减免方法：根据误差的性质和产生的原因分为系统误差和随机误差。

（一）系统误差

特点：系统误差是由分析过程中一些比较确定的、经常的原因所引起的，对分析结果影响比较固定，在同一条件下重复测定时会重复出现，其正负、大小一定，是单向性的。又叫可测误差。

其主要来源：

1．方法误差

由于分析方法本身不够完善造成的。

2．仪器和试剂误差

由于仪器本身不够精确或试剂不纯所造成的误差。

3．操作误差

在正常操作情况下，因操作者主观因素所造成的误差。

系统误差的减少方法：系统误差的出现是有规律的，可以掌握的，因此依据其来源进行相应的检验和校正，可尽量减少系统误差。

1．对照实验

a．用标准样品进行；以标准样品作试样与被分析试样在完全相同的条件下进行分析从而估算方法误差，同时引入校正系数来校正分析结果。

校正系数=标准试样分析结果标准试样含量

b．换可靠的分析方法（表准方法或经典方法）进行；也可用国家颁布的标准方法或公认的经典方法与所拟定的方法进行对照

c． 不同实验室不同分析人员分析同一试样来相互对照

2．空白试验

在不加待测组分的情况下，按分析方法所进行的试验叫空白试验，空试验所测得的值叫空白值。

试样分析结果—空白值 = 较准确的结果

空白试验可以检验和减免由试剂、蒸馏水不纯或仪器带入的杂质所引起的误差，空白值一般不应很大，否则应提纯试剂或改用适当试剂和选用适当仪器的方法来减小空白值。

3．校准仪器

仪器不准引起的误差，可通过校准仪器来减免。通常正常出厂的仪器都经过检验，在一般分析工作中可不必校准。

4．操作误差

分析者个人引起的主观或习惯性误差需经过严格的操作训练以提高操作技术水平来减少误差。 (二) 随机误差

又叫偶然误差或不可测误差，是由于某些偶然或意外因素造成的，难以觉察也难以控制。如测定时环境的温度、湿度、压力突变，仪器性能如天平零点发生改变等。

特点

1．大小相等的正负误差出现的概率相等

2．小误差出现的概率大，大误差出现的概率小。

此规律可用正态分布曲线表示。

减小的方法：多次平行测定求平均值。

[引出]产生误差的大小如何衡量？

二、准确度和精密度

（一）准确度和误差

准确度是指测定值与真实值的符合程度。用误差表示。

绝对误差: 测定值与真实之差E=X-T 。

相对误差: 绝对误差占真值的百分数Er=%100TE。

误差小，分析结果的准确度高。即误差是衡量分析结果准确度的尺度

误差分正误差和负误差

当X>T 误差为正

X

［举例］如用分析天平称量两个试样，测定值分别为（甲）０．１７５４

（乙）１．７５４２

说明：用相对误差来衡量结果的准确度更为确切。

（二）精密度和偏差

精密度是指同一试样多次平行测定结果之间相互接近的程度，表示了各测定结果的重现性，用偏差表示。

绝对偏差d ：是单次测定值与多次平行测定结果的平均值之差

XXid

相对偏差dr ：绝对偏差占平均值的百分数%100Xddr

d dr都表示单次测量结果对平均值的偏差，

平均偏差d 为衡量一组资料的精密度，可用平均偏差d：

各次偏差绝对值的平均值nddddn21

相对平均偏差：平均偏差占平均值的百分数%100Xddr

标准偏差：S（标准差、均方差）

σ== nxnii12 == ndnii12 ，其中 μ== xxlim 当n < 20时，s == 112nxxnii

相对标准偏差（变动系数） Sr == xS×100%

三、准确度与精密度的关系

准确度表示测定结果的准确性，以真值为标准，由随机误差和系统误差所决定。

精密度表示测定结果的重现性，以平均值为标准，由随机误差所决定，与真值无关。

只有在消除了系统误差之后，精密度高才会准确度高。只有高精密才能高准确；准确度高一定需要精密度好。

[说明] 在实际工作中，真值未知，分析结果的评价只能用精密度表示；若选用良好的分析方法，在消除系统误差的情况下，测定资料的差异主要是随机误差造成的，因此精密度完全可以评价分析结果的优劣。

第四节 分析结果的数据处理

一、有效数字及其运算规则

（一）有效数字及位数：有效数字是指在分析工作中实际可以测量的数字。包括所有准确数字和最后一位估计的不准确数字。

记录一个测量资料时只能保留一位可疑数字，有效数字的位数与测量的误差有关。在测量准确度的范围内位数越高测量愈准确。

（二）有效数字的运算规则

1．记录测定结果时只保留一位可疑数字

2．有效数字位数确定后，多余的舍去，规则“四舍六入五留双”。

有效数字位数的确定方法：

①数字中间和末尾的“0”均为有效数字；数字前面的“0”只起定位作用，不是有效数字。

②以“0”结尾的正整数，只有用指数形式表达时才能确定有效数字位数。

③等对数值有效数字的位取决于小数部分的位元元数，整数部分只说明方次。例如：

④倍数或分数关系为非测量所得，可视为无限多位有效数字。

3．若第一位有效数字≥8，其有效数字位数可以多算一位。

4．几个数字相加减时，和或差的有效数字位数保留以小数点后位数最少的为准。

5．几个数字相乘除时。积或商的有效数字位数保留以有效数字位数最少的为准。

6．在大量资料运算中，运算前各资料的有效数字位数可多保留一位，计算后再舍去。

7．误差一般只取一位有效数字，最多取两位。

第五节 滴定分析概述

一、基本概念

1．滴定分析法

将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反应。根据标准溶液浓度和用量计算出被测物质含量的方法叫滴定分析法。

2．标准溶液（滴定剂）

已知准确浓度的溶液。

3．滴定

将标准溶液从滴定管逐渐滴加到被测物质的溶液里的过程。

4．等量点

所加的标准溶液与被测物质正好按化学式完全反应（即物质的量相等）。

5．滴定终点

为确定等量点，通常在待测溶液中加入一种指示剂，当滴定至等量点附近时指示剂颜色发生突变，停止滴定的点叫滴定终点。

6．滴定误差

终点和等量点不一定正好符合，由此而造成的误差叫滴定误差或终点误差，其大小取决于滴定反应和指示剂性质、用量。

二、滴定分析的分类

按滴定反应类型的不同分：酸碱滴定法

氧化还原滴定法

沉淀滴定法

配位滴定法

三、滴定分析对化学反应的要求

1．反应必须定量完成（没有副反应）这是定量计算的基础

2．反应必须迅速完成（滴定反应要求在瞬间完成）

3．有比较简单可靠的确定终点的方法（如有适当的指示剂）

四、常用的滴定方式

1．直接滴定法

用标准溶液直接滴定被测物质叫直接滴定法。凡能满足滴定反应对化学反应要求的都可用直接滴定法。如HCl → NaOH

2．返滴定法

先加入过量的标准溶液，待其与试样完全反应后，再用另一种标准溶液滴定剩余的前一种标准溶液。该滴定方式又叫剩余量滴定法。适用于反应速度慢/无合适指示剂或被测物为如：测CaCO3 ← 过量盐酸，完全反应后，用NaOH滴剩余盐酸（又称回滴法，剩余量滴定法）

3．置换滴定法

对于不按确定的反应式进行的反应，可先用适当试剂与被测物发生反应，使其置换出另一种生成物，再用标准溶液滴定此生成物，这种滴定方式叫置换滴定法。如用Na2S2O3测定K2Cr2O7时，二者不发生定量反应，首先将被测物质K2Cr2O7与过量、定量的KI 完全反应生成一定量的I2，在用Na2S2O3标液与生成的I2定量反应，根据反应各物之间的关系可以进行相应的计算。

4．间接滴定法

被测物不能与标准溶液直接反应，但能和另一种可以与标准溶液直接反 应的物质起反