最新材料分析化学课件-中科大版整理

四、显著性检验(Test of significance)
• 对分析结果准确性的评价 • 置信区间只给出主观范围 • 用标准值(真值)，标准方法比较 • 测定结果是否存在显著性差异
(significance diference) • t检验(系统误差)和F检验(精密度)
1.测量值与标准值比较(t检验法)：
f34
t 0.05 3.18 2.78 t 0.01 5.84 4.60
解：x =2.71%, s=0.070%,
• p=95% (=0.05), µ=2.85%
x t0 .0,3 5 s 2 .7 1 3 .1 0 8 .0 7 2 .7 1 0 .1% 1
n
4
t= x
• f→∞时，t分布趋于正态分布
• 不同f值及概率所对应的tα,f值已经计算出来
• 在t分布曲线中，相应平均值出现的概率用 P表示，称为置信度(confidence level)
• 置信度P表示在某一t值时，[-t,t]区间内分 布曲线的面积，也就是测定平均值落在
µ±t·s/n1/2范围内的概率
• 测定值落在此范围以外的概率为1-P，用α
表示， α=1-P，称为显著性水准
(significance level)
• t值用tα,f值来表示，即指明显著性水准和自 由度
• 置信度P包含两种含义：一是置信概率，二 是置信区间。
• 置信度越大，置信概率越高，包含的置信 区间就越宽
• 置信度100％时，为必然事件，覆盖整个区 间，失去判断意义。
• 大误差出现几率小( x-µ越大，y越小)，x趋
于±∞时，y趋于0
• 标准正态分布
使用变量代换，将两个参数通过数学关系联系起

CuI pKsp=12.0，Ksp=[Cu+][I-] ， 存在时， 有I-存在时， Cu2+/Cu+ 电对电位 E ＝E0＋0.059lg[Cu2+]/[Cu+] ＝ E0＋0.059lg[Cu2+]+ 0.059lg[I-] / Ksp 当 [Cu2+]＝ [I-]＝ 1.0 mol·L-1 ＝ ＝ E(Cu2+/Cu+ )= E0 (Cu2+/CuI ) =0.153－0.059lg10-12 － =0.86(V)
第五章 氧化还原滴定法 (Oxidation-Reduction Titration)
• 以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。 以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。 • 特点：反应速度较慢、副反应多、机理复 特点：反应速度较慢、副反应多、 杂、热力学和动力学对滴定均有影响 • 重点：氧化还原平衡(无机化学 ； 重点：氧化还原平衡 无机化学 无机化学)； KMnO4、 K2Cr2O7 、碘量法滴定
由于CuI沉淀的产生，因此发生的反应为： 沉淀的产生，因此发生的反应为： 由于 沉淀的产生 Cu2+＋3II3- +Cu+ 而且两电对的电位差较大（ 而且两电对的电位差较大（0.86~0.536）， ）， 上述反应可以定量向右进行 碘量法测定铜合金中的铜就是利用这个反 应来实现的
3.生成配合物的影响 生成配合物的影响 电对的氧化态或还原态与溶液中存在的配体 生成配合物时， 生成配合物时，也会引起某一型态浓度发生 极大的变化而大大改变电对的电位。 极大的变化而大大改变电对的电位。 例如： 例如： 由E0(Ag+/Ag)= 0.80V，计算 0 ，计算E (Ag(NH3)2+/Ag) 标准电极电位，因此： 标准电极电位，因此： [NH3]= 1.0 mol·L-1

优点
操作简便，快速，适用于微量和常量组分分析。
分类
包括酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、络合滴定等。
缺点
对标准溶液和指示剂的要求较高，易受干扰因素影响。
光度分析法
原理
基于物质对光的吸收、发射或散 射等光学性质与物质浓度之间的
关系进行分析的方法。
分类
包括分光光度法、荧光光度法、 原子吸收光度法等。
优点
分析化学的发展历程
古代分析化学
古代人们通过简单的试验和观察，积累了一些关于物质性质的经验和知识，如炼金术、医药 学等。
近代分析化学
17世纪末至18世纪初，随着工业革命的兴起和自然科学的发展，分析化学开始从经验性向理 论性转变，出现了许多重要的分析方法和理论，如重量分析法、容量分析法、光谱分析法等。
土壤污染治理技术
包括重金属、农药残留、有机物污染等。
包括现场快速检测法、实验室分析法等， 涉及色谱法、质谱法、光谱法等技术。
包括物理法（如换土、深耕翻土等）、 化学法（如淋洗、氧化还原等）和生物 法（如植物修复、微生物修复等）。同 时，针对不同类型的土壤污染，还需要 采取针对性的治理措施，如针对重金属 污染的土壤，可以采用电动修复、热解 吸等技术进行治理。
偏差
精密度与准确度的关系，系统误差与随机误差的识别与消除。
有效数字及其运算规则
有效数字概念
非零数字及其后面所有数字的总称，表示测量结 果的精确程度。
有效数字运算规则
加减法、乘除法、乘方与开方等运算中有效数字 的保留规则。
数值修约规则
四舍六入五成双等修约方法。
数据分析与统计处理方法
数据处理基本步骤 数据收集、数据整理、数据分析、结 果表达。
误差分析

富集目标组分
通过适当的富集技术，提高目标组分的浓度，提高分析的灵敏度。
优化富集条件
通过实验条件的优化，提高富集效率和分析的准确度。
06
实验技能与安全
分析实验室基本操作与实验技能
实验操作规范
掌握实验操作的基本规范，如 实验器材的正确使用、实验试
剂的配制和标定等。
实验误差控制
了解误差的来源和分类，掌握 减小误差的方法，提高实验结 果的准确性和可靠性。
络合滴定法
总结词
基于络合反应的定量分析方法
详细描述
络合滴定法是一种利用络合反应进行定量分析的方法。该方法通过控制溶液的pH值和络合剂的浓度，使被测物 质与络合剂形成稳定的络合物，然后通过滴定手段测定络合物中的被测物质含量。络合滴定法具有准确度高、选 择性好等特点，广泛应用于各种金属离子的测定。
络合滴定法
解决实际问题提供科学依据。
分析化学的分类
总结词
根据分析对象和分析方法的不同，分析化学可分为多 种类型。
详细描述
根据分析对象的不同，分析化学可分为无机分析和有 机分析。无机分析主要针对无机物，如金属、非金属 等；有机分析则针对有机物，如烃、醇、酸等。根据 分析方法的不同，分析化学可分为化学分析和仪器分 析。化学分析主要利用化学反应和滴定等方法进行定 量分析；仪器分析则利用各种仪器对物质进行定性或 定量分析，如光谱分析、色谱分析等。
总结词
络合剂的选择与配制
详细描述
选择合适的络合剂是络合滴定法的关键，通常根据被测金属离子的性质和反应 条件来选择适当的络合剂。同时，络合剂的浓度和纯度也需要进行准确测量和 控制，以确保实验结果的准确性。
络合滴定法
总结词
络合反应条件的控制

化学定量分析 ：根据化学反应中试样和试剂的用量， 测定物质各组分的含量
化学定性分析：根据分析化学反应的现象和特征鉴定 物质的化学成分
滴定分析(titrimetric analysis )
重量分析(gravimetric analysis)
第一章 绪 论
3. 按照分析方法的原理分类（2）
化学分析
仪器分析（instrumental analysis）：使用较特殊仪 器进行分析的方法 (以物质的物理或物理化学性质为基
第一章 绪 论
化学分析
作为一门科学的分析化学的形成： 20 世纪初，以溶液四大平衡理论为基础。 化学分析法迅速发展成为系统理论和方 法。
第一章 绪 论
化学分析
以仪器分析为主的现代分析化学：20世 纪40～60年代，物理学与电子学的发展 促进分析化学的发展。光谱分析、极谱 分析及其理论体系。 经济、社会发展的需求是动力
药学专业的重要专业基础课
第一章 绪 论
化学分析
第二节 分析化学的发展
第一章 绪 论
化学分析
分析化学的诞生 ：18世纪，在氧化汞 形成实验中的定量测定，拉瓦锡(AL.
Lavoisier) －－分析化学之父。
滴定分析的产生：直接动力是化学工业 的兴起。 18世纪时，硫酸、盐酸、苏 打和氯水是化学工业的中心产品。最早 的“滴定分析” ，法国人日夫鲁瓦测 定醋酸的浓度，将醋酸滴加入碳酸钾中。
微量组分分析 (0.01%~1%)
痕量（组分）分析 (＜0.01%)
注意与试样用量分类法的区别
第一章 绪 论
化学分析
第四节
分析过程和步骤
第一章 绪 论
化学分析
明确分析任务和制订计划（包括标准操作程序，SOP）

1.EDTA
EDTA是一个氨羧配体，通过N-N原子和NO原子与金属离子形成配位键而组成几个非 常稳定的五元环，因此EDTA的螯合物一般 十分稳定。
由于EDTA的超强配位能力，它在分析化学 中具有重要的地位(滴定剂、掩蔽剂和分离 试剂)
Ethyl diamine tetraacetric acid (EDTA) 分 子式为： HOOC－CH2 CH2COOH N－CH2－CH2－N HOOC－CH2 CH2COOH
3.EDTA滴定法
是配位滴定法中最常用、最重要也是最 有用的方法。由于EDTA与绝大多数的金 属离子都可以生成稳定的螯合物，易溶于 水，且基本上为1:1的配合物，反应速度很 快，因此发展了大量的分析方法。EDTA 滴定法是化学分析法中测定金属离子最重 要的方法。
4. 其它螯合滴定法 其它能够形成螯合物的氨羧类或其它配体， 也有很多可以应用于配位滴定，但普适性 和重要性均不及EDTA，一般用于EDTA滴 定法的补充(干扰、有色、指示剂封闭等)。 滴定剂有：氨三乙酸(NTA)、环己二胺四 乙酸(CyDTA)、乙二醇二乙醚二胺四乙酸 (EGTA)、乙二胺四丙酸(EDTP)等。
[ ML] K 稳1 [ M ][L] [ ML2 ] K 稳2 [ ML][L] K 稳n [ MLn ] [ MLn 1 ][L]
M L ML ML L ML2 ML( n 1) L MLn
1 K 稳
1
2 K稳 K稳
1
2
n K 稳1 K 稳2 K 稳n
在水溶液中，未配位EDTA总是以这七 种形式存在。当溶液的pH值不同时，各种 形式的的分布分数也不相同，因此具有不 同的浓度。对于金属离子来说，一般只能 与Y4- 反应，因此如果溶液中Y4-的平衡浓 度越小，则它与金属离子的配位能力越差。

mymymy一定实验条件下kmy为常数均远大于my没有其它副反应时至少有酸效应存在lgmylgmymymymymylglglglglgmy由于一般情况下均远大于my因此一般而言条件稳定常数kmy总是小于稳定常数kmy考虑所有副反应时lgmylgmylgmoh1lgmyedta和许多金属离子生成稳定的配合物但由于副反应的发生使得许多配合物的条件稳定常数变得很小增加了配位滴定的困难
αY(N)＝ [Y´]/[Y] ，得到：
αY(N)＝1＋ KNY[N]
即共存离子效应的大小取决于共存离子与 EDTA配位能力(KNY)和离子的浓度([N])。
3)Y的总副反应系数
溶液中酸效应总是存在的，当同时有共存离子时， 需要考虑两者的共同影响：
[Y´]=[Y4-]+ [HY3-]+ [H2Y2-]+ [H3Y-] +[H4Y]+[H5Y+] +[H6Y2+]+[NY]
3)金属离子的总副反应系数
对于金属离子，考虑配位效应和水解效应 时，有： αM= αM(L)+ αM(OH)－1 当溶液中存在多种(p)种配体时，
αM= αM(L1)+ αM(L2)+ …+αM(Lp)+ αM(OH)－p
例：在pH10.0的0.010mol· -1的锌氨溶液 L 中，当[NH3]=0.10mol· -1时，计算αZn。 L
K´MY=[MY´]/[M´][Y´] [MY´]－所有MY结合的形式(不管是否MY) [M´]－全部未与Y结合的待测金属离子总浓度 [Y´]－全部未与M结合的EDTA总浓度 由： [MY´]＝ αMY· [MY] [M´] ＝ αM· [M]， [Y´] ＝αY· [Y] 因此， MY [ MY ] K´MY＝

概率P u=±1时(x=µ ±σ), 68.3% u=±2时(x=µ ±2σ), 95.5% u=±3时(x=µ ±3σ), 99.7%
§2-3 少量实验数据的统计处理(重点)
• 正态分布需要测量无限多数据
• 实际工作测量的数据有限
• 通过有限次数据获得分析结果
• 少量数据统计处理的重要性
• 总体
• 正态分布曲线
• 随机误差是由一些偶然因素引起的，大小 及方向难以预料，但服从一定的统计规律 • 对总体数据的测量，测量数据(x)或测量误 差 (x -µ )符合Gauss分布 • 正态分布曲线有两个重要参数：总体平均 值µ 和总体标准偏差σ • 对于不同的µ 和σ，曲线的位置和形态不同 • N(µ,σ2)表示特定的正态分布
1.置信区间
• 平均值的置信区间: 以分析结果( x )为中心， 包含总体平均值(µ )的可靠性范围； 这一 区间包含总体平均值的可能性称为置信概 率 • 总体平均值µ 是一定的，变动的是测定的区 间(随平均值 x 和平均值的标准偏差变化) • 用某一区间包含总体平均值的概率和区间 的范围来说明分析结果的可靠程度
• 置信度P包含两种含义：一是置信概率，二 是置信区间。 • 置信度越大，置信概率越高，包含的置信 区间就越宽 • 置信度100％时，为必然事件，覆盖整个区 间，失去判断意义。
• 置信度指明一定区间内，事件出现的可能 性 • 分析化学中常用置信度95%,90%,99%
三、置信区间(confidence interval)
• 不同f值及概率所对应的tα,f值已经计算出来
• 在t分布曲线中，相应平均值出现的概率用 P表示，称为置信度(confidence level) • 置信度P表示在某一t值时，[-t,t]区间内分 布曲线的面积，也就是测定平均值落在 µ ±t · s/n1/2范围内的概率 • 测定值落在此范围以外的概率为1-P，用α 表示， α=1-P，称为显著性水准 (significance level) • t值用tα,f值来表示，即指明显著性水准和自 由度

2. fHm代数值越小, 化合物越稳定。
3.必须注明温度，若为298.15K时可省略。
2022/1/10
标准摩尔反应焓变的计算 化学反应的标准摩尔反应焓变等于生成物 的标准摩尔生成焓的总和减去反应物的标
准摩尔生成焓的总和。 化学反应： cC + dD = yY + zZ • (任一物质均处于温度T的标准态)
第1篇 材料化学基本原理 第1章 热化学基础
课题1.1 热化学与反应热的测量
第1章 热化学基础
课题1.2 反应热的理论计算
新课引入
• 通常实验采用弹式量热计测得的是恒容反应热，但实际 反应多为恒压条件下进行，如何由Qv——Qp？两者关系 如何？
• 对于有些新反应难以实验测得，也无法由已有的实验数 据推算，该如何得到该类反应的反应热？
2022/1/10
化学反应的自发过程
自发过程
在一定条件下不需外界作功，一经引发就 能自动进行的过程。
要使非自发过程得以进行, 外界必须作功。
例如: 水总是自动地从高处向低处流,铁在 潮湿的空气中易生锈。
例如：欲使水从低处输送到高处，可借助 水泵作机械功来实现。
注意 ：能自发进行的反应，并不意味着其
rHm——摩尔反应焓变
2022/1/10
几者之间的关系
U = Q+ W
Qv= U, Qp.m = rHm， Qp= H （数值上相等）
Qp= U+p V= H U+pV= H p V= nRT
nB= ξv(Bg)
n= ξ∑v(Bg)
∑v(Bg)为反应前后气态物质化学计量数的变化
∴ Qp-Qv= p V =ξ∑v(Bg)·RT，（应用见习题）

绿色环保
发展可再生、可循环利用的材料，降 低材料生产和使用过程中的环境污染 ，实现可持续发展。
复合化
通过材料的复合化，实现各材料之间 的优势互补，提高材料的综合性能和 应用范围。
THANKS
感谢观看
析有助于提高飞行器和航天器的性能和安全性。
02
CATALOGUE
材料分析方法化学分析法总结词通过化学反应对材料进行定性和定量分析的方法。
详细描述
化学分析法是利用化学反应来测定材料中组分的含量。它通常包括滴定分析、重 量分析和气体分析等方法。这些方法可以确定材料中各种元素的含量，以及化合 物或离子的存在与否。
《材料分析》 ppt课件
contents
目录
• 材料分析概述 • 材料分析方法 • 材料性能分析 • 材料结构分析 • 材料成分分析 • 材料应用与发展趋势
01
CATALOGUE
材料分析概述
材料分析的定义
总结词
材料分析是对材料进行测试、表征和鉴别的过程，旨在了解材料的性质、结构 和性能。
详细描述
X射线衍射分析
电子衍射分析
利用电子在晶体中的衍射现象，进行 晶体结构分析和测定。
利用X射线在晶体中的衍射现象，分 析晶体的晶格常数、晶面间距等晶体 结构参数。
分子结构分析
01
02
03
分子几何构型
根据分子中原子之间的连 接方式和空间排列，确定 分子的几何构型，如直线 型、平面型、立体型等。
分子光谱分析
利用分子吸收光谱和发射 光谱的特性，分析分子内 部的结构和运动状态。
分子力学计算
利用量子力学和分子力学 计算方法，模拟分子的结 构和性质，预测分子的物 理和化学性质。