分析化學(xué)緒論

分析化學(xué)

AnalyticalChemistry分析化學(xué)課程簡(jiǎn)介課程名稱學(xué)時(shí)上課學(xué)期化學(xué)分析803儀器分析404化學(xué)分析課程教學(xué)安排章節(jié)學(xué)時(shí)第一章緒論4第二章分析天平誤差和分析數(shù)據(jù)處理８第三章滴定分析法概論4第四章酸堿滴定法８第五章氧化還原滴定法８第六章配位滴定法６第七章沉淀滴定法６第八章稱量分析法６第九章物質(zhì)化學(xué)分析的一般步驟６第十章實(shí)驗(yàn)12總計(jì)68CA（4學(xué)時(shí)）分析化學(xué)緒論第一章緒論§1.1分析化學(xué)的定義和任務(wù)§1.2分析方法的分類§1.3分析化學(xué)的進(jìn)展§1.4分析過(guò)程和一般步驟§1.5分析化學(xué)的學(xué)習(xí)方法§1.1分析化學(xué)的定義和任務(wù)1.1.1分析化學(xué)的定義1.1.2分析化學(xué)的任務(wù)歐洲化學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)（FECS）分析化學(xué)部（DAC）對(duì)分析化學(xué)的定義是：分析化學(xué)是發(fā)展和應(yīng)用各種方法、儀器和策略以獲得有關(guān)物質(zhì)在空間和時(shí)間方面組成和性質(zhì)的信息的一門(mén)科學(xué)。1.1.1分析化學(xué)的定義分析化學(xué)：關(guān)于研究物質(zhì)的組成、含量、結(jié)構(gòu)和形態(tài)等化學(xué)信息的分析方法及理論的科學(xué)，是一門(mén)獨(dú)立的化學(xué)信息科學(xué)。

分析化學(xué)在化學(xué)科學(xué)中的地位1.1.2分析化學(xué)的任務(wù)Tasksofanalyticalchemistry⑴鑒定物質(zhì)體系的化學(xué)組成；

⑵測(cè)定物質(zhì)體系中的有關(guān)成分的含量；⑶確定物質(zhì)體系中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。

1999年06月22日越王勾踐劍與歷史上最早的

金屬表面硫化技術(shù)馬肇曾漢《越絕書(shū)》還記有：“越王勾踐，有寶劍五?！苯陙?lái)，在我國(guó)的文物、考古工作中，獲得鐫刻有吳、越諸王銘文的銅劍統(tǒng)計(jì)有14件，其中吳王劍5件，越王劍包括越王盲姑劍、越王與夷劍、越王朱勾劍、越王勾踐劍等9件。

1965年，湖北江陵望山一號(hào)墓出土的越王勾踐劍，保存完好，劍

長(zhǎng)55．7厘米，出土?xí)r寒光閃閃，劍刃仍很鋒利。劍身滿布黑色菱形花

紋，紋飾精美，鏤刻最細(xì)處僅0．1毫米。近劍格處有兩行鳥(niǎo)篆銘文：

“越王鳩淺（勾踐）自乍（作）用（劍）”八字。劍柄、劍格烏黑，

劍格兩面鑄有花紋，分別嵌有藍(lán)色玻璃與綠松石。劍首向外翻卷作圓

箍形，內(nèi)鑄11道寬度不到1毫米的同心圓。越王勾踐劍制工精美，顯示

出鑄劍師的卓越技藝，堪稱我國(guó)國(guó)寶。

從劍身上有規(guī)則并向內(nèi)凹的黑色菱形花紋判斷，這種黑色紋飾是

在制劍時(shí)有意識(shí)加工出來(lái)的。經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)于1978年將越王勾踐劍專程

送到上海復(fù)旦大學(xué)靜電加速器實(shí)驗(yàn)室，對(duì)該劍進(jìn)行無(wú)損傷的質(zhì)子X(jué)熒光

非真空分析，發(fā)現(xiàn)劍刃成分為：銅80.3％、錫18.8％、鉛0.4％、

鐵0.4％。黑色菱形花紋及黑色劍格的成分分析中，除顯示錫、鐵含

量略有增高以外，還有含量不等的硫。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這些結(jié)果，又

對(duì)1973年湖北江陵藤店一號(hào)墓出土的越王劍使用了同一方法測(cè)定其表

面各部位成分，也得到了相似的結(jié)果。從而說(shuō)明我國(guó)在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期曾用

過(guò)一種使青銅器表面發(fā)黑的硫化處理技術(shù)。其時(shí)距今約2500年，是歷

史上最早的金屬表面硫化處理技術(shù)。1978年1月17日，又在北京有色金屬總院對(duì)越王勾踐劍劍身上的黑

色紋飾進(jìn)行了X射線衍射分析，發(fā)現(xiàn)此黑色紋飾處除含有銅錫合金以外，

還含有硫化亞銅（Cu2S）、硫化亞鐵及鐵錫合金（FeSn2）。由于分析

所顯示的Cu2S衍射峰太弱，即Cu2S的條件又為古代所無(wú)，為了證實(shí)

Cu2S存在的可靠性，又用自制的銅錫合金塊狀樣品（其中銅83％，錫

12．3％）在四種條件下進(jìn)行了硫化處理后，洗去樣品表面的殘留物，

再進(jìn)行同樣的分析，其結(jié)果與越王勾踐劍表面黑色紋飾部分及用硫粉

與銅粉（硫粉與銅粉重量比為1：6）作用一個(gè)月后分析所得的結(jié)果相

近。由此推測(cè)，越王勾踐劍等表面黑色部位是用硫粉處理而形成的，

其劍身的黑色菱形花紋則可能是劍身硫化處理后再對(duì)其表面進(jìn)行拋光

而留下黑色菱形紋飾。從而發(fā)現(xiàn)我國(guó)古代科技史上這項(xiàng)重要成果。1.1.3分析化學(xué)的作用(一)、農(nóng)業(yè)：土壤農(nóng)藥化肥(二)、工業(yè)生產(chǎn)：質(zhì)檢（產(chǎn)品、原材料）(三)、生命科學(xué)：頭發(fā)中微量元素含量與疾病的關(guān)系。正常人發(fā)錳含量為0.7ug/g。心臟病者為0.42ug/g。腫瘤患者及早衰者發(fā)錳含量也較低。又如體分析，將很小的探頭插入體細(xì)胞中，測(cè)定多巴胺、腎上腺素、維生素、糖等含量，對(duì)了解生命規(guī)律、大腦功能很有意義。又如人體一天究竟需要多少糖，人體中糖是怎樣循環(huán)變化的，就需測(cè)定體內(nèi)的糖含量。人工胰臟就需糖的檢測(cè)器。(四)、環(huán)境保護(hù)：環(huán)境監(jiān)測(cè)(大氣、水、土壤分析等）測(cè)定空氣中污染物如NO2,SO2,CO等含量，這兩者不僅對(duì)人體呼吸道有影響，而且造成酸雨。煙鎘會(huì)引起腎功能衰退，吸入過(guò)多會(huì)頭痛，頭暈，嘔吐，胸痛，死亡。廣州空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)實(shí)時(shí)查詢155中度污染(美使館9月9日9時(shí)更新)050100150200300>500優(yōu)良輕度污染中度污染重度污染嚴(yán)重污染溫馨提示：應(yīng)減少戶外活動(dòng)，外出時(shí)佩戴口罩，敏感人群應(yīng)盡量避免外出。六價(jià)鉻的毒性大于三價(jià)鉻，對(duì)呼吸器管，皮膚有損害，也能致癌。水源根據(jù)不同的需要，各國(guó)制定了不同的用水標(biāo)準(zhǔn)，生活用水，考慮有害物對(duì)人體的影響，世界衛(wèi)生組織允許的限量，如鉛0.1mg/l,鉻0.05mg/l,鎘0.01mg/l,汞0.001mg/l。工業(yè)用水，考慮鈣、鎂、鐵、鉛、硫酸鹽、pH、溶解氧等。

農(nóng)業(yè)用水，考慮微量元素對(duì)作物的影響。(鉻大米）

水產(chǎn)用水，考慮農(nóng)藥及微量元素與對(duì)立類的影響。另外還有廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)河水的污染及為嚴(yán)重。例如20世紀(jì)50年代日本發(fā)生的公害病──痛痛病和水俁病，曾驚動(dòng)了全世界。為了尋找痛痛病的病因，經(jīng)歷了11年之久。后來(lái)環(huán)境分析化學(xué)工作者用光譜檢查出病區(qū)的河水中含有鉛、鎘、砷等有害元素，繼而用元素追蹤的手段，分析病區(qū)的土壤和糧食,發(fā)現(xiàn)鉛、鎘等含量偏高,以后又進(jìn)一步對(duì)痛痛病患者的尸骨進(jìn)行光譜定量分析。骨灰中的鋅、鉛、鎘含量高得驚人。為了確定致病因子，又以鋅、鉛、鎘分別摻入飼料喂養(yǎng)動(dòng)物,在動(dòng)物身上進(jìn)行元素追蹤分析,配合病理解剖，證實(shí)了鎘對(duì)骨質(zhì)的嚴(yán)重危害性，揭開(kāi)了痛痛病的病因之謎。與此類似，日本漁民的水俁病是汞污染引起的這一事實(shí)，也是通過(guò)對(duì)元素的追蹤分析確定的。(五)、軍事生化武器化學(xué)武器具有很大威脅力，人們對(duì)此很恐懼，如中東伊拉克可以制作毒氣檢測(cè)器裝備在士兵及車輛上，以避免a:人睡覺(jué)時(shí)被中毒。b:毒氣聞多時(shí)，失去判別力。

a:神經(jīng)類，含磷有機(jī)物；

b:潰爛類，芥子氣。F-117A潛隱飛機(jī)是用塑料、樹(shù)脂等有機(jī)物制成，或涂上一層物質(zhì)。

(六)、天體科學(xué)月球巖石的分析可以幫助了解太陽(yáng)系及月亮的形成，用飛行器到其它星上檢測(cè)是否會(huì)有氮－生命基礎(chǔ)。用光譜分析法分析恒星上的組成、變化規(guī)律等。

(七)、醫(yī)藥衛(wèi)生醫(yī)院里常需對(duì)病人進(jìn)行血的化驗(yàn)，全國(guó)各地都有藥檢分析雜志。制備中成藥前需測(cè)量中藥中有效成分的含量及配比。興奮劑檢測(cè)

(八)、科學(xué)研究幾乎所有涉及化學(xué)的研究均用到分析化學(xué)，有機(jī)合成時(shí)，需測(cè)定產(chǎn)品含量，產(chǎn)品是什么，中間產(chǎn)物是什么？無(wú)機(jī)化學(xué)研究絡(luò)合物時(shí)，需測(cè)定絡(luò)合比，電化學(xué)、光化學(xué)特性；新型材料的合成也需分析化學(xué)（超導(dǎo)、高分子導(dǎo)電材料），考古學(xué)需測(cè)定古物的年代、組成。

(九)刑事偵破各人頭發(fā)中微量元素含量不同，通過(guò)測(cè)定可判斷現(xiàn)場(chǎng)的頭發(fā)是誰(shuí)的，繪畫(huà)中白粉既做顏料，又可打底，古時(shí)只有鉛白，1870年前無(wú)ZnO和二氧化鈦，文藝復(fù)興時(shí)的油畫(huà)中的白粉若有鋅、鈦，那就是復(fù)制品。德黑蘭附近有個(gè)牧場(chǎng)，1972年大批羊死亡，場(chǎng)主指控有人破壞,通過(guò)測(cè)定羊胃中的草,發(fā)現(xiàn)含大量的硒Se(劇毒),植物具有富集地下化學(xué)元素的能力。后來(lái)在當(dāng)?shù)氐牡叵掳l(fā)現(xiàn)了金屬礦床。金礦地表面一噸的草中含100克金。慢性中毒后，頭發(fā)中含有鉛、砷。國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)工業(yè)農(nóng)業(yè)國(guó)防建設(shè)科學(xué)技術(shù)國(guó)際貿(mào)易醫(yī)療衛(wèi)生獲得所有研究領(lǐng)域中物質(zhì)組成,結(jié)構(gòu),信息的科學(xué)稱為科學(xué)技術(shù)的“眼睛”，是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)

分析化學(xué)成為從事科學(xué)研究的科學(xué)分析化學(xué)的任務(wù)和作用作用國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)防力量的壯大，自然資源的開(kāi)發(fā)及科技進(jìn)步中起著舉足輕重的作用。ChemicalAbstract摘錄《分析化學(xué)》雜志的文章在國(guó)內(nèi)所有雜志中名列榜首,可見(jiàn)現(xiàn)代科學(xué)對(duì)分析測(cè)試的重視程度。

作用分析化學(xué)的任務(wù)和作用┄┄所有這些人類活動(dòng)的每一步都離不開(kāi)分析化學(xué)。小結(jié)分析化學(xué)的任務(wù)分析化學(xué)的作用第一章緒論§1.1分析化學(xué)的定義和任務(wù)§1.2分析方法的分類§1.3分析化學(xué)的進(jìn)展§1.4分析過(guò)程和一般步驟§1.5分析化學(xué)的學(xué)習(xí)方法§1.2分析方法的分類1.2.1按分析任務(wù)分類1.2.2按分析對(duì)象分類1.2.3按測(cè)定原理分類1.2.4按試樣用量分類1.2.5按被測(cè)組分含量分類1.2.6按分析作用分類1.2.1分析任務(wù)定性分析(qualitativeanalysis)

定量分析(quantitativeanalysis)結(jié)構(gòu)分析(structuralanalysis)形態(tài)分析(morphologicalanalysis)

鑒定物質(zhì)體系的化學(xué)組成確定物質(zhì)體系中的有關(guān)組分的相對(duì)含量或總含量（全分析totalanalysis）研究物質(zhì)的分子或晶體結(jié)構(gòu)研究物質(zhì)的價(jià)態(tài)、晶態(tài)、結(jié)合態(tài)等性質(zhì)一般研究程序

①首先確定物質(zhì)的定性組成，然后根據(jù)測(cè)定要求選擇適當(dāng)?shù)亩糠治龇椒ǎ虎谌魳悠烦煞忠阎?，可直接進(jìn)行定量分析；③對(duì)于新發(fā)現(xiàn)的化合物，應(yīng)首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定其分子結(jié)構(gòu)。

1.2.2分析對(duì)象分析方法分析對(duì)象分析任務(wù)無(wú)機(jī)分析(inorganicanalysis)

有機(jī)分析(organicanalysis)

食品分析(foodanalysis)水分析(wateranalysis)巖石分析(rockanalysis)鋼鐵分析(steelanalysis)藥物分析(pharmaceuticalanalysis)臨床分析(clinicalanalysis)環(huán)境分析(environmentalanalysis)無(wú)機(jī)物有機(jī)物成分分析含量分析成分分析、含量分析官能團(tuán)及結(jié)構(gòu)分析1.2.3測(cè)定原理化學(xué)分析(chemicalanalysis)

儀器分析(instrumentalanalysis)

1.2.3-1化學(xué)分析定義：以物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的一類分析方法。利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)（現(xiàn)象、特征及其計(jì)量關(guān)系）來(lái)確定被測(cè)物質(zhì)的組成和含量，進(jìn)行定性和定量分析。分類：化學(xué)定性分析、化學(xué)定量分析↓

重量分析

滴定分析↓經(jīng)典分析化學(xué)特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高（相對(duì)誤差0.1~0.2%）靈敏度低（測(cè)組分含量≥1%）

重量分析(gravimetricanalysis)試樣化學(xué)反應(yīng)適當(dāng)處理待測(cè)組分稱量重量含量（純凈、組成固定、可供直接稱量）托盤(pán)天平（臺(tái)秤）電子天平分析天平半自動(dòng)電光分析天平標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度Cs準(zhǔn)確已知的溶液）滴定待測(cè)物質(zhì)溶液化學(xué)反應(yīng)體積含量（化學(xué)反應(yīng)剛好反應(yīng)完全時(shí)）容量分析(volumetricanalysis)酸堿滴定法配位滴定法氧化還有滴定法沉淀滴定法化學(xué)計(jì)量點(diǎn)滴定分析(titrimetricanalysis)酸式滴定管滴定臺(tái)蝴蝶夾指示劑Vs移液管Vx1.2.3-2儀器分析定義：以物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的一類分析方法。通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的物理或物理化學(xué)參數(shù)，利用其與組分的關(guān)系，確定該物質(zhì)的組成、含量和結(jié)構(gòu)，進(jìn)行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析，這類方法稱為物理和物理化學(xué)分析(physicalandphysicochemicalanalysis)。物質(zhì)在化學(xué)變化中的某種物理性質(zhì)特點(diǎn)：靈敏、快速、準(zhǔn)確

分類：電化學(xué)分析(electrochemicalanalysis)

光學(xué)分析(opticalanalysis)

質(zhì)譜分析(massspectrometricanalysis)

色譜分析(chromatographicanalysis)Chapter1

Section1.2.3

按測(cè)定原理分類相對(duì)密度、相變溫度、折射率、旋光度及光譜特征等1.2.4試樣用量分析方法試樣質(zhì)量試樣體積常量分析法>0.1g>10ml半微量分析法0.1~0.01g10~1ml微量分析法10~0.1mg1~0.01ml超微量分析法<0.1mg<0.01ml各種分析方法的試樣用量常量分析方法→化學(xué)（定量）分析微量和超微量分析→儀器分析方法1.2.5被測(cè)組分含量注意：4、5兩種分類方法的區(qū)別4——按試樣用量的多少來(lái)進(jìn)行分類；5——根據(jù)被測(cè)組分含量的高低進(jìn)行分類。分析方法被測(cè)組分含量常量組分分析常量組分(>1%)微量組分分析微量組分(0.01%~1%)痕量組分分析痕量組分(<0.01%)1.2.6分析作用例行分析(routineanalysis)

仲裁分析(arbitralanalysis)又稱為常規(guī)分析，指一般實(shí)驗(yàn)室在日常生產(chǎn)或工作中的分析。如藥廠質(zhì)檢室的日常分析工作。

指不同單位對(duì)某一產(chǎn)品的分析結(jié)果有爭(zhēng)議時(shí)，要求某種仲裁單位（如一定級(jí)別的藥檢所、法定檢驗(yàn)單位等）用法定方法，對(duì)原分析結(jié)果正確與否進(jìn)行裁判分析?！?.3分析化學(xué)的進(jìn)展

1.3.1分析化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1.3.2分析化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)1.3.3分析化學(xué)的應(yīng)用1.3.1分析化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史時(shí)間理論基礎(chǔ)應(yīng)用狀況20世紀(jì)前無(wú)獨(dú)立理論體系技術(shù)20世紀(jì)初物理化學(xué)溶液理論(四大平衡）以化學(xué)分析為主的經(jīng)典分析化學(xué)（第一次變革）20世紀(jì)~40年代物理學(xué)電子學(xué)以儀器分析為主的現(xiàn)代分析化學(xué)（第二次變革）20世紀(jì)70年代末至今與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)及生物學(xué)緊密結(jié)合分析科學(xué)（第三次變革）起源煉金術(shù)與煉丹術(shù)中世紀(jì)定性分析→波義耳定量分析→貝格曼煉金術(shù)士（中世紀(jì)）煉金術(shù)：在中世紀(jì)（5世紀(jì)末~14世紀(jì)中葉）時(shí)，黃金在社會(huì)上有很高的價(jià)值，因此那時(shí)人們主要關(guān)心的是如何把賤金屬變成黃金。1.3.1-1煉金術(shù)與煉丹術(shù)煉丹術(shù)：在東方主要是在中國(guó)，除了煉金術(shù)制金外，主要應(yīng)用于尋找或合成可以長(zhǎng)壽的“長(zhǎng)生不老藥”或可以控制衰老和死亡的藥品上。1.3.1-221世紀(jì)的分析科學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)

廣泛應(yīng)用于分析儀器，已成為分析儀器的重要組成部分，不僅為實(shí)現(xiàn)儀器的自動(dòng)化提供了條件，而且為向智能化發(fā)展提供了基礎(chǔ)。激光技術(shù)具有高單色性、高強(qiáng)度和高方向性等特點(diǎn)，極大地提高了檢測(cè)靈敏度及選擇性。1.3.1-221世紀(jì)的分析科學(xué)聯(lián)用技術(shù)兩種分析技術(shù)聯(lián)用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，互相補(bǔ)充，解決復(fù)雜成分樣品的分析問(wèn)題。目前常見(jiàn)的有：色譜-光譜、色譜-質(zhì)譜、色譜-色譜聯(lián)用（二維色譜）。

化學(xué)計(jì)量學(xué)(chemometrics)是一門(mén)新興的科學(xué)，是一門(mén)化學(xué)分支學(xué)科，它應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（借助計(jì)算機(jī)技術(shù)），設(shè)計(jì)和擇最優(yōu)的測(cè)量程序和實(shí)驗(yàn)方法，并通過(guò)解析化學(xué)數(shù)據(jù)而獲得最大限度的信息?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：提高靈敏度，改善選擇性；提高分析測(cè)試的精密度與準(zhǔn)確性；開(kāi)發(fā)和評(píng)價(jià)新方法，提高分析效益。從分析對(duì)象看：無(wú)機(jī)分析→有機(jī)分析→活性物質(zhì)從組分含量看：常量組分→微量組分→痕量組分

→分子水平

從儀器發(fā)展看：手工操作→儀器化→自動(dòng)化

→智能化

1.3.2分析化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

Perspectivesofanalyt