分析化學(xué)第一章緒論

分析化學(xué)

第一章緒論(Introduction)一、分析化學(xué)的任務(wù)二、分析化學(xué)的作用三、分析化學(xué)的分類四、分析化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)一、分析化學(xué)的任務(wù)

分析化學(xué)——(AnalyticalChemistry)地位：化學(xué)學(xué)科的重要分支，四大基礎(chǔ)化學(xué)之一。內(nèi)容：分析化學(xué)是研究物質(zhì)的化學(xué)組成的分析方法及有關(guān)理論的一門學(xué)科任務(wù)：物質(zhì)的化學(xué)組成，a:是什么？（定性分析）、b:是多少？（定量分析）范圍：分析化學(xué)包括的范圍很廣泛。從分析對(duì)象來(lái)說(shuō)，包括各種氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物；從分析要求說(shuō)，包括各種元素、化合物，原子團(tuán)和有機(jī)官能團(tuán)等的定性和定量分析以及它們存在形式和化學(xué)結(jié)構(gòu)等方面的分析。從分析方法來(lái)說(shuō)：化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)（儀器分析）研究的范圍越來(lái)越大。二、分析化學(xué)的作用工具科學(xué)，用于生產(chǎn)、生活中。分析化學(xué)的應(yīng)用(一)、農(nóng)業(yè)：土壤農(nóng)藥化肥(二)、工業(yè)生產(chǎn)：質(zhì)檢（原材料、產(chǎn)品）(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。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。

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)河水的污染極為嚴(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?？偨Y(jié)分析化學(xué)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等中肩負(fù)著極其重要的任務(wù)。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。

三、分析方法的分類(一)、按分析任務(wù)分類：定性分析（qualitative）的任務(wù)是鑒定物質(zhì)是由哪些元素、原子團(tuán)、官能團(tuán)或化合物而組成的。定量分析(quantitative)是測(cè)定物質(zhì)中有關(guān)組分的含量。結(jié)構(gòu)分析(constructional)是研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或晶體結(jié)構(gòu)。

(二)、按分析對(duì)象分類：無(wú)機(jī)分析（inorganic）有機(jī)分析（organic）、

冶金分析（metallurgical）藥物分析(pharmaceutical)、食品分析(food)、環(huán)境分析(environmental)、土壤分析等。無(wú)機(jī)分析通常要求鑒定試樣是由哪些元素、離子、原子團(tuán)或化合物組成。各成分含量是多少，現(xiàn)行的分析方法很多，組成有機(jī)物的元素不多，但結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，往往需要官能團(tuán)分析和結(jié)構(gòu)分析，有機(jī)物的分析一般需要大型儀器。

三、按測(cè)定原理分類化學(xué)分析法儀器分析法化學(xué)分析法——以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法，又稱經(jīng)典分析法，主要是滴定分析法和重量分析法.儀器分析法——以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法.光譜分析法色譜分析法電化學(xué)分析法光譜分析法分為紫外分光光度法、紅外分光光度法、原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子熒光光譜法色譜分析法分為氣相色譜法、高效液相色譜法、薄層色譜法、離子色譜法、色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)；電化學(xué)分析法分為極譜分析法、電導(dǎo)分析法、電位分析法、庫(kù)侖分析法。(四)、例行分析和裁判分析例行分析是指一般化驗(yàn)室日常生產(chǎn)中的分析，又叫常規(guī)分析；裁判分析是指不同單位對(duì)某一產(chǎn)品的分析結(jié)果有爭(zhēng)論時(shí)，要求某單位用指定的方法進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，以判斷分析結(jié)果是否準(zhǔn)確，又稱仲裁分析。

(五)、按樣品用量及被測(cè)成分多少分類：1、按被測(cè)成份含量分類：百分含量（％）1～10010-1～110-3～10-2分析方法常量成分分析微量成分分析痕量成分分析2、按試樣量分類：痕量與超痕量分析是現(xiàn)代分析化學(xué)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，它們將推動(dòng)現(xiàn)代分析化學(xué)的發(fā)展。例如已測(cè)定太平洋中心上空空氣中鉛的含量為1ppb，南北極則低于0.5ppb。（ppb是10-9）人體中鈾的平均含量為1ppb。這些成果是依靠痕量或超痕量分析技術(shù)取得的。試樣量（g)0.1～10.01～0.10.001～0.010.0001～0.001常量分析半微量分析semi-micro微量分析micro超微量分析trace電化學(xué)分析酸堿滴定配位滴定沉淀滴定氧化還原滴定滴定分析重量分析光化學(xué)分析化學(xué)分析儀器分析色譜分析質(zhì)譜分析熱分析基礎(chǔ)發(fā)展分析化學(xué)化學(xué)物理、數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)、激光、功能材料常量分析微量、痕量分析分析方法的分類四、分析化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)

1、分析化學(xué)的歷史悠久分析化學(xué)一詞是在17世紀(jì)由玻意耳提出本世紀(jì)二、三十年代分析化學(xué)真正成為一門獨(dú)立的學(xué)科。到20世紀(jì)40年代后的幾十年，半導(dǎo)體和原子能技術(shù)的發(fā)展使儀器分析突飛猛進(jìn)，靈敏度高，速度快，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。分析化學(xué)經(jīng)歷了三次巨大的變革：第一次是在本世紀(jì)初，由于分析化學(xué)基礎(chǔ)理論，特別是物理化學(xué)基本概念（如溶液平衡理論）的發(fā)展，使分析化學(xué)從一種技術(shù)演變成為一門科學(xué)。第二次變革是在二次世界大戰(zhàn)前后，由于物理學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展，改變了以往經(jīng)典的化學(xué)分析為主的局面，開(kāi)創(chuàng)了儀器分析的新時(shí)代?，F(xiàn)在正處于第三次變革時(shí)期，由于生物學(xué)、信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，以及生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和新材料科學(xué)等的發(fā)展，使分析化學(xué)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的境界。2、現(xiàn)代分析化學(xué)現(xiàn)代分析化學(xué)已要獲取包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、形態(tài)在內(nèi)的全面信息，并解決諸如對(duì)微區(qū)、薄層、在線或在體等特殊要求的測(cè)定及分析測(cè)試的自動(dòng)化及智能化。現(xiàn)代分析化學(xué)已發(fā)展成為由許多密切相關(guān)的分支學(xué)科交織而成的一個(gè)分析科學(xué)體系，它涉及色譜學(xué)、電化學(xué)、光譜分析、波譜分析、化學(xué)分析、熱分析、放射分析、生化分析及傳感器、聯(lián)用技術(shù)、樣品分離富集方法、化學(xué)計(jì)量學(xué)和表面、微區(qū)、形態(tài)分析等分支學(xué)科。分析化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)及生命、環(huán)境、材料、資源、信息、醫(yī)藥等科學(xué)聯(lián)系密切，與化學(xué)內(nèi)部各分支學(xué)科間的關(guān)系更為密切。它不僅給各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域和生產(chǎn)部門提供新的檢測(cè)方法，直接為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)及社會(huì)生活的眾多領(lǐng)域（如醫(yī)療衛(wèi)生及環(huán)境保護(hù)）服務(wù)，而且影響著社會(huì)財(cái)富的創(chuàng)造，人類生存（如環(huán)境生態(tài)）和政策決策（如資源、能源開(kāi)發(fā)）等重大社會(huì)問(wèn)題的解決，其發(fā)展是衡量國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平的重要的標(biāo)志之一。進(jìn)一步提高分析化學(xué)方法的靈敏度研究解決復(fù)雜體系的分離、富集及提高方法的選擇性擴(kuò)展獲得時(shí)空多維信息方法的研究開(kāi)展形態(tài)分析、表面分析及微環(huán)境分析生物大分子及生物活性物質(zhì)的表征與測(cè)定非破壞性檢測(cè)、遙測(cè)及過(guò)程分析用于分析檢測(cè)新原理的提出及新型分析儀器的研究分析化學(xué)的學(xué)習(xí)方法1.了解分析化學(xué)的課程特點(diǎn)，適應(yīng)課程。A、分析化學(xué)是有關(guān)各種分析方法的集合