室內(nèi)環(huán)境化學(xué)基本知識-精

主講人：汪世龍

同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

聯(lián)系電話：65982595

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2009年5月6日化學(xué)分析基礎(chǔ)知識第一節(jié)儀器與設(shè)備一、玻璃量器（一）、玻璃量器的使用：見P2901.滴定管：酸式滴定管：玻璃活塞b.堿式滴定管：橡皮管、玻璃珠、玻璃嘴（不能裝氧化性物質(zhì)）c.滴定管的洗滌：洗液、自來水、純水、不掛水珠d.讀數(shù)：垂直弧形面的最低點（如圖9-2）e.滴定時注意事項:滴定前應(yīng)檢查是否漏水，涂凡士林。2.容量瓶：

用途、

洗滌方式、

溶液的配置、

注意事項3.吸管：用途、分類（無分度吸管和有分度吸管）、洗滌方式、操作過程、注意事項（吹）(二)玻璃量器的校正

溫度影響：水的密度和玻璃容積隨溫度的變化，標(biāo)準(zhǔn)見P2911.滴定管的校正：見P292

2.吸管的校正：見P2933.容量瓶的校正：見P293

4.校正中的注意事項：見P294二、常規(guī)儀器種類

（一）常用玻璃儀器

1、試劑瓶：

顏色、

規(guī)格，見P2942.燒杯3.三角燒瓶4.碘量瓶5.試管6.比色管7.量筒和量杯見P2951.冷凝管：

直形、

球形、

蛇形、

空氣冷凝管(二）特定用途的玻璃儀器及裝置（見P295）2.干燥器：

用途、

注意事項，

見P2963.漏斗4.分液漏斗(三）天平，見P296天平的用途和維護(hù)天平性能檢查與校準(zhǔn)三、常用洗滌液配制：(見P297)鉻酸洗液:

配制過程、注意加硫酸的步驟2.肥皂液、堿液及合成洗滌劑3.氫氧化鉀酒精溶液四、常用儀器分析法（一）、分光光度法（1）.測定原理：朗伯比耳（Lambert-Beer）定律A=abcA:吸光度，有的用E表示；a：吸光系數(shù)；b：比色皿厚度，單位厘米；c：被測物質(zhì)濃度，克／升。光譜法儀器——分光光度計主要特點：五個單元組成光源單色器樣品池檢測器記錄裝置分光光度法的分析步驟樣品（氣體、液體、固體）樣品溶液顯色反應(yīng)測定吸光度計算結(jié)果紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生1．分子吸收光譜的產(chǎn)生——由能級間的躍遷引起能級：電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級躍遷：電子受激發(fā)，從低能級轉(zhuǎn)移到高能級的過程若用一連續(xù)的電磁輻射照射樣品分子，將照射前后的光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒂涗浵聛?，就可得到光?qiáng)度變化對波長的關(guān)系曲線，即為分子吸收光譜2．分子吸收光譜的分類：分子內(nèi)運動涉及三種躍遷能級，所需能量大小順序

3．紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生由于分子吸收紫外-可見光區(qū)的電磁輻射，分子中價電子（或外層電子）的能級躍遷而產(chǎn)生（吸收能量=兩個躍遷能級之差）相關(guān)的基本概念1．吸收光譜（吸收曲線）：不同波長光對樣品作用不同，吸收強(qiáng)度不同以λ-A作圖2．吸收光譜特征：定性依據(jù)

吸收峰→λmax吸收谷→λmin肩峰→λsh末端吸收→飽和σ-σ躍遷產(chǎn)生3．生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)）：能吸收紫外-可見光的基團(tuán)有機(jī)化合物：具有不飽和鍵和未成對電子的基團(tuán)具n電子和π電子的基團(tuán),產(chǎn)生n→π*躍遷和π→π*躍遷例：C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N—注：當(dāng)出現(xiàn)幾個發(fā)色團(tuán)共軛，則幾個發(fā)色團(tuán)所產(chǎn)生的吸收帶將消失，代之出現(xiàn)新的共軛吸收帶，其波長將比單個發(fā)色團(tuán)的吸收波長長，強(qiáng)度也增強(qiáng)。4．助色團(tuán)：本身無紫外吸收，但可以使生色團(tuán)吸收峰加強(qiáng)同時使吸收峰長移的基團(tuán)有機(jī)物：連有雜原子的飽和基團(tuán)例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X5．紅移和藍(lán)移：

由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團(tuán)取代基）或采用不同溶劑后吸收峰位置向長波方向的移動，叫紅移（長移）吸收峰位置向短波方向移動，叫藍(lán)移（紫移，短移）6．增色效應(yīng)和減色效應(yīng)增色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的效應(yīng)減色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度減小的效應(yīng)7．強(qiáng)帶和弱帶：εmax>105→強(qiáng)帶εmin<103→弱帶（２）.儀器分類72型分光光度計構(gòu)造：單色光器、微電計、磁飽和穩(wěn)壓器測量范圍：可測波長420～700nm721型分光光度計構(gòu)造：

測量范圍：可測波長360～800nm

操作步驟：

722型光柵分光光度計

751型分光光度計，與72型的主要差別是采用littrow石英棱鏡代替玻璃棱鏡為色散光源，并以光電管代替硒光電池為檢測器。

測量范圍：可測波長200～1000nm

光源：鎢燈光源320～1000nm，氫弧燈光源200～320nm。

其它型號還有730、7650、930等等E值法（詳見298）對照品法（詳見298）比色法（詳見298）(二)氣相色譜法

(專題講)一、實驗室的實驗用水（詳見302）至少應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《分析實驗用水規(guī)格和試驗方法》GB/T6682-1992的三級用水的要求。具體要求：pH值、電導(dǎo)率、可氧化物質(zhì)、吸光度、蒸發(fā)殘渣、可溶性硅等第二節(jié)試劑的制備四級品實驗試劑

LRLabreagent瓶簽顏色棕色三級品化學(xué)純

CPChemicallypure瓶簽顏色藍(lán)色二級品分析純

ARanalyticalreagentgrade瓶簽顏色紅色一級品優(yōu)級純保證試劑

GRguaranteereagent瓶簽顏色綠色其它一些特殊需要的化學(xué)試劑：光譜純、色譜純、基準(zhǔn)試劑、生物試劑

二、試劑的規(guī)格三、試劑及濃度表示（詳見303）第三節(jié)基本操作（詳見303）

一、術(shù)語恒重：量?。何。憾ㄈ荩憾?、加熱(303)1.加熱目的：2.加熱方法：直接加熱、間接加熱三、干燥及干燥方法加熱干燥化學(xué)結(jié)合法的干燥吸附法干燥四、過濾與分離(304)第四節(jié)本規(guī)范中常用的物理量和單位一、質(zhì)量單位：（詳見P304）二、時間單位：三、溫度單位：四、體積單位：五、放射活度單位（專題講座）第五節(jié)

分析化學(xué)基礎(chǔ)知識分析化學(xué)的定義：

研究獲得物質(zhì)化學(xué)組成，結(jié)構(gòu)信息，分析方法及相關(guān)理論的科學(xué)。分析化學(xué)是化學(xué)中的信息科學(xué)，以降低系統(tǒng)的不確定度為目的。一、分析化學(xué)概述（一）、分析化學(xué)的分類1.按分析任務(wù)分類

(1)定性分析含何種元素，何種官能團(tuán)(2)定量分析含量

(3)結(jié)構(gòu)分析形態(tài)分析,立體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)與活性2.按分析對象分類

(1)無機(jī)分析(2)有機(jī)分析(3)生物分析(4)藥物分析3.按數(shù)量級分類方法試樣質(zhì)量/mg試樣體積/mL常量分析>100>10半微量分析10~1001~10微量分析0.1~100.01~1超微量分析<0.10.014.按分析方法分類

化學(xué)分析：1、重量分析2、容量分析（各種滴定分析）儀器分析：1、電化學(xué)分析2、光化學(xué)分析3、色譜分析4、波譜分析1酸堿滴定配位滴定氧化還原滴定沉淀滴定電化學(xué)分析光化學(xué)分析色譜分析波譜分析滴定分析電導(dǎo)、電位、電解、庫侖極譜、伏安發(fā)射、吸收，熒光、光度氣相、液相、離子、超臨界、薄層、毛細(xì)管電泳紅外、核磁、質(zhì)譜化學(xué)分析分析化學(xué)儀器分析二、分析化學(xué)的作用在化學(xué)學(xué)科發(fā)展中的作用：分子科學(xué)、遺傳密碼在化學(xué)研究工作中的作用：新物質(zhì)鑒定結(jié)構(gòu)與性能在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中的作用：質(zhì)量控制與自動檢測分析化學(xué)與社會：環(huán)境、體育、破案三、定量分析數(shù)據(jù)處理(306)（一）、誤差的種類、性質(zhì)、產(chǎn)生的原因及減免1.系統(tǒng)誤差

(1)特點

a.對分析結(jié)果的影響比較恒定；b.在同一條件下，重復(fù)測定，重復(fù)出現(xiàn)；c.影響準(zhǔn)確度，不影響精密度；d.可以消除。

產(chǎn)生的原因?

(2)產(chǎn)生的原因

a.方法誤差——選擇的方法不夠完善例：重量分析中沉淀的溶解損失；滴定分析中指示劑選擇不當(dāng)b.儀器誤差——儀器本身的缺陷。例：天平兩臂不等，砝碼未校正；滴定管，容量瓶未校正。c.試劑誤差——所用試劑有雜質(zhì)例：蒸餾水不合格；試劑純度不夠(含待測組份或干擾離子)。d.主觀誤差——操作人員主觀因素造成例：對指示劑顏色辨別偏深或偏淺；滴定管讀數(shù)不準(zhǔn)。

2.偶然誤差

(

1)特點

a.不恒定b.難以校正c.服從正態(tài)分布(統(tǒng)計規(guī)律)

(

2)產(chǎn)生的原因a.偶然因素b.滴定管讀數(shù)

3.過失誤差（二）、誤差的減免

1.系統(tǒng)誤差的減免

(1)方法誤差——采用標(biāo)準(zhǔn)方法,對比實驗(2)儀器誤差——校正儀器(3)試劑誤差——作空白實驗

2.偶然誤差的減免

——增加平行測定的次數(shù)（三）、準(zhǔn)確度和精密度1.準(zhǔn)確度和精密度——分析結(jié)果的衡量指標(biāo)。

(1)準(zhǔn)確度──分析結(jié)果與真實值的接近程度準(zhǔn)確度的高低用誤差的大小來衡量；誤差一般用絕對誤差和相對誤差來表示。絕對誤差=測定值–真實值絕對誤差相對誤差=×100真實值

(2)精密度──幾次平衡測定結(jié)果相互接近程度精密度的高低用偏差來衡量，偏差是指個別測定值與平均值之間的差值。

2、平均偏差

平均偏差又稱算術(shù)平均偏差，用來表示一組數(shù)據(jù)的精密度。

平均偏差：

平均偏差相對平均偏差=×100平均值

特點：簡單；

缺點：大偏差得不到應(yīng)有反映。3、標(biāo)準(zhǔn)偏差

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差：（變異系數(shù)）=S/X

標(biāo)準(zhǔn)偏差又稱均方根偏差；有限測定次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

例題用標(biāo)準(zhǔn)偏差比用平均偏差更科學(xué)更準(zhǔn)確。例:兩組數(shù)據(jù)(1)X-X：0.11,-0.73,0.24,0.51,-0.14,0.00,0.30,-0.21,

n=8d1=0.28s1=0.38(2)X-X：0.18，0.26，-0.25，-0.37，0.32，-0.28，0.31，-0.27

n=8d2=0.28s2=0.29

d1=d2,s1>s2

4、準(zhǔn)確度和精密度的關(guān)系

精密度是保證準(zhǔn)確度的先決條件；精密度高不一定準(zhǔn)確度高；兩者的差別主要是由于系統(tǒng)誤差的存在。

（四）、有效數(shù)字

1．實驗過程中常遇到的兩類數(shù)字（1）數(shù)目：如測定次數(shù)；倍數(shù)；系數(shù)；分?jǐn)?shù)（2）測量值或計算值。數(shù)據(jù)的位數(shù)與測定準(zhǔn)確度有關(guān)。記錄的數(shù)字不僅表示數(shù)量的大小，而且要正確地反映測量的精確程度。結(jié)果絕對偏差相對偏差有效數(shù)字位數(shù)0.51800±0.00001±0.002%50.5180±0.0001±0.02%40.518±0.001±0.2%32．?dāng)?shù)據(jù)中零的作用數(shù)字零在數(shù)據(jù)中具有雙重作用：（1）作普通數(shù)字用，如0.51804位有效數(shù)字5.18010－1（2）作定位用：如0.05183位有效數(shù)字5.1810－23．改變單位，不改變有效數(shù)字的位數(shù)如：24.01mL24.0110－3L4．注意點（1）容量器皿；滴定管；移液管；容量瓶；4位有效數(shù)字（2）分析天平（萬分之一）取4位有效數(shù)字（3）標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，用4位有效數(shù)字表示:0.1000mol/L（4）pH4.34,小數(shù)點后的數(shù)字位數(shù)為有效數(shù)字位數(shù)對數(shù)值，lgX=2.38；lg(2.4102)（五）、運算規(guī)則1.加減運算

結(jié)果的位數(shù)取決于絕對誤差最大的數(shù)據(jù)的位數(shù)

例：0.0121絕對誤差：0.000125.640.011.0570.001

26.70912.乘除運算時

有效數(shù)字的位數(shù)取決于相對誤差最大的數(shù)據(jù)的位數(shù)。

例：(0.03255.10360.0)/139.8=0.0711791840.0325±0.0001/0.0325100%=±0.3%5.103±0.001/5.103100%=±0.02%60.06±0.01/60.06100%=±0.02%139.8±0.1/139.8100%=±0.07%3.注意點（1）分?jǐn)?shù)；比例系數(shù)；實驗次數(shù)等不記位數(shù)；（2）第一位數(shù)字大于8時，多取一位，如：8.48，按4位算；（3）四舍六入五留雙；（4）注意pH計算,[H+]=5.0210-3；pH=2.299；有效數(shù)字按小數(shù)點后的位數(shù)計算。有效數(shù)字及計算規(guī)則１.記錄測量數(shù)據(jù)只應(yīng)保留一位不定數(shù)字2.“四舍六入五單雙”法則所擬舍去的數(shù)字中，其最左面的第一位數(shù)字小于5時，則舍去。所擬舍去的數(shù)字中，其最左面的第一位數(shù)字大于5時，則進(jìn)1。所擬舍去的數(shù)字中，其最左面的第一位數(shù)字等于5而其后面的數(shù)字并非全部為“0”時，則進(jìn)1。所擬舍去的數(shù)字中，其最左邊的第一位數(shù)字等于5而其后面的數(shù)字全部為“0”時，保留的數(shù)字末位如為奇數(shù)則進(jìn)1，如為偶數(shù)則不進(jìn)。（“0”以偶數(shù)論）所擬舍去的數(shù)字并非單獨的一個數(shù)字時，不得對該數(shù)字進(jìn)行修約。3.幾個數(shù)據(jù)相加或相減時，它們的和或差的有效數(shù)字的保留，應(yīng)以小數(shù)點后位數(shù)最小的數(shù)字為根據(jù)