分析化學(xué)(2012)-第一章

分析化學(xué)

AnalyticalChemistry

主講：陳效蘭Tel:130551553191教材武漢大學(xué)中國科技大學(xué)編中山大學(xué)吉林大學(xué)武漢大學(xué)主編第五版高等教育出版社2內(nèi)容與要求課時(shí)：48課時(shí)（周4課時(shí)）

要求：課前預(yù)習(xí)，做好課堂筆記，獨(dú)立完成作業(yè)

成績：平時(shí)20%（出勤、態(tài)度、紀(jì)律、作業(yè)等）考試80%3

第1章

分析化學(xué)概論4Pollution5ChemicalAssault

6松花江水污染事件松花江流域圖2005年11月24日從空中拍攝的覆蓋著冰的松花江哈爾濱段7污染元兇：硝基苯（nitrobenzene）淡黃色的油狀液體，有像杏仁油的特殊氣味。熔點(diǎn)5.7℃，沸點(diǎn)210.8℃，相對(duì)密度1.2037（20／4℃）。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯等。主要用于制取苯胺、聯(lián)苯胺、偶氮苯等。硝基苯毒性較強(qiáng)，吸入大量蒸氣或皮膚大量沾染，可引起急性中毒，使血紅蛋白氧化或絡(luò)合，血液變成深棕褐色，并引起頭痛、惡心、嘔吐等。8

EverydayApplicationsofChemistry9納米科技Nanometercrystal

Agermaniumcrystalonlyonenanometer(nm)wideisseeninthiscomputergeneratedTheTiniestWiresAnimagefromascanningtunnelingmicroscope(STM)revealsmetallicwiresonlyeighttotenatomswide101.1

分析化學(xué)的任務(wù)與作用分析化學(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)的信息科學(xué)。歐洲化學(xué)會(huì)(FederationofEuropeanChemicalSocieties)AnalyticalChemistry

isascientificdisciplinethatdevelopsandappliesmethods,instrumentsandstrategiestoobtaininformationonthecompositionandnatureofmatterinspaceandtime.AnalyticalChemistry——InformationScience111.1

分析化學(xué)的任務(wù)與作用任務(wù)

—鑒定物質(zhì)的化學(xué)成分:定性分析—

測(cè)定各組分的含量

:定量分析—表征物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、構(gòu)象、形態(tài)、能態(tài)：

結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)象分析、形態(tài)分析、能態(tài)分析—表征物質(zhì)組成、含量、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)的動(dòng)力學(xué)特征：

動(dòng)態(tài)分析12

作用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)等方面起著重要作用?，F(xiàn)代分析化學(xué)正在把化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)、精密儀器制造科學(xué)等學(xué)科結(jié)合起來。1.1

分析化學(xué)的任務(wù)與作用科學(xué)技術(shù)的眼睛,是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)。13分析化學(xué)的分類—

根據(jù)任務(wù)分類：

定性分析Qualitativeanalysis

定量分析Quantitativeanalysis

結(jié)構(gòu)分析Structureanalysis形態(tài)分析Speicesanalysis

能態(tài)分析Energy-stateanalysis等等……1.2

分析化學(xué)的分類14—

根據(jù)分析對(duì)象分類：

無機(jī)分析

Inorganicanalysis

有機(jī)分析

Organicanalysis

生化分析

Biochemicalanalysis

等等……1.2

分析化學(xué)的分類15—

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分類：

藥物分析

Pharmacologicalanalysis

水質(zhì)分析

Wateranalysis

食品分析

Foodanalysis

工業(yè)分析

Industrialanalysis

刑偵分析

Forensicanalysis

臨床分析

Clinicalanalysis

環(huán)境分析

Environmentalanalysis

等等……1.2

分析化學(xué)的分類16—根據(jù)取樣量的多少分類：

常量分析

＞0.1＞10半微量分析

0.01-0.11-10微量分析

0.0001-0.010.01-1超微量分析

＜0.0001＜0.01

方法

試樣質(zhì)量（g）

試液體積（mL)1.2

分析化學(xué)的分類17—根據(jù)任務(wù)分類：

例行分析

Routineanalysis

仲裁分析

Refereeanalysis—根據(jù)測(cè)量原理分類：

化學(xué)分析

Chemicalanalysis(常量組分)

重量分析

滴定分析：酸堿、絡(luò)合、氧化還原、沉淀儀器分析

Instrumentalanalysis(微量組分)

光化學(xué)：紫外-可見、紅外、熒光、磷光、激光拉曼、核磁共振、原子發(fā)射、原子吸收

電化學(xué)：電位、電導(dǎo)、庫侖、安培、極譜

色譜法：柱、紙、薄層、GC、HPLC、CE

其他：質(zhì)譜、電子能譜、活化分析、免疫分析181.3

分析化學(xué)發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢(shì)Chemie（德文）、Chimie（法文）和Chemistry（英文）Alchemy19?Alchemy?

煉丹術(shù)、煉金術(shù)可視為分析化學(xué)的前驅(qū)?；鹪嚱鸱ㄊ且环N古老且迄今仍在使用的貴金屬分析方法。?18世紀(jì)分析化學(xué)的代表人J.J.Berzelius（貝采利烏斯），他創(chuàng)始了重量分析，也是第一位把原子量測(cè)得比較精確的化學(xué)家。?19世紀(jì)分析化學(xué)的杰出人物之一是C.R.Fresenius（費(fèi)雷澤紐斯），他于1862年創(chuàng)辦德文的《分析化學(xué)》雜志。AnleitungzurqualitativenchemischenAnalgseAnleitungzurquantitativenchemischenAnalgse東漢彩虹煉丹爐煉丹術(shù)20?容量分析應(yīng)歸功于法國化學(xué)家J.GayLussac（蓋-呂薩克）。他使用滴定法

–用硫酸滴定草木灰；–測(cè)定漂白粉中的有效氯；–用氯化鈉滴定硝酸銀。?近代微量分析奠基人是奧地利化學(xué)家F.Emich（埃米希），他設(shè)計(jì)和改進(jìn)微量化學(xué)天平，使其靈敏度達(dá)到微量化學(xué)分析的要求。?奧地利化學(xué)家F.Pregl（普雷格爾）因發(fā)明有機(jī)物的微量分析法而獲1923年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。?酸堿滴定?氧化還原滴定?沉淀滴定21

公元前3世紀(jì)，阿基米德在解決金冕的純度問題時(shí)，即利用了金、銀密度之差。這是無損傷分析的先驅(qū)。

值得記住的幾位“分析化學(xué)家”只要給我一個(gè)支點(diǎn)，我就可以移動(dòng)地球。Archimedes221673年波義耳發(fā)表題為《使火與焰穩(wěn)定并可稱重的新實(shí)驗(yàn)》的論文，他認(rèn)為金屬在煅燒后增重是因?yàn)榇嬖诨鹞⒘?，金?火微?！?gt;金屬灰。RobertBoyle

值得記住的幾位“分析化學(xué)家”

該實(shí)驗(yàn)中，波義耳使用了天平，把定量的手段帶進(jìn)了化學(xué)研究之中。分析化學(xué)這一名稱是波義耳在1680年前后提出的！23拉瓦錫在實(shí)驗(yàn)分析中遵循“必須用天平進(jìn)行精確測(cè)定來確定真理”的信條！

值得記住的幾位“分析化學(xué)家”LavoisierFrenchchemistAntoineLavoisierisconsideredthefounderofmodernchemistry.24第一次變革：

20世紀(jì)20-30年代——溶液四大平衡理論的建立

分析化學(xué)由技術(shù)→獨(dú)立的科學(xué)第二次變革：

20世紀(jì)40-60年代——物理方法的發(fā)展

經(jīng)典分析化學(xué)（化學(xué)分析）→現(xiàn)代分析化學(xué)（儀器分析為主）第三次變革：

20世紀(jì)70年代末至今——計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)代分析化學(xué)能提供組成、結(jié)構(gòu)、含量、分布、形態(tài)等全面信息，為當(dāng)代最富活力的學(xué)科之一！同時(shí)，它也正在把化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)、精密儀器制造科學(xué)等學(xué)科結(jié)合起來，發(fā)展成為一門多學(xué)科性的綜合性科學(xué)。?酸與堿?氧化劑與還原劑?中心離子與配體?形成沉淀的軟陰離子和軟陽離子1.3

分析化學(xué)發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢(shì)252003年4月14日，美、英、日、法、德和中國科學(xué)家經(jīng)過13年努力共同完成了人類基因組序列圖。人類基因組計(jì)劃是美國科學(xué)家于1985年提出的，旨在闡明人類基因組30億個(gè)堿基對(duì)的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。該計(jì)劃最初預(yù)計(jì)要在15年內(nèi)完成，之所以能夠提前完成，主要是由于毛細(xì)管電泳測(cè)序儀的發(fā)明。過去最先進(jìn)的凝膠電泳測(cè)序儀測(cè)定1000個(gè)樣品約需8個(gè)小時(shí)，而毛細(xì)管電泳測(cè)序儀只要15分鐘即可完成。

人類基因組計(jì)劃26分析化學(xué)已成為21世紀(jì)生命科學(xué)和納米科技發(fā)展的關(guān)鍵

基因組計(jì)劃、蛋白組計(jì)劃等的實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用人類在分子水平上認(rèn)識(shí)世界生態(tài)環(huán)境保護(hù)檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)污染源早期診斷疾病保證人類健康興奮劑的檢測(cè)原子量的準(zhǔn)確測(cè)定生命過程的控制工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展27引自美DouglasA.Skoog等著AnalyticalChemistry2000,7thed.281.4分析化學(xué)參考文獻(xiàn)—叢書、大全和手冊(cè)[1]高小霞.分析化學(xué)叢書.北京:科學(xué)出版社.(全書六卷29冊(cè))[2]杭州大學(xué)化學(xué)系分析化學(xué)教研室.分析化學(xué)手冊(cè).第2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1997.…29[1]R．Kellner等編.李克安,金欽漢等譯.分析化學(xué).北京.北京大學(xué)出版社，2001.[2]彭崇慧,馮建章,張錫瑜等編.定量分析化學(xué)簡明教程.北京.北京大學(xué)出版社，1997.[3]張錫瑜等編著.化學(xué)分析原理，科學(xué)出版社，2000.[4]北京大學(xué)化學(xué)系分析化學(xué)教學(xué)組.基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)(第二版).北京.北京大學(xué)出版社,1998.—參考書30—

期刊雜志[1]分析化學(xué),中國化學(xué)會(huì)主辦.1973年創(chuàng)刊.[2]分析測(cè)試學(xué)報(bào),中國分析測(cè)試學(xué)會(huì)主辦.1982年創(chuàng)刊.[3]TheAnalyst(英).1877年創(chuàng)刊.[4]AnalyticalChemistry(美).1929年創(chuàng)刊.…—Internet上的化學(xué)信息311.5

定量分析過程及分析結(jié)果表示123456目的－獲取分析樣品。要求－所取樣品具有代表性目的－將樣品處理成可直接分析的試液。

要求－待測(cè)組分全部轉(zhuǎn)入試液中目的－測(cè)定樣品中待測(cè)組分的含量。

要求－根據(jù)實(shí)際條件選擇合適的分析方法考慮共存離子干擾及排除方法目的－根據(jù)要求計(jì)算并報(bào)出樣品中待測(cè)組分的相對(duì)量要求－所報(bào)結(jié)果符合誤差要求322、待測(cè)組分含量的表示方法

1、待測(cè)組分的化學(xué)表示形式。

表示方法符號(hào)適應(yīng)樣品質(zhì)量體積百分?jǐn)?shù)%(m/v)液體體積百分?jǐn)?shù)%(v/v)液體，氣體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)%(m/m)固體，液體

如礦石中的鐵，可表示為：Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4等。1.5

定量分析過程及分析結(jié)果表示33

當(dāng)組分含量很低時(shí)，還可用mg·L-1、ug·L-1或ppm、ppb等表示。

常用單位及換算關(guān)系為：34一、方法與特點(diǎn)：方法：將滴定劑由滴定管逐滴滴加到被測(cè)溶液中，直至反應(yīng)完全，然后根據(jù)滴定劑的濃度和用量來計(jì)算被測(cè)物質(zhì)含量的方法。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：方法簡單、操作簡便、結(jié)果準(zhǔn)確、分析速度快。缺點(diǎn)：需要標(biāo)準(zhǔn)溶液，不宜測(cè)低含量（＜1%）的樣品。1.6

滴定分析法概述滴定管滴定劑被滴定溶液35二、常用名詞解釋：

標(biāo)準(zhǔn)溶液

—已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液。(standardsolution)滴定劑

—從滴定管中滴下的溶液（多指

(titrant)標(biāo)準(zhǔn)溶液）。

滴定

—將滴定劑由滴定管滴加到被測(cè)（titration）溶液中的過程。36滴定終點(diǎn)—利用指示劑或其它方法來指示反應(yīng)

(endpoint)完全時(shí)溶液的狀態(tài)。用下標(biāo)ep表示。如pHep,Vep等。滴定誤差

—滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)不一致所引(titrationerror)起的誤差。用TE或Et表示?；瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)

—理論計(jì)算化學(xué)反應(yīng)正好完全(stoichiometricpoint)時(shí)的溶液狀態(tài)。用下標(biāo)SP表示。如pHsp,等。37三、滴定分析的主要方法根據(jù)滴定時(shí)所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)類型不同，滴定分析法可以分為以下4種方法：1、酸堿滴定法－以酸堿中和反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。2、絡(luò)合滴定法－以絡(luò)合反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法?？蓽y(cè)定具有酸、堿性的各種化合物。可測(cè)多種金屬離子及其化合物。383、氧化還原滴定法－以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的