1、1分析化學基礎知識(化學基礎) 光明乳業(yè) 杜凌duling2前言第一節(jié) 溶液第二節(jié) 電解質溶液第三節(jié) 氨基酸和蛋白質第四節(jié) 碳水化合物第五節(jié) 酯和脂3前言 分析化學 是研究物質的化學組成和分析方法及有關理論的一門學科。它包括定性分析和定量分析兩類。常在 、 和 中廣泛利用。按分析方法來分: 分析化學與分為 化學分析法 和 儀器分析法 。以 化學反應 為基礎的分析方法稱為化學分析法，又可劃分為稱量分析法和容量分析法食品工業(yè)冶金工業(yè)化學工業(yè)5第一節(jié) 溶液一、概念二、溶液的濃度三、溶液的稀釋和濃度的換算四、溶液的類型6一、概念名稱定義單位物質的量(n)構成物質的粒子數目的多少摩爾(mol)物質的質量

2、(m)物質的重量克（g)千克(kg)摩爾質量(M)1mol物質的質量通常稱為該物質的摩爾質量克/摩爾(g/mol)7公式一物質的量(n)、物質的質量(m)和摩爾(M)三者之間的關系用公式表示：8什么是阿伏加德羅常數？1mol 實驗測得0.012kg的12C里包含了6.021023個 碳原子數， 這個數值稱為 。由6.021023個粒子所構成的物質的量，就是1mol。1mol的任何物質都包含有6.021023個粒子。物質的量(n)相等的任何物質，它們所含的粒子數目一定是相同的。阿伏加德羅常數10例題290g水相當于多少摩爾的水分子？ 12二、溶液的濃度溶液的表示方法有兩類：質量分數wB物質的量濃

3、度C14例題 4 將35g葡萄糖溶解于65g水中，求該溶液中葡萄糖的質量分數。答案：0.35或35%，無單位！因為構成比值的分子和分母都是質量，且同單位，因此質量分數是一個純數值，無單位。15什么是物質的量濃度？（公式三）物質的量濃度：物質的量濃度：物質的量除以混合物的體積，用C(mol/l)表示。 16在實際的實驗中，經常會用到溶液的稀釋，因此了解濃度的換算非常重要。有時候，已知溶液的質量分數，但不知道混合物的質量，如我們知道溶液的密度和體積，也是可以計算解答的。17例題 5 已知濃硫酸的密度為1.84g/ml，其質量分數為95%，求每升濃硫酸中硫酸的物質的量及溶液的濃度。 18例5 解答2

4、0例6 解答21三、溶液的稀釋和濃度的換算溶液的稀釋在溶液中加入溶劑，體積增大而濃度變小的過程。溶液在稀釋前后溶質的量不變即：稀釋前溶質的量 = 稀釋后溶質的量也就是：23 欲配制0.2mol/l的鹽酸溶液1000ml，應取12mol/l濃鹽酸多少ml？ 例題 724十字交叉法凡涉及兩個組分量，具有一個平均值的題型可采用“十字交叉法”求解。26四、溶液有類型(一)溶液的分類物質被分散成細小的粒子，分布在另一種物質里，所得到的體系是 。物質 的程度不同，其 也不同。根據分散質粒子的大小不同，分散系可分為三類。分散系被分散粒子大小27三類分散系溶液(或真溶液): 粒子直徑10-7m ，如懸浮液，

5、乳狀液， 泡沫， 粉塵等。 與膠體有許多共同特性。 28粒子直徑 組成界面 分散體系透過性透光性 分子或離子分散系(真溶液) 10-7m 小顆粒、小珠滴 有不均勻不穩(wěn)定濾紙-不半透膜-不 不30布朗運動 分散相粒子的布朗運動是膠體粒子 受 重力 影響而不下沉的原因丁鐸爾現象 這種現象可區(qū)別 真 溶液和 膠體 溶液。電泳現象 膠體溶液 特有 的現象。穩(wěn)定性和凝聚膠體分散系31布朗運動:用分子運動論的觀點，研究膠體粒子的無規(guī)則運動以及由此而產生的擴散，滲透等現象，研究膠粒在重力場作用下，粒子濃度隨高度的變化規(guī)律。布朗(Brown)運動: 溶膠中的分散相粒子的不停息的和無規(guī)則的運動。這種現象是植物學

6、家(Brown)于1827年首先從水中懸浮花粉的運動中觀察到的。用超顯微鏡可以觀察布朗運動。 分散介質分子處于無規(guī)則的熱運動狀態(tài)，從各個方向不斷撞擊分散相粒子。布朗運動是分子熱運動的必然結果，是膠體粒子的熱運動。布朗運動32丁鐸爾現象由于溶膠的高度分散性和多相不均勻性， 當一束波長大于溶膠分散相粒子尺寸的入射光照射到溶膠系統， 可發(fā)生散射現象丁鐸爾現象。透鏡溶膠丁鐸爾效應光源丁鐸爾現象的實質是光的散射作用33丁達爾效應（實際） 34電泳現象電泳: (electrophonesis) :在外電場作用下， 膠體粒子在分散介質中定向移動的現象。 電泳現象表明膠體粒子是帶電的。 圖中Fe(OH)3 溶

7、膠在電場作用下向陰極方向移動， 證明Fe(OH)3的膠體粒子是帶 正 電荷的。NaCl溶液Fe(OH)3 溶膠+電泳示意圖35穩(wěn)定性和凝聚凝聚：使膠體粒子成大的顆粒的過程。聚沉: 膠液溶膠中分散相微?；ハ嗑劢Y構， 顆粒變大， 進而發(fā)生沉淀的現象。 加熱， 輻射或加入電解質皆可導致溶膠的聚沉。三種溶膠聚沉。 (左)Al(OH)3; (中)Fe(OH)3; (右)Cu(OH)2363. 粗分散系3.1 懸濁液：固體的小顆粒分散在液體中所形成的粗分散系，叫做懸濁液。如泥漿水。3.2 乳濁液：液體的微小珠滴分散在互不相溶的另一種液體中，所形成的粗分散系叫做乳濁液。如牛奶。 373.1懸濁液懸浮液(或懸

8、浮體): 將不溶性固體粒子分散在液體中所形成的粗分散系統。分散相粒子線度大于1000nm, 比憎液溶膠分散相粒子大得多, 因此不存在布朗運動, 不可能產生擴散及滲透現象, 而易于沉降析出。懸浮液的散射光強度也十分微弱。粒度分布: 大多數懸浮液都是大小不等的粒子所構成的多級分散系統, 在生產及科研中需了解粒子大小的分布情況。測定粒度分布的最常用方法是沉降分析。383.2.1概念乳狀液: 由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗分散系統。如牛奶，含水石油，煉油廠的廢水，乳化農藥等。乳化作用: 油水互不相溶，只有加入乳化劑才能得到比較穩(wěn)定的乳狀液，乳化劑的這種作用稱為乳化作用。常用的乳化劑多為表面活性

9、劑，某些固體也能起乳化作用。乳狀液的類型水包油型， 微小油滴分散在水中， 符號O/W。油包水型， 微小水滴分散在油中， 符號W/O。復乳型。微小水滴分散在油中，再分散在水中W/O/W。3.2 乳濁液393.2.2鑒別乳狀液的類型的方法:染色法 在乳狀液中加入少許油溶性或水溶性的染料， 在顯微鏡下觀察是內相還是外相被染色。稀釋法 取少量乳狀液滴入水中或油中， 若乳狀液能在水中稀釋即為O/W型; 在油中稀釋則為W/O型。導電法 未加離子型乳化劑時， O/W型導電性比W/O強。403.2.3乳狀液的穩(wěn)定(1) 降低界面張力乳濁液中存在大面積的液-液界面。加入少量表面活性劑在兩相界面產生正吸附， 能顯

10、著降低的液-液界面的界面張力，使系統的表面吉布斯函數降低，穩(wěn)定性增加。另外，長碳鏈表面活性劑吸附在兩相之間的界面上，形成一定機械強度的乳化劑膜，也使得乳狀液穩(wěn)定性增加。41(2)形成定向楔的界面乳化劑的親水端和憎水端的截面積常大小不等。 它吸附在油-水界面上時， 常呈現“大頭”朝外， “小頭”朝里的構型， 使分散相液滴的面積最小， 界面吉布斯函數最低， 且界面膜更牢固。 “大頭”朝外形成兩種類型的乳狀液 若親水基是“大頭”， 則親水基朝外形成水包油型乳濁液， 如K， Na等堿金屬皂類。 但一價的銀肥皂例外。若憎水基是“大頭”， 則憎水基朝外形成油包水型乳濁液， 如Ca， Mg， Zn等兩價金屬

11、皂類。42(3)形成擴散雙電層乳化劑負離子定向吸附在油-水界面上， 帶電的一端指向水， 反離子則呈擴散狀分布， 形成擴散雙電層， 它一般具有較大的熱力學電勢及較厚的雙電層， 使乳狀液處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。(4)界面膜的穩(wěn)定作用乳化過程也是分散相液滴表面的成膜過程， 界面膜的厚度， 特別是強度和韌性， 對乳狀液的穩(wěn)定性起著舉足輕重的作用。 (5)固體粉末的穩(wěn)定作用433.2.4乳狀液的去乳化破乳或去乳化作用: 使乳狀液破壞的過程。破乳過程: 分散相的微小液滴首先絮凝成團， 但這時仍未完全失去原來各自的獨立性;分散相凝聚成更大的液滴， 在重力場作用下自動分層。破乳方法:用不能形成牢固膜的表面活性物質代

12、替原來的乳化劑;加入某些能與乳化劑發(fā)生化學反應的物質， 消除乳化劑的保護作用。加入類型相反的乳化劑也可達到破乳的目的此外， 加熱， 加入高價電解質， 加強攪拌， 離心分離， 以及電泳法等皆可加速分散相的聚結， 達到破乳的目的。44補充：第四種溶液類型4.高分子化合物溶液 對于高分子溶液來說, 加入 少量 電解質, 它的穩(wěn)定性并 不 會受到影響, 到了等電點也不會聚沉, 直到加入更多電解質, 才能使它發(fā)生聚沉. 高分子溶液的這種聚沉現象稱為 鹽析 。 發(fā)生鹽析作用的主要原因是 去水化 。 45第兩節(jié) 電解質溶液一、電解質 所謂電解質，就是溶液有能夠自由移動的離子存在，不同溶液的導電能力有所差異，

13、說明電解質能導電。溶液導電性強弱不同，說明在溶液里所含離子的多少不同。 電解質可分為 強電解質 和 弱電解質 。46強電解質：水溶液里幾乎能 完全 電離成離子， 溶液里幾乎沒有分子存在。強酸、強堿及其大部分鹽都是強電解質。用離子方程式表示：HCl = H+ + Cl- NaCl = Na+ + Cl-弱電解質：水溶液里只有 部分電離的電解質叫做弱電解質，如醋酸和氨水。 弱酸弱堿及其鹽都是弱電解質。弱電解質的電離是可逆的。 用離子方程式表示：HAc H+Ac- NH3H2O NH4+ + OH-47二、離子反應1.離子反應和離子方程式 電解質在溶液里電離成能 自由移動 的離子，因此電解質在溶液里

14、的反應是離子反應?；瘜W反應方程式：NaCl + AgNO3 = AgCl+ NaNO3離子反應方程式：Na+ +Cl- + Ag+ + NO3- = AgCl+ Na+ + NO3-Cl- + Ag+ = AgCl482.離子反應發(fā)生的條件：發(fā)生離子反應需滿足哪些條件呢？生成沉淀：Ag+ + Cl- = AgCl生成氣體：2H+ + CO32- = H2O + CO2生成難電離的反應：H+ + OH- = H2O離子反應方程式中單質、氣體、沉淀、水和其它難電離的物質，不能寫成離子。49三、弱電解質的電離平衡1.電離平衡：HAc H+ + Ac- 在醋酸開始電離時，主要是醋酸分子的電離，正過程速

15、度較大。隨著醋酸分子的電離，溶液里醋酸分子的濃度不斷減少，而H+和Ac-濃度不斷增加，當逆過程速度相等時，溶液里HAc 、 H+和Ac- 濃度不再改變，體系處于平衡狀態(tài)。這種狀態(tài)就稱為電離平衡。502. 同離子效應： 在弱電解質中加入和弱電解質相同離子的強電解質，使弱電解質的電離度減小的現象，就稱為同離子效應。 同離子效應常應用于調節(jié)溶液pH值。51例：下列物質水溶液呈酸性的是（ ）。A NaClB KAcC NH4ClD NH3H2O選擇 C52四、水的電離和溶液的pH值(一)水的電離：用精密儀器測定，發(fā)現水有微弱的導電性。這說明水是一種極弱的電解質。實驗測得：25，1L純水有10-7mol

16、水分子電離，水的離子積常數Kw=H+OH-= 10-7 10-7 =10-14。任何一種稀溶液中H+和OH-的乘積都是一個常數，即10-14。53(二)溶液的酸堿性和pH值1.常溫下純水的H+和OH-相等，都是10-7mol/L,所以純水是中性的。在純水中加酸，由于H+的同離子效應，反應向左移動：H2O H+ + OH- 反之，在純水中加入堿，會怎么樣，請大家課后思考一下。54由此可見，溶液的酸堿性與H+和OH-的關系表示如下：中性溶液：H+=OH-= 10-7 mol/l酸性溶液：H+10-7 mol/l OH-堿性溶液：H+10-7 mol/l OH-無論是酸性溶液，還是堿性溶液，卻同時H

17、+和OH-。 552.當H+很小時，用H+表示酸堿性就很不方便，因此通常用pH值 表示溶液的酸堿性。pH= -lgH+例：如果H+= 10-7 mol/l， 那么pH= -lgH+= -lg10-7 = 7 如果H+= 10-3 mol/l， 那么 pH= -lgH+= -lg10-3 = 3 如果OH-= 10-5 mol/l， 那么pH= -lgH+= -lg(10-14/ 10-5)= 956溶液的酸堿性與pH值的關系：中性溶液pH=7，酸性溶液pH7除pH值外，我們有時還用pOH表示酸堿度，但無論酸性多強或堿性多強，pH + pOH=14 酸性溶液滿足以下條件堿性溶液滿足以下條件H+

18、10-7mol/lOH-OH-溶液呈酸性H+ 10-7mol/lH+ OH-溶液呈堿性57例題 8濃鹽酸溶液，濃度10mol/l，求pH和pOH值。58五、酸堿指示劑和酸堿滴定(一)測定溶液pH值的方法很多，通常用酸堿指示劑、pH試紙、pH計。pH試紙是用多種指示劑的混合液制成，在不同pH值條件下顯示不同顏色，與標準色板比較，可知溶液的pH值。精確測定pH值，需用pH計測定。酸堿指示劑是一種有機弱酸或弱堿，溶液中pH的改變會引起指示劑分子結構的改變，從而發(fā)生顏色的變化。每一種指示劑有一定的變色范圍。幾種常見的指示劑及其變色范圍，教材上有這些內容，請大家仔細看，記牢。59(二)酸堿滴定 酸堿滴定

19、的基礎是中和反應。通常可用已知濃度的酸溶液來測定堿溶液的濃度。酸堿反應完全的這一點，稱為化學計量點，也稱等當點。 在等當點時，反應往往沒有明顯外部特征，因此，通常老師在待測溶液中加入指示劑(如甲基橙)，利用指示劑顏色的突變來判斷等當點的到達。但指示劑本身是一種弱有機酸或弱有機堿，它在變色時要消耗一定量的酸或堿，為了減小實驗誤差，指示劑的用量不宜過多，否則會影響滴定的準確性。60例題 9 中和20.00ml鹽酸，用去C(NaOH)為0.2010mol/l的NaOH溶液10.05ml，求該HCl的濃度。61六、緩沖溶液 純水的pH值為7，如在純水中加入少量的酸或堿，pH就會有顯著的變化。 但是，在

20、1L含有醋酸及醋酸鈉各為0.1mol/l的混合溶液中，同樣加入少量鹽酸或氫氧化鈉溶液，則 pH值幾乎不變 。 這種含有弱酸(或弱堿)及其鹽的溶液叫做 緩沖溶液 。 緩沖溶液在一定范圍內能使原來的pH值不因外來的少量酸或少量堿而發(fā)生顯著變化。62A.弱酸和它的弱酸鹽：HAc - NaAcB.弱堿和它的弱堿鹽：NH3H20 - NH4ClC.多元酸式鹽和其對應的次級鹽： NaH2PO4 Na2HPO4, NaHCO3 Na2CO3常用的緩沖溶液的pH值范圍及配制方法可以從手冊中查到。需注意的是每一種緩沖，只能在一定的pH值范圍內起緩沖作用。緩沖溶液的類型63第三節(jié) 氨基酸和蛋白質 一、結構與性質

21、構成蛋白質的氨基酸主要是其中的20多種，除脯氨酸和羥脯氨酸外，其余構成蛋白質的氨基酸都是氨基位于羧基相鄰的-碳原子上的-氨基酸，具有通式： COOH R C H NH264從結構來看，它們具有的性質氨基酸一般溶于水，不溶或微溶于乙醇，不溶于乙醚。所有氨基酸都溶于強酸和強堿的溶液中。 性質 兩性性質：氨基酸分子中含有氨基和羥基，因此它既能像酸一樣解離，也能像堿一樣解離。 65 與甲醛作用：用標準堿液滴定它的羧基時，在一般的酚酞等指示劑所指示的終點處，氨基酸所結合的H+實際上未被完全中和。但用甲醛處理氨基酸，H+可完全被中和出來，因而可用酚酞作指示劑，用堿滴定。生產醬油等氨基酸態(tài)氮的測定就是利用氨

22、基酸的這一性質來檢測。 與亞硝酸的作用:氨基酸與亞硝酸作用生成相應的羥基酸，同時放出氮氣。因為1個氨基定量地產生1分子氮，利用這一反應可以測定氨基酸的含量，稱為樊氏氨基酸測定法 66二、分子組成及性質分子組成和結構 蛋白質含有 C、H、O、N 等元素，大多數還會有S，一些有P，少數會有金屬之類。 蛋白質中的平均含氮量為16%。因而通過凱氏定氮法定量蛋白質時將的氮的數值乘以6.25（100/16），這里的6.25稱為換算系數，用K表示，不同的食物的K值也不同：如乳制品的K值為6.38，小麥粉為5.7，大豆制品為6.0。67性質蛋白質灼燒：分解，并有臭味氣味生成。某些蛋白質能溶于冷水，成膠體溶液。

23、有致熱變性現象，反應不可逆。68蛋白質的質量評價（了解）氨基酸評分消化率生物學價值蛋白質的凈利用率69第四節(jié) 碳水化合物碳水化合物又稱糖類化合物。主要包括單糖、雙糖和多糖等。糖是人體的主要供能物質，由碳氫氧三種元素組成，最終的代謝產物是CO2和水。70單糖：不能水解的糖，主要是6碳糖。雙糖：可被水解成2個單糖的糖。多糖：是水解時能生成許多分子單糖的糖類，可看作是許多單糖分子脫水綜合的產物。71名稱 定義 常見的類型 還原糖 水解物 單糖C6H12O6 不能分解的糖 葡萄糖（己醛糖）果糖（己酮糖） 是是無雙糖C12H22O12 可水解生成兩個單糖的糖 蔗糖麥芽糖乳糖 否是是 葡萄糖+果糖葡萄糖+

24、葡萄糖半乳糖+葡萄糖 多糖（一般無甜味）（C6H12O5）n 水解時能生成許多分子單糖的糖 淀粉纖維素 否否 許多單糖 72 還原糖可與Ag2O發(fā)生銀鏡反應，生成Ag，也可與氫氧化銅反應，生成紅色的氧化亞銅。73補充：淀粉在淀粉中的質量分數為 溶于熱水 跟碘反應 相對分子量 直鏈淀粉 20% 能溶 藍色 3.2104 1.6105 支鏈淀粉 80% 不溶 紫色 1.0105 1.0106 支鏈淀粉遇熱水變粘，成糊狀。 淀粉和碘作用呈現藍紫色的反應常用于碘或淀粉的檢驗。粘性大是由于含支鏈淀粉較多。 74補充：纖維系纖維素：存在于植物體內，是構成植物細胞壁的主要成分，是植物體的支撐物質。在棉花中的質量分數約為9295%，木材中約50%，蔬菜中也含有較多的纖維素。纖維素為白色物質，性質穩(wěn)定，不溶于水及有機溶劑，在稀酸、稀堿中不能水解，在高溫下能濃硫酸水爭，最終產物是-葡萄糖。75第五節(jié) 酯和脂酯是由羧酸和醇反應脫水而生成的化合物。低級的酯為無色有香味的液體，如乙酸乙酯有蘋果香味。高級的酯為蠟狀固體。76脂類的定義定義：脂肪(fats)和類脂 (lipoids)的總稱。脂肪：中性甘油酯，每個脂肪分子是由一個甘油分子和三個脂肪酸化合而成 類脂: 磷脂、糖脂和固醇類等。正常人按體重計算含脂類1419，肥胖人群可達30以上。77脂肪的生理功能供能與儲能，9kca