1第1章概論1.1分析化學的定義、任務作用1.6滴定分析法概述

1.2分析方法的分類與選擇1.3分析化學發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢1.4分析化學參考文獻1.5分析化學過程及分析結(jié)果的表示1.7基準物質(zhì)和標準溶液1.8滴定分析中的計算23

徐光憲院士指出：“化學的定位是與時俱進的。19世紀恩格斯把化學定位為研究原子的科學；20世紀化學被定位為研究分子的科學；21世紀美國C.A.RegNo.登錄的分子數(shù)已近1億，其中合成的化合物占三分之一，識別的生物分子占三分之二。所以，21世紀化學的核心任務已經(jīng)演變成廣義的分子合成化學和廣義的分析化學包括分子的識別和序列測定、結(jié)構(gòu)分析、形貌分析、粒度分析和物質(zhì)成像等。”1.1分析化學的定義、任務和作用41.1分析化學的定義、任務和作用(一)什么是分析化學?1、定義分析化學是研究物質(zhì)化學組成和結(jié)構(gòu)的分析方法及有關理論的一門科學；分析化學是研究物質(zhì)化學組成的表征與測量的科學；5歐洲化學會(FECS：FederationofEuropeanChemicalSocieties)分析化學是發(fā)展和應用各種理論、方法、儀器和策略，以獲取有關物質(zhì)在相對時空內(nèi)的組成和性質(zhì)的信息的一門科學。AnalyticalChemistryisascientificdisciplinethatdevelopsandappliesmethods,instrumentsandstrategiestoobtaininformationonthecompositionandnatureofmatterinspaceandtime.6成分分析結(jié)構(gòu)分析定性分析定量分析2、主要任務（1）確定物質(zhì)的化學組成 （定性分析）（2）確定各組分的含量 （定量分析）（3）表征物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu) （結(jié)構(gòu)分析）3、內(nèi)容7（二）分析化學的作用1、科學研究：宇宙科學，生命科學8登陸火星的海盜者1號（美國）VikingLander1toMars于1975年8月20日發(fā)射升空，1976年6月19日進入火星（距地球3.5億公里）的軌道，7月20日在火星著陸。9海盜者1號說明10“勇氣”號火星探測器（美國）2003年6月10日發(fā)射，2004年1月4日登陸火星。11中國首個火星探測器“螢火一號”于2011年11月9日搭乘俄羅斯運載火箭前往火星，行程3.56億公里，歷時11個月12嫦娥一號于2007年10月24日18時05分在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空，在累計飛行近494天后，于北京時間2007年3月1日16點13分10秒成功落在月球的豐富海區(qū)域。13Adenine(A)Guanine(G)

腺嘌呤鳥嘌呤BaseSuger-phosphoatebackboog

Cytosine(C)Thymine(T)Uracil(U)

胞嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶DNA測序是現(xiàn)代分析化學中的一項重要任務DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)與堿基結(jié)構(gòu)示意圖14

人類基因組計劃(humangenomeproject,HGP)是由美國科學家于1985年率先提出，于1990年正式啟動的。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本和我國科學家共同參與了這一價值達30億美元的人類基因組計劃。這一計劃旨在為30多億個堿基對構(gòu)成的人類基因組精確測序，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。與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃并稱為三大科學計劃。15

我國于1993年加入該計劃，承擔其中1%的任務，即人類3號染色體短臂上約30Mb的測序任務。2000年6月28日人類基因組工作草圖完成。由于人類基因測序和基因?qū)＠赡軙砭薮蟮纳虡I(yè)價值，各國政府和一些企業(yè)都在積極地投入該項研究，如1997年AMGE公司轉(zhuǎn)讓了一個與中樞神經(jīng)疾病有關的基因而獲利3.92億美元。162008年，日本科學家下村修、美國科學家馬丁·沙爾菲和美籍華裔科學家錢永健。這三位科學家因在發(fā)現(xiàn)和研究綠色熒光蛋白方面作出貢獻而獲獎。17萬卡特拉曼-萊馬克里斯南(VenkatramanRamakrishnan，英)、托馬斯-施泰茨(ThomasSteitz，美)和阿達-尤納斯(AdaYonath，以色列)因?qū)Α昂颂求w結(jié)構(gòu)和功能的研究”做出突出貢獻而獲得2009年諾貝爾化學獎。18資源開發(fā)；生產(chǎn)過程控制；產(chǎn)品質(zhì)量檢測；新產(chǎn)品開發(fā)；“三廢”處理等。分析化學是工業(yè)生產(chǎn)中的“眼睛”土壤成份監(jiān)測；化肥、農(nóng)藥使用；微量元素對農(nóng)作物的生長調(diào)節(jié)等。（二）分析化學的作用2、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：工業(yè)生產(chǎn)：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：193、環(huán)境保護:污染物監(jiān)測；環(huán)境質(zhì)量評價；環(huán)境污染治理。4、國防:高純材料、高能材料、高強度材料5、生命科學:生命本質(zhì)探求、生命重要物質(zhì)、記憶本質(zhì)6、醫(yī)藥衛(wèi)生:疾病診斷、藥品檢驗、藥品作用過程7、日常生活:衣、食、住、行公安:案件偵破（法醫(yī)）20快速三聚氰胺檢測方法檢出限達1

g/Kg利用三維多孔結(jié)構(gòu)的氧化鋯中空纖維，對乳制品中三聚氰胺（化學式：C3H6N6）進行同步富集與萃取，再聯(lián)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法快速測定乳制品中三聚氰胺含量。它的最低檢出限達到每毫升0.001微克。河北三鹿奶粉系列案21AnalyticalChemistry

PhysicsAstrophysicsAstronomyBiophysics分析化學與化學的其他分支及其他科學的關系引自美DouglasA.Skoog等著AnalyticalChemistry,2000,7thed.

ChemistryBiochemistryInor.Chem.OrganicChem.PhysicalChem.BiologyBotanyGeneticsMolecularBiologyMicrobiologyZoologyGeologyGeophysicsGeochemistryPaleontologyPaleobiologyEnvironmentalSciencesEcologyMeteorologyOceanographyAgricultureAgronomyAnimalScienceCropScienceFoodScienceHorticultureSoilScience

SocialSciences

ArcheologyAnthropologyForensicsMaterialsScienceMetallurgyPolymersSolidStateMedicine

Clin.Chem.MedicinalChem.PharmacyToxicologyEngineering

CivilChemicalElectricalMechanical22IUPAC’91大會主席、日本東京大學NiKi教授在大會報告上指出：Whetherthecoming21stcenturywillbebrightordarkdependslargelyontheadvancesofscienceandtechnologyinthevariousinformation,energy,resource,environmentandhealthfields.

The

analyticalscienceswillbekeyfactors

forsolvingproblemsinthesefields.23(三)學習分析化學達到的目的了解分析化學的基本知識體系；掌握常見的化學分析方法的原理、特點及應用;掌握常用的儀器分析方法的原理、特點及應用；獲取分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和工作作風。241、掌握方法、多記多練，學好理論知識；2、重視實驗、耐心細致，培養(yǎng)實驗技能。（四）怎樣學好分析化學1.2.1根據(jù)分析的目的、任務25結(jié)構(gòu)分析（StructureAnalysis）研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等定性分析（QualitativeAnalysis）定量分析（QuantitativeAnalysis）鑒定物質(zhì)由哪些元素、原子團或化合物所組成測定物質(zhì)中有關成分的含量1.2分析方法的分類與選擇無機分析（InorganicAnalysis）:26有機分析（OrganicAnalysis）對象:無機物（定性分析、定量分析）對象:有機物（結(jié)構(gòu)分析）1.2.2根據(jù)分析對象的化學屬性271.2.3根據(jù)分析所用的物質(zhì)的性質(zhì)化學分析（ChemicalAnalysis）儀器分析（InstrumentalAnalysis）以物質(zhì)的化學反應為基礎，又稱經(jīng)典分析法以物質(zhì)的物理和物理化學性質(zhì)為基礎光學分析法電化學分析法熱分析法色譜法

28第十三屆全國普通高校分析化學教學研討會(2008.7)浙江大學:陳恒武29方法(Method)所取試樣質(zhì)量/mg所取試液體積/mL常量分析(MesoAnalysis)100-100010-100半微量分析(Semi-microAnalysis)10-1001-10微量分析(MicroAnalysis)0.1-100.01-1超微量分析(Ultramicroanalysis)<0.1<0.011.2.4按分析時所取試樣量多少表1.1各種分析方法的試樣用量301.2.5依據(jù)分析組分在樣品中的相對含量常量組分分析(MacroComponentAnalysis):>1%微量組分分析(MicroComponentAnalysis):0.01-1%痕量組分分析(TraceComponentAnalysis):<0.01%311.2.6根據(jù)具體的分析要求例行分析（常規(guī)分析）：(routineanalysis;routineanalysis)仲裁分析（裁判分析）：(refereeanalysis,arbitrationanalysis)

指不同單位對某一產(chǎn)品的分析結(jié)果有爭論時，要求某單位用指定的方法進行準確的分析，以裁判原分析結(jié)果的準確性。一般化驗室日常生產(chǎn)中的分析321.2.7分析方法的選擇應考慮以下幾個方面：a.測定的具體要求，待測組分及其含量范圍，欲測組分的性質(zhì)；b.獲取共存組分的信息并考慮共存組分對測定的影響，擬定合適的分離富集方法，以提高分析方法的選擇性；c.對測定準確度、靈敏度的要求與對策；d.現(xiàn)有條件、測定成本及完成測定的時間要求等。331.3分析化學發(fā)展簡史1.對分析化學的發(fā)展要求不僅元素及成份分析，而且價態(tài)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)甚至能態(tài)分析；不僅常量、微量組分分析，而且痕量、超痕量組分分析，甚至單細胞、單分子水平上的分析檢測；不僅樣品平均含量分析，而且組分含量的分布分析；34不僅靜態(tài)分析，而且動態(tài)分析、快速分析、瞬間分析；不僅實驗室、化驗室例行分析，而且現(xiàn)場實時分析、在線分析，甚至遙測；不僅破壞樣品分析，而且做不損壞樣品的無損分析，活體檢測。35

分析化學學科的發(fā)展經(jīng)歷了三次巨大的變革：第一次在20世紀初借助于物理化學溶液平衡理論的發(fā)展，建立了分析化學理論體系，使分析從一門技術(shù)發(fā)展為一門獨立的科學。即經(jīng)典的化學分析（ChemicalAnalysis）。

重量法、滴定法，目前很多實驗室仍在使用，但已逐漸減少第二次在20世紀40年代以后，由于物理學和電子學的發(fā)展，促進了分析化學中物理方法的發(fā)展，各種儀器分析方法相繼建立，改變了以經(jīng)典的化學分析為主的局面。即儀器分析(InstrumentalAnalysis

)。

2、分析化學的發(fā)展過程36

分析化學學科的發(fā)展經(jīng)歷了三次巨大的變革：第三次變革：在20世紀70年代以來，計算機的普及使用，使現(xiàn)代分析化學的使命已由單純提供分析數(shù)據(jù)，發(fā)展到以最優(yōu)方式最大限度地提供更全面的信息和知識，以解決生命、環(huán)境、航天、能源、材料等學科向分析化學提出的許多新的、復雜的任務。從這個角度講分析化學是一門信息科學(InformationScience

)。2、分析化學的發(fā)展過程373、分析化學的發(fā)展規(guī)律

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，新興科學技術(shù)的發(fā)展，為分析化學提出了一系列難題，促進了分析化學的發(fā)展也促進了相關學科的發(fā)展；另一方面新興科學技術(shù)的發(fā)展也為分析化學的發(fā)展提供了理論基礎和技術(shù)條件，使分析化學的發(fā)展有了可能?；疽?guī)律：學科之間的相互滲透、相互促進384、分析化學的發(fā)展方向

50年代儀器化，60年代電子化，70年代計算機化，80年代智能化，90年代信息化，而21世紀必將是仿生化和進一步信息智能化39分析化學發(fā)展趨勢生物分析環(huán)境分析過程分析表面分析大分子表征化學圖象無損分析單細胞分析單分子單聚集體分析新原理新技術(shù)新儀器微型化自動化化學計量學在線分析原位分析實時分析活體分析接口分離技術(shù)儀器和計算機聯(lián)用技術(shù)教育傳感器固定化定性其它科技領域5、分析化學主要趨向21世紀的分析化學，汪爾康主編，科學出版社，199940FunctionApplicationNanoscaleplatformEnvironmentprotectionTherapyDiagnosisSeparationDetectionTrackingNano-reactorVectorEnrichingCaptureLabelingSensingNano-channelsQuantumdotSilicaNPPolymericNPMetalNPNanobiotechnologyReasearchPlanBiomoleculesIonDrugsCellsBodyPathogenObject41OutlineofChemo/BiosensingWehave…ApplicationsPlatformsBiochipsSPRNanotubeMolecularbeaconNucleicacidprobeMolecularwireNanoparticlesQuantumdotssensitivematerialsSAM/BLM......BiomoleculeInteractionSeparationGeneexpressionVirusgenotypingIon-switchSensitivedetectionNano-reactorsCellengineeringDiseasediagnosisDrugscreeningPersonalmedicaltreatment42DNA

探針分子探針平臺就像——

量子點探針Aptamer探針PNA探針OK!遺傳病診斷病毒分子診斷基因表達定量檢測活體細胞成像生物分子相互作用腫瘤靶向性治療傳染病腫瘤遺傳病

平臺

功能

對象腫瘤早期診斷腫瘤和蛋白質(zhì)基因活體示蹤核酸和蛋白質(zhì)體外檢測Taqman探針etc.43核殼型生物納米顆粒的結(jié)構(gòu)

4445納米級光學生物傳感器

46分子信標DNA探針

47A

BC

D

E

F

G

活體細胞內(nèi)mRNA與分子信標的雜交可被實時監(jiān)測A：光學照片B-G：細胞雜交雙鏈DNA熒光顯像，3-15分鐘

48我國分析化學學科發(fā)展戰(zhàn)略

鼓勵面向生命科學、環(huán)境化學、新材料科學問題中的分析科學的基礎性研究，將數(shù)學和統(tǒng)計學、物理學、生物學、計算機科學、微電子學、信息科學、系統(tǒng)科學等學科的新概念、新成就引入分析化學，加強學科交叉研究，創(chuàng)造出一批具有新思想能解決實際問題的新的理論、方法和技術(shù)。

491.4分析化學參考文獻1.4.1叢書、大全和手冊1.4.2參考書501.4.3雜志（部分期刊附有網(wǎng)站）[1]分析化學，中國化學會主辦．1973年創(chuàng)刊.(/fxhx)[2]分析試驗室,中國有色金屬學會等主辦.1982年創(chuàng)刊.[3]分析科學學報,武漢大學、北京大學、南京大學聯(lián)合主辦.1982年創(chuàng)刊.[4]TheAnalyst(英).1877年創(chuàng)刊.(/is/journals/current/analyst/anlpub.htm)[5]AnalyticalChemistry(美).1929年創(chuàng)刊.(/journals/ancham)[6]AnalyticalLetter(美).1967年創(chuàng)刊.511.4.4因特網(wǎng)上化學信息簡介國內(nèi):搜狐Sohu/

新浪Sina/

國外:/(英文版)./(中文版)./(中文版)52

1.5

分析化學過程及分析結(jié)果的表示1.5.1分析化學過程1.

分析試樣的采集（采樣）處理與分解4.分析結(jié)果的計算與評價2.

分析化學中常見的分離與富集方法沉淀分離法、萃取分離法、離子交換分離法和色譜分離法等。3.分析測定試樣的采取與制備必須保證所得試樣具有代表性。531、被測組分的化學表示形式;1.5.2分析結(jié)果的表示A.以被測組分的實際存在形式表示；B.以氧化物或元素形式表示；C.工業(yè)分析中，用所需組分表示；D.電解質(zhì)溶液分析中，以離子形式表示。

g·g-1: 1克樣品中含被測組分的微克數(shù)； (10-6)ng·g-1: 1克樣品中含被測組分的納克數(shù)； (10-9)pg·g-1: 1克樣品中含被測組分的皮克數(shù)； (10-12)fg·g-1: 1克樣品中含被測組分的飛克數(shù)； (10-15)54質(zhì)量分數(shù)：

ωB=mB/mS

式中

mB:待測組分B的質(zhì)量；

mS：試樣質(zhì)量質(zhì)量百分數(shù)：ωB×100%高含量：2、待測組分含量的表示方法A固體試樣低含量：55B液體樣品物質(zhì)的量濃度：待測組分物質(zhì)的量除以試液體積質(zhì)量摩爾濃度：待測組分物質(zhì)的量除以溶劑質(zhì)量質(zhì)量分數(shù)：體積分數(shù)：待測組分的質(zhì)量除以試液質(zhì)量待測組分的體積除以試液體積摩爾分數(shù)：待測組分的物質(zhì)的量除以試液各組分物質(zhì)的量之和質(zhì)量濃度：單位體積中被測組分的質(zhì)量（mgL-1;

g·L–1;

g·mL–1;ng·mL–1;pg·mL–1)C氣體樣品體積分數(shù)：待測組分的體積除以試樣體積。561.6滴定分析法概述

1.6.1滴定分析法的基本概念1、滴定分析法:(titrimetry)將一種已知準確濃度的溶液（標準溶液）滴加到被測物質(zhì)的溶液中（或反過來進行），直到兩者按化學計量關系定量反應為止，然后根據(jù)所用標準溶液的濃度和體積，計算被測組分的含量。tT+bB=cC+dD2、標準溶液:(standardsolution)用來與被測組分反應的、已知準確濃度的溶液。57

將滴定劑（標準溶液或被測物質(zhì)溶液）通過滴定管加到被測物質(zhì)溶液或標準溶液中去的過程。滴定中所加指示劑發(fā)生顏色轉(zhuǎn)變點。

滴入的標準溶液與被測物質(zhì)溶液兩者按化學反應式定量反應。3、滴定：4、化學計量點（sp:Stoichiometricpoint

）：5、滴定終點（ep:Endpoint

）：6、滴定誤差（終點誤差）（Endpointerror;titrationerror）：

滴定終點與化學計量點不完全一致所造成的分析誤差。581.6.2

滴定分析對化學反應的要求和滴定方式滴定劑與被測物質(zhì)之間必須按一定計量關系進行反應：有簡單可靠的方法確定終點(指示劑)。反應速度要快(必要時可加熱、催化劑);

反應必須定量進行(完成率在99.9%以上);tT+bB=cC+dD1.滴定分析對化學反應的要求592.滴定分析方式(1)直接滴定法（directtitration）：A.方法：B.適用范圍：將被測物質(zhì)試樣制備成分析試液后，直接用校準溶液進行滴定；被測物與滴定劑之間的反應完全符合滴定反應要求。60(2)返滴定法（回滴定法、剩余量滴定法）：

(backtitration)A.方法：被測試樣溶解