1、分 析 化 學主 講 :王 赪 胤,第一章、緒 論,第一節(jié) 分析化學的任務、作用和方法,一、分析化學的任務,分析化學(Analytical Chemistry) 地位：化學學科的重要分支，四大基礎(chǔ)化學之一。 內(nèi)容：分析化學是研究物質(zhì)的化學組成的分析方法及有關(guān)理論的一門學科 任務：物質(zhì)的化學組成，a:是什么？（定性分析）、b:是多少？（定量分析） 范圍：析化學包括的范圍很廣泛。 從分析對象來說，包括各種氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)的無機物和有機物； 從分析要求說，包括各種元素、化合物，原子團和有機官能團等的定性和定量分析以及它們存在形式和化學結(jié)構(gòu)等方面的分析。 從分析方法來說：化學法、物理法、物理化學（儀器

2、分析） 研究的范圍越來越大：,二、分析化學的作用,工具科學，生產(chǎn)、考驗的眼睛。,三、分析化學的應用,(一)、農(nóng)業(yè)： 土壤 農(nóng)藥 化肥,(二)、工業(yè)生產(chǎn)：,質(zhì)檢（產(chǎn)品、原材料）,(三)、生命科學：,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胞中，測定多巴胺、腎上腺素、維生素、糖等含量，對了解生命規(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，就需測定體內(nèi)的糖含量。人工胰臟就需糖的檢測器。,(四)、環(huán)境保護：,環(huán)境監(jiān)測(大氣、水、土壤分析等） 測定空

3、氣中污染物如NO2,SO2,CO等含量，這兩者不僅對人體呼吸道有影響，而且造成酸雨。煙鎘會引起腎功能衰退，吸入過多會頭痛，頭暈，嘔吐，胸痛，死亡。,六價鉻的毒性大于三價鉻，對呼吸器管，皮膚有損害， 也能致癌。 水源根據(jù)不同的需要，各國制定了不同的用水標準，生活用水，考慮有害物對人體的影響，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0.001 mg/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，考慮微量元素對作物的影響。 水產(chǎn)用水，考慮農(nóng)藥及微量元素與對立類的影響 。另外還有廢水的排放標準，我國河水的污染及為嚴重。,例如20世

4、紀50年代日本 發(fā)生的公害病痛痛病和水俁病，曾驚動了全世界。 為了尋找痛痛病的病因，經(jīng)歷了11年之久。后來環(huán)境分 析化學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,以后又進一步對痛痛 病患者的尸骨進行光譜定量分析。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)動物,在動物身上進行元素追蹤分析,配 合病理解剖，證實了鎘對骨質(zhì)的嚴重危害性，揭開了痛 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，也是通過對元素的追蹤分析確定的。,(五)、軍事,生化武器 化學

5、武器具有很大威脅力，人們對此很恐懼，如中東伊拉克可以制作毒氣檢測器裝備在士兵及車輛上，以避免a:人睡覺時被中毒。b:毒氣聞多時，失去判別力。a:神經(jīng)類，含磷有機物；b:潰爛類，芥子氣。 F-117A潛隱飛機是用塑料、樹脂等有機物制成，或涂上一層物質(zhì)。,(六)、天體科學,月球巖石的分析可以幫助了解太陽系及月亮的形成，用飛行器到其它星上檢測是否會有氮生命基礎(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)院里常需對病人進行血的化驗，全國各地都有藥檢分析雜志。 制備中成藥前需測量中藥中有效成分的含量及配比。 興奮劑檢測,(八)、科學研究,幾乎所有涉及化學的研究均用到分析化學， 有

6、機合成時，需測定產(chǎn)品含量，產(chǎn)品是什么，中間產(chǎn)物是什么？ 無機化學研究絡合物時，需測定絡合比，電化學、光化學特性； 新型材料的合成也需分析化學（超導、高分子導電材料），考古學需測定古物的年代、組成。,(九)刑事偵破,各人頭發(fā)中微量元素含量不同，通過測定可判斷現(xiàn)場的頭發(fā)是誰的， 繪畫中白粉既做顏料，又可打底，古時只有鉛白，1870年前無ZnO和二氧化鈦，文藝復興時的油畫中的白粉若有鋅、鈦，那就是復制品。 德黑蘭附近有個牧場，1972年大批羊死亡，場主指控有人破壞,通過測定羊胃中的草,發(fā)現(xiàn)含大量的硒Se(劇毒),植物具有富集地下化學元素的能力。后來在當?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1

7、00克金。 慢性中毒后，頭發(fā)中含有鉛、砷。,總結(jié),分析化學在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等中肩負著極其重要的任務。 Chemical Abstract摘錄分析化學雜志的文章在國內(nèi)所有雜志中名列榜首,可見現(xiàn)代科學對分析測試的重視程度。,四、分析方法的分類,一、按分析任務分類： 定性分析（qualitative）的任務是鑒定物質(zhì)是由哪些元素、原子團、官能團或化合物而組成的。 定量分析(quantitative是測定物質(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、按分析對象分類：,無機分析（inorganic） 有機分析（organic）、冶金分析（meta

8、llurgical） 藥物分析(pharmaceutical)、 食品分析(food)、 環(huán)境分析(environmental)、 土壤分析等。 無機分析通常要求鑒定試樣是由哪些元素、離子、原子團或化合物組成。各成分含量是多少，現(xiàn)行的分析方法很多，a:準確度和精密度；b:含量多少；c:有什么干擾；d:簡單與復雜；e:狀態(tài)。 組成有機物的元素不多，但結(jié)構(gòu)很復雜，往往需要官能團分析和結(jié)構(gòu)分析，有機物的分析一般需要大型儀器。,三、按測定原理分類,化學分析法 儀器分析法,化學分析法以物質(zhì)的化學反應為基礎(chǔ)的分析方法，又稱經(jīng)典分析法，主要是重量分析法和滴定分析法（容量分析法）,儀器分析法以物質(zhì)的物理和物理

9、化學性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法稱為物理和物理化學分析法。 光譜分析法 色譜分析法 為電化學分析法,光譜分析法分為比色分析法、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、 X射線熒光分 析法、熒光分析法；,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)；,電化學分析法分為極譜分析法、電導分析法、 電位分析法、庫侖分析法。,四、例行分析和裁判分析,例行分析是指一般化驗室日常生產(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，以判斷分析結(jié)果是否準確，又稱仲裁分析。 離線（off

10、line）分析 、原位（in situ）、在體（in vivo）、實時(real line)、在線（on line）,五、按樣品用量及被測成分多少分類：,1、按被測成份含量分類：,2、按試樣量分類：,痕量與超痕量分析（ng/g至pg/g以及fg/g和ag/g甚至zg/g）是現(xiàn)代分析化學發(fā)展的前沿領(lǐng)域，它們將推動現(xiàn)代分析化學的發(fā)展。 例如已測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。 南極洲冰塊 中的DDT含量為0.04ppb；雨水中汞的平均含量為0.2ppb； 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。,五、分析化學發(fā)展歷史及展望,1

11、、分析化學的歷史悠久 分析化學一詞是在17世紀由玻意耳提出 本世紀二、三十年代分析化學真正成為一門獨立的學科還是從 到20世紀40年代后的幾十年，半導體和原子能技術(shù)的發(fā)展使儀器分析突飛猛進，靈敏度高，速度快，易實現(xiàn)自動化。,分析化學經(jīng)歷了三次巨大的變革： 第一次是在本世紀初，由于分析化學基礎(chǔ)理論，特別是物理化學基本概念（如溶液理論）的發(fā)展，使分析化學從一種技術(shù)演變成為一門科學。 第二次變革是在二次世界大戰(zhàn)前后，由于物理學和電子學的發(fā)展，改變了以往經(jīng)典的化學分析為主的局面，開創(chuàng)了儀器分析的新時代。 現(xiàn)在正處于第三次變革時期，由于生物學、信息科學和計算機技術(shù)的引入，以及生命科學、環(huán)境科學和新材料科

12、學等的發(fā)展，使分析化學進入了一個嶄新的境界。,2、現(xiàn)代分析化學,現(xiàn)代分析化學已不在局限于定性、定量分析，而是要獲取包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、形態(tài)在內(nèi)的全面信息，并解決諸如對微區(qū)、薄層、在線或在體等特殊要求的測定及分析測試的自動化及智能化。 現(xiàn)代分析化學已發(fā)展成為由許多密切相關(guān)的分支學科交織而成的一個分析科學體系，它涉及色譜學、電化學、光譜分析、波譜分析、化學分析、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、化學計量學和表面、微區(qū)、形態(tài)分析等分支學科。分析化學與數(shù)學、物理學、生物學及生命、環(huán)境、材料、資源、信息、醫(yī)藥等科學聯(lián)系密切，與化學內(nèi)部各分支學科間的關(guān)系更為密切。 它不僅給各個科學

13、領(lǐng)域和生產(chǎn)部門提供新的檢測方法，直接為國民經(jīng)濟、國防建設及社會生活的眾多領(lǐng)域（如醫(yī)療衛(wèi)生及環(huán)境保護）服務，而且影響著社會財富的創(chuàng)造，人類生存（如環(huán)境生態(tài)）和政策決策（如資源、能源開發(fā)）等重大社會問題的解決，其發(fā)展是衡量國家科學技術(shù)水平的重要的標志之一。,進一步提高分析化學方法的靈敏度 研究解決復雜體系的分離、富集及提高方法的選擇性 擴展獲得時空多維信息方法的研究 開展形態(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)的表征與測定 非破壞性檢測、遙測及過程分析 用于分析檢測新原理的提出及新型分析儀器的研究,3、化學分析與儀器分析法的比較,發(fā)展趨勢： 儀器分析法局限性： 相互關(guān)系:相互補充，

14、化學法是儀器分析的基礎(chǔ),六、分析化學的學習方法,1.了解分析化學的課程特點，適應課程。 A、分析化學是有關(guān)各種分析方法的集合 B、突出量的概念 C、與實驗密切相關(guān) D、體現(xiàn)知識的綜合應用 2. 調(diào)整學習心態(tài)，學會停課 3. 會看書、學會自學，克服依賴心理。 4. 復習與答疑 5. 分析化學中基本概念與關(guān)鍵數(shù)據(jù)的掌握 6. 習題、測試與參考書的作用 7. 如何進一步發(fā)揮實驗在學習中的作用,1.了解分析化學的課程特點，適應課程。 A、分析化學是有關(guān)各種分析方法的集合 B、突出量的概念 C、與實驗密切相關(guān) D、體現(xiàn)知識的綜合應用 2. 調(diào)整學習心態(tài)，學會停課 3. 會看書、學會自學，克服依賴心理。

15、4. 復習與答疑 5. 分析化學中基本概念與關(guān)鍵數(shù)據(jù)的掌握 6. 習題、測試與參考書的作用 7. 銀河進一步發(fā)揮實驗在學習中的作用,七、參考書：,分析化學 華東理工大學和成都科技大學編 分析化學 武漢大學編 分析化學 華中師范大學編,定量分析的任務是測定物質(zhì)中某種或某些組分的含量，一般包括以下幾個步驟:,第二節(jié)、定量分析的一般程序,一、取樣,分析試樣應具有代表性， 固、液、氣體的取樣方法是不一樣的， 如研究某一物質(zhì)在地球上的分布情況， 糧庫中測量糧食中蛋白的平均含量； 病人飯前飯后的血液檢查等。,二、試樣的分解,通常的定量分析化學是濕法，需將試樣轉(zhuǎn)入到溶液中，進行測定，不同的物質(zhì)需用不同的試劑

16、溶解， 如軟錳礦(MnO2)用HCl，硅酸鹽用HF，鋁合金用2030NaOH溶液，重晶石(BaSO4)用Na2CO3， 不能分解的試樣(如文物)，可用儀器方法測定 測定酸堿用酸堿滴定法，測定H2O2用KMnO4法，測定Cl- 用沉淀滴定法等。,三、測定,根據(jù)被測組分的性質(zhì)、含量和對分析結(jié)果的要求，采用不同的分析方法，分析方法很多，可分為化學分析和儀器分析， 不同的對象，采用不同的方法，同一對象，每種測定法都有一定的適用范圍，選擇性、靈敏度、精密度和準確度，應該熟悉每種方法。 測定時應注意干擾的排除，幾乎沒有無干擾的測定方法，可以說研究分析測定方法，就是研究排除干擾法。 方法有二：一是分離，二是

17、掩蔽。 分離法有：沉淀分離，萃取分離，色譜分離等 ， 掩蔽法有：沉淀掩蔽，絡合掩蔽，氧化還原掩蔽等。,四、計算分析結(jié)果,根據(jù)試樣重量，測量所得數(shù)據(jù)和分析結(jié)果中有關(guān)反應的計量關(guān)系，計算試樣中被測組分的含量。,五、定量分析結(jié)果的表示：,(一)被測組分已知需測其含量,而測定的又是組分中的某一部分時，可用實際存在的組分的形式的含量來表示，如測得的試樣中鐵的含量，可以FeO、Fe2O3或Fe3O4的形式來表示。又如氮，以NH3、NO2-、NO3-等表示。 通常都是測出某組分的含量，就以該組分表示。,(二)被測組分含量的表示方法,1、固體試樣 常以相對含量表示，最常用的是百分含量。 x(含量) 被測組分重

18、(g) / 試樣重(g) 100% 當被組分含量非常低時，用百分含量表示，很不方便，可采用ppm、ppb或ppt來表示， parts per million、billion、trillion，分別表示106、109和1012分重的試樣中1分重的被測組分。 1ppm鋅表示1g重量試樣中含Zn10-6g，或106g樣品中含Zn 1g。 例：分析2.6g植物組織試樣，測出含有3.6ug鋅，問植物中鋅的含量。,2、液體試樣,通常以不同的方法表示： (1)重量百分數(shù)(w/W)表示被測組分在試液中所占重量的百分數(shù)， 如7.24%的鐵表示100g試液中含7.24g鐵； 如溶解度20%，表示100克試樣中有2

19、0g鹽。 (2)體積百分數(shù)(v/V)，表示100ml試液中被測組分所占體積。 85的乙醇，表示100ml試液中含乙醇85ml,15ml的水。 (3)重量體積百分數(shù)(w/V)：表示100ml試液中被測組分的克數(shù)。 試液中微量組分常以mg/L，ug/ml、ppm、ppb、ppt等表示含量。 如工業(yè)廢水中測出每升水中含5ugHg2+即5ug/L，含量就可表示為5ppb。,3、氣體試樣,常以體積百分數(shù)(v/V)表示。 微量的用ppm表示， 1ppm指106份體積的試樣中含有1份體積的被測氣體組分。,第三節(jié)、分析反應,一、分析反應的靈敏性 分析反應的靈敏性是指利用該反應能檢出被檢物質(zhì)的靈敏程度 靈敏性通

20、常用檢出限量和最低檢出濃度(限界稀度)表示。 檢出限量又叫最低撿出量是指在一定條件下，利用某反應可以檢出的離子的最小量，單位為微克(ug)，符號為m。m越小，反應越靈敏。 最低險出濃度是指在一定條件下待檢離子能得到肯定反應的最低濃度，ppm或1：G表示(1：G表示l份質(zhì)量的離子溶于G質(zhì)量的溶劑中)。 鑒定反應的靈敏度應同路用最低撿出濃度和檢出限量來表示。,二、分析反應的選擇性和特效性,分析反應要求選擇性愈高愈好。 所謂選擇性是指在其它離子共存時，所加入的試劑有選擇地只和其中少數(shù)離子起反應的性質(zhì)。 這種只與為數(shù)不多的離子發(fā)生類似現(xiàn)象的化學反應稱為選擇性反應，所加入的試劑稱為選擇性試劑。 如果與加

21、入的試劑起反應的離子愈少，則這一反應的選擇性就愈高。如加入的試劑只對一對離子起反應而產(chǎn)生特殊現(xiàn)象，其它離子都無類似現(xiàn)象產(chǎn)生則這一反應的選擇性最高，這種反應就稱為該離子的特效反應。 這種劑就稱為該離子的特效試劑。,本章基本要求,了解分析化學的學科性質(zhì)和分析化學的主要任務。 了解分析化學在國民經(jīng)濟和科學研究中的地位和作用。 熟悉分析化學的發(fā)展概況和當前分析化學發(fā)展的主要特點。 熟悉分析方法的基本分類，不同類型分析方法的適用范圍和主要特點。 了解分析的基本工程，各步驟的目的，測定方法選擇的基本原則。,自檢自測,一、選擇題 1.下列情況哪些不屬于分析化學的任務 A. 確定試樣中的元素組成, B確定試樣中是否會有某化合物 C. 測定某材料的力學性能 , D監(jiān)測大氣中S02濃度 E. 測定材料的導熱性. 2. 下列測定屬于定量分析的是 A.測定某礦石中是否含有元素Ni B.確定自來水中的Cl-含量 C.測定礦泉水中是否含有稀有元素 D.測定糧食中的農(nóng)藥殘留量 E.測定金器中的含金量,3化學分析法適合于測定 A. 高含量組分， B微量組分 C. 產(chǎn)品的純度 D產(chǎn)品中的雜質(zhì) E. 化合物的官能團 4 下列測定只屬于定性分析的是 A. 測定鐵礦石中是否含有鎳及其含量 B. 測定錳礦中的鐵含量 C. 測定自來水中是否含有Na D. 測定礦泉水中含有哪些微量元素 E. 測定Na2S0