武汉大学分析化学分析化学概论.ppt

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1、分 析 化 学 什么是分析化学什么是分析化学n分分析析化化学学是是研研究究分分析析方方法法的的科科学学或或学学科科，一一个个完完整整具具体体的的分分析析方方法法包包括括测测定定方方法法和和测定测定对象对象两部分两部分n分分析析化化学学是是一一门门人人们们赖赖以以获获得得物物质质组组成成、含量含量、结构和形态结构和形态信息的科学信息的科学分析方法的分类n按原理分：按原理分：化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法仪器分析：以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法仪器分析：以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法光学分析方法：光谱法，非光谱法光学分析

2、方法：光谱法，非光谱法电化学分析法电化学分析法：伏安法，电导分析法等：伏安法，电导分析法等色谱法：液相色谱，气相色谱，毛细管电泳色谱法：液相色谱，气相色谱，毛细管电泳其他仪器方法：热分析其他仪器方法：热分析n按分析任务：定性分析，定量分析，结构分析按分析任务：定性分析，定量分析，结构分析 n按分析对象：无机分析，有机分析，生物分析，环境分析等按分析对象：无机分析，有机分析，生物分析，环境分析等 分析方法的分类按试样用量及操作规模分：常量、半微量、微量和超微量分析 方法方法试样质量试样质量试液体积试液体积常量分析0.1g10 mL半微量分析0.01-0.1g1-10 mL微量分析0.1-10mg

3、0.01-1 mL超微量分析0.1mg1%),微量分析(0.01-1%),痕量分析(0.01)分析化学发展趋向n高灵敏度单分子(原子)检测n高选择性复杂体系n自动化，智能化n原位、活体、实时分析n图像化分析化学发展趋向 生物分析分析化学主要发展趋向新技术新仪器微型化新原理化学计量学环境分析过程分析原位分析表面分析活体分析实时分析大分子表征化学图象无损分析在线分析单细胞分析单分子单聚体分析接口定性传感器分离技术联用技术n重量法：分离重量法：分离-称重称重沉淀法、气化法和电解法等沉淀法、气化法和电解法等n滴定分析法：又称容量分析法滴定分析法：又称容量分析法酸碱滴定法、络合滴定法酸碱滴定法、络合滴定

4、法氧化还原滴定法、沉淀滴定法氧化还原滴定法、沉淀滴定法滴定方式：滴定方式：n直接滴定法直接滴定法n间接滴定法间接滴定法n返滴定法返滴定法n置换滴定法置换滴定法第一章第一章 化学分析概论化学分析概论 滴定分析法对化学反应的要求：滴定分析法对化学反应的要求：a.有确定的化学计量关系有确定的化学计量关系b.反应速度较快反应速度较快c.容易确定滴定终点容易确定滴定终点基准物质和标准溶液基准物质和标准溶液n基基准准物物质质:能能用用于于直直接接配配制制和和标标定定标标准准溶溶液液的的物物质质。要要求求试试剂剂化化学学组组成成一一致致；纯纯度度高高；稳稳定定；摩摩尔尔质质量量大大；滴定反应时无副反应。滴定

5、反应时无副反应。n标标准准溶溶液液：已已知知准准确确浓浓度度的的试试剂剂溶溶液液。配配制制方方法法有有直直接配制和标定两种方法接配制和标定两种方法准确度和精密度准确度和精密度 准确度：准确度：测定结果与测定结果与“真值真值”接近的程度接近的程度。误差误差：衡量准确度的标准衡量准确度的标准相对误差相对误差Er=/100 绝对误差绝对误差=x 1.1误差相关概念误差相关概念精密度精密度:平行测定的结果互相靠近的程度平行测定的结果互相靠近的程度,用用偏差偏差表示表示。偏偏差差:即各次测定值与平均值之即各次测定值与平均值之差。差。xd=xi-平均偏差：平均偏差：相对平均偏差：相对平均偏差：标准偏差：标

6、准偏差：S 相对标准偏差：相对标准偏差：RSD精密度与准确度的关系精密度与准确度的关系1.精密度好是准确度好的前提精密度好是准确度好的前提;2.精密度好不一定准确度高精密度好不一定准确度高系统误差系统误差!准确度及精密度都高准确度及精密度都高结果可靠结果可靠误差种类及减免办法误差种类及减免办法1.1.系统误差系统误差方法方法:溶解损失、终点误差溶解损失、终点误差用其他方法校正用其他方法校正仪器仪器:刻度不准、砝码磨损刻度不准、砝码磨损校准校准(绝对、相对绝对、相对)操作操作:颜色观察颜色观察试剂试剂:不纯不纯空白实验空白实验具单向性、重现性、可校正特点具单向性、重现性、可校正特点2.2.偶然误

7、差偶然误差 不可校正，不可校正，服从服从统计规律，统计规律，（不存在系统误差的情况下，测定次数越多其平均值越接近真值。一般平行测定（不存在系统误差的情况下，测定次数越多其平均值越接近真值。一般平行测定4-6次）次）3.3.过失误差过失误差 由粗心大意引起，可以避免的由粗心大意引起，可以避免的提高分析结果准确度方法提高分析结果准确度方法选择恰当分析方法选择恰当分析方法（灵敏度与准确度）（灵敏度与准确度）减小测量误差减小测量误差（误差要求与取样量）（误差要求与取样量）减小偶然误差减小偶然误差（多次测量，至少（多次测量，至少3次以上）次以上）消除系统误差消除系统误差对照实验：标准方法、标准样品、标准

8、加入对照实验：标准方法、标准样品、标准加入空白实验空白实验校准仪器校准仪器校正分析结果校正分析结果1.2 1.2 有效数字及运算规则有效数字及运算规则有效数字：有效数字：分析工作中实际能测得的数字分析工作中实际能测得的数字包括全部可靠数字及一位不确包括全部可靠数字及一位不确定数字在内定数字在内n数字前数字前0不计不计,数字后计入数字后计入:0.02340n数字后的数字后的0含义不清楚时含义不清楚时,最好用指数形式表示最好用指数形式表示:1000(1.0103，1.00103，1.000 103)n自然数自然数(如倍数关系、分数关系如倍数关系、分数关系)和常数和常数(如如)可看成有无限多位数可看

9、成有无限多位数n数据的第一位数大于等于数据的第一位数大于等于8的的,可多计一位有效数字，如可多计一位有效数字，如 9.45104,95.2%,8.65n对数与指数的有效数字位数按尾数计，对数与指数的有效数字位数按尾数计，如如 10-2.34;pH=11.02,则则H+=9.510-12n误差只需保留误差只需保留12位位m 分析天平分析天平(称至称至0.1mg):12.8228g(6),0.2348g(4),0.0600g(3)千分之一天平千分之一天平(称至称至0.001g):0.235g(3)1%天平天平(称至称至0.01g):4.03g(3),0.23g(2)台秤台秤(称至称至0.1g):4

10、.0g(2),0.2g(1)V 滴定管滴定管(量至量至0.01mL):26.32mL(4),3.97mL(3)容量瓶容量瓶:100.0mL(4),250.0mL(4)移液管移液管:25.00mL(4);量筒量筒(量至量至1mL或或0.1mL):25mL(2),4.0mL(2)有效数字运算中的修约规则有效数字运算中的修约规则例如例如,要修约为四位有效数字时要修约为四位有效数字时:尾数尾数4时舍时舍,0.52664-0.5266 尾数尾数6时入时入,0.36266-0.3627 尾数尾数5时时,若后面数为若后面数为0,舍舍5成双成双:10.2350-10.24,250.650-250.6 若若5后

11、面还有不是后面还有不是0的任何数皆入的任何数皆入:18.0850001-18.09四舍六入五成双四舍六入五成双禁止分次修约禁止分次修约加减法加减法:结果的结果的绝对误差绝对误差应不小于各项中绝对误差最大的数应不小于各项中绝对误差最大的数。(与小数点后位数最少的数一致与小数点后位数最少的数一致)0.112+12.1+0.3214=12.5乘除法乘除法:结果结果的的相对误差相对误差应与各因数中相对误差最大的数相适应应与各因数中相对误差最大的数相适应 (即与即与有效数字位数最少的一致有效数字位数最少的一致)0.012125.661.05780.328432 运算规则运算规则1.3 1.3 有限数据的

12、统计处理有限数据的统计处理1 1 高斯分布和高斯分布和t t分布分布n：偶然误差符合正态分布偶然误差符合正态分布（，）n有限：有限：t分布曲线分布曲线和和S代替代替，x2 2 置信度与置信区间置信度与置信区间置信度（置信水平）置信度（置信水平）置信度（置信水平）置信度（置信水平）P P 某一区间包含真值（总体平均值）的概率某一区间包含真值（总体平均值）的概率显著性水平显著性水平显著性水平显著性水平1P置信区间置信区间置信区间置信区间以平均值为中心，真值出现的范围以平均值为中心，真值出现的范围置信度不变时：置信度不变时：n（f）增加，增加，t变小，置信区间变小；变小，置信区间变小；n不变时：置信

13、度增加，不变时：置信度增加，t变大，置信区间变大；变大，置信区间变大；3.3.定量分析数据的评价定量分析数据的评价 解决两类问题解决两类问题:(1)可疑数据的取舍可疑数据的取舍 过失误差的判断过失误差的判断 方法：4d 法、Q检验法、格鲁布斯（Grubbs）检验法。确定某个数据是否可用。(2)分析方法的准确性分析方法的准确性 系统误差及偶然误差的判断系统误差及偶然误差的判断 显著性检验显著性检验：利用统计学的方法，检验被处理的问题是否存在统计上的显著性差异。方法：t 检验法系统误差的判断系统误差的判断 F 检验法偶然误差的判断偶然误差的判断 确定某种方法是否可用，判断实验室测定结果准确性。统计检验的正确顺序统计检验的正确顺序：可疑数据取舍可疑数据取舍F检验检验t检验检验