1、第 1 页 共 36 页分析化学总结-（四川大学和华东理工大学第六版）第一章 绪论第一节 分析化学及其任务和作用定义：研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理 论的科学，是化学学科的一个重要分支，是一门实验性、应用性很强的学科第二节 分析方法的分类一、按任务分类定性分析：鉴定物质化学组成（化合物、元素、离子、基团）定量分析：测定各组分相对含量或纯度结构分析：确定物质化学结构（价态、晶态、平面与立体结构）二、按对象分类：无机分析，有机分析三、按测定原理分类（一）化学分析定义：以化学反应为为基础的分析方法，称为化学分析 法.分类： 定性分析重量分析：用称量方法求得生成物 W 重量定
2、量分析滴定分析：从与组分反应的试剂 R 的浓度和体积求得组分 C 的含量反应式：mC+nR CmRnX V W特点：仪器简单，结果准确，灵敏度较低，分析速度较慢，适于常量组分分析（二）仪器分析：以物质的物理或物理化学性质为基础建立起来的分析方法。仪器分析分类：电化学分析 (电导分析、电位分析、库伦分析等） 、光学分析 （紫外分光光度法、红外分光光度法、原子吸收分光光度核磁共振波谱分析等） 、色谱分析（液相色谱、气相色谱等） 、质谱分析、放射化学分析、流动注射分析、热分析特点：灵敏，快速，准确，易于自动化，仪器复杂昂贵，适于微量、痕量组分分析四、按被测组分含量分类-常量组分分析：1%；微量组分分
3、析： 0.01%1%；痕量组分分析；0.1g 10ml 半微量 0.10.01g 101ml 微量 100.1mg 10.01ml 超微量分析 Q 表，则miaX-相 邻离 群 第 3 页 共 36 页舍去可疑值，否则应保留。该方法计算简单，但有时欠准确。（2）G 检验法：该方法计算较复杂，但比较准确。具体检验步骤是：1）计算包括离群值在内的测定平均值；2）计算离群值与平均值 之差的绝对值3）计算包括离群值在内的标准偏差 S4）计算 G 值。5）若 G G,n ，则舍去可疑值，否则应保留第二节 测量值的准确度和精密度一、准确度与误差1.准确度:指测量结果与真值的接近程度，反映了测量的正确性，越
4、接近准确度越高。系统误差影响分析结果的准确度 。2.误差:准确度的高低可用误差来表示。误差有绝对误差和相对误差之分。（1）绝对误差：测量值 x 与真实值 之差 （2）相对误差：绝对误差占真实值的百分比3.真值与标准参考物质任何测量都存在误差，绝对真值是不可能得到的，我们常用的真值是1) 理论真值：如三角形的内角和为 180等。2) 约定真值：由国际权威机构国际计量大会定义的单位、数值，如 时间、长度、原子 量、物质的量等，是全球通用的 3) 相对真值：由某一行业或领域内的权威机构严格按标准方法获得的测量值，如卫生部药品检定所派发的标准参考物质，应用范围有一定的局限性。4) 标准参考物质：具有相
5、对真值的物质，也称为标准品，标样，对照品。应有很好的均匀性和稳定性，其含量测量的准确度至少要高于实际测量的 3 倍。二、精密度与偏差1精密度：平行测量值之间的相互接近程度，反映了测量的重现性，越接近精密度越高。偶然误差影响分析结果的精密度， 2偏差精密度的高低可用偏差来表示。偏差的表示方法有（1）绝对偏差 ：单次测量值与平均值之差: xdi（2）平均偏差：绝对偏差绝对值的平均值 n-n1i（3）相对平均偏差：平均偏差占平均值的百分比: 0%xdr（4）标准偏差 1)(2nxSniixxx%10x10%RESX离 群第 4 页 共 36 页（5）相对标准偏差（RSD, 又称变异系数 CV ） %
6、10xSRD（必考相关大题）例：用邻二氮菲显色法测定水中铁的含量，结果为 10.48, 10.37, 10.47, 10.43, 10.40 mg/L; 计算单次分析结果的平均偏差，相对平均偏差，标准偏差、相对标准偏差和置信区间（95和 99） 。 （相关题目，此题做不成）三、准确度与精密度的关系1. 准确度高，一定要精密度好2. 精密度好，不一定准确度高。只有在消除了系统误差的前提下，精密度好，准确度才会高四、误差的传递：误差的传递分为系统误差的传递和偶然误差的传递。1.系统误差的传递 和、差的绝对误差等于各测量值绝对误差的和、差R = x + y -z R=x+y- z 积、商的相对误差等
7、于各测量值相对误差的和、差 R = x y / z 2.偶然误差的传递 和、差结果的标准偏差的平方，等于各测量值的标准偏差的平方和。R = x + y -z 积、商结果的相对标准偏差的平方，等于各测量值的相对标准偏差的平方和。R = x y / z 3.测量值的极值误差 在分析化学中，若需要估计一下整个过程可能出现的最大误差时，可用极值误差来表示。它假设在最不利的情况下各种误差都是最大的，而且是相互累积的，计算出结果的误差当然也是最大的，故称极值误差。五、提高分析结果准确度的方法1、系统误差的判断与评估（1）对照试验：选用组成与试样相近的标准试样，在相同条件下进行测定，测定结果与标准值对照，判
8、断有无系统误差，又可用此差值对测定结果进行校正。（2）回收试验：其结果用于系统误差的评估，不能用于结果的校正。2、消除系统误差的方法（一）选择恰当的分析方法，消除方法误差：不同方法，其灵敏度、准确度、精密度和选择性是不相同的，应根据待测组分的含量、性质、试样的组成及对准确度的要求来选择，还要考虑现有条件和分析成本。（二）校准仪器，消除仪器误差：对砝码、移液管、酸度计等进行校准，消除仪器引起的系统误差（三）采用不同方法, 减小测量的相对误差（四）空白实验，消除试剂误差：在不加试样的情况下，按试样分析步骤和条件进行分析实验，所得结果为空白值，从试样测定结果中扣除即可以消除试剂、蒸馏水和容器引入的y
9、xR22zyxSSzR第 5 页 共 36 页杂质。（五）遵守操作规章，消除操作误差3、减小偶然误差的方法：增加平行测定次数，用平均值报告结果，一般测 35 次。第三节 有效数字及其运算法则一、有效数字1.定义：为实际能测到的数字。有效数字的位数和分析过程所用的测量仪器的准确度有关。有效数字准确数字+ 最后一位欠准的数（1）如滴定管读数 23.57ml，4 位有效数字。称量质量为 6.1498g，5 位有效数字 2. “0”的作用：作为有效数字使用或作为定位的标志。例：滴定管读数为 20.30 毫升, 有效数字位数是四位。表示为 0.02030 升，前两个 0 是 起定位作用的，不是有效数字，
10、此数据仍是四位有效数字。3. 规定（1）改变单位并不改变有效数字的位数。20.30ml 0.02030L（2）在整数末尾加 0 作定位时，要用科学计数法表示。例：3600 3.610 3 两位 3.6010 3 三位（3）在分析化学计算中遇到倍数、分数关系时，视为无限多位有效数字。（4）pH、pC、logK 等对数值的有效数字位数由小数部分数字的位数决定。H+= 6.310 -12 mol/L pH = 11.20 两位 （5）首位为 8 或 9 的数字，有效数字可多计一位。例 92.5 可以认为是 4 位有效数； 二、有效数字的修约规则1. 基本规则：四舍六入五成双：当尾数4 时则舍，尾数6
11、 时则入；尾数等于 5 而后面的数都为 0 时，5 前面为偶数则舍，5 前面为奇数则入；尾数等于 5 而后面还有不为 0 的任何数字，无论 5 前面是奇或是偶都入。例：将下列数字修约为 4 位有效数字。0.526647-0.5266 10.23500-10.24 250.65000-250.618.085002-18.09 351746-35172. 一次修约到位，不能分次修约错误修约：4.1349 4.135 4.14 正确修约：4.1349 4.133. 在修约相对误差、相对平均偏差、相对标准偏差等表示准确度和精密度的数字时，一般取 12 位有效数字，只要尾数不为零，都可先多保留一位有效数
12、字，从而提高可信度三、有效数字的运算法则（一）加减法：以小数点后位数最少的数为准（即以绝对误差最大的数为准）例： 50.1 + 1.45 + 0.5812 = 52.1 0.1 0.01 0.0001（二）乘除法：以有效数字位数最少的数为准（即以相对误差最大的数为准） 0.0001 0.01 0.00001例： 0.0121 25.64 1.05782 = 0.328 RE 0.8% 0.4% 0.009%（三）乘方、开方：结果的有效数字位数不变%45.01.043.16%0xsRSD8.42.675.26.第 6 页 共 36 页Sxt（四）对数换算：结果的有效数字位数不变H+= 6.310
13、 - 12 mol/L pH = 11.20 两位 四、在分析化学中的应用1.数据记录：如在万分之一分析天平上称得某物体重 0.2500g，只能记录为 0.2500g，不能记成 0.250g 或 0.25g。又如从滴定管上读取溶液的体积为 24mL 时，应该记为 24.00mL，不能记为 24mL 或 24.0 mL。2.仪器选用：若要称取约 3.0g 的样品时，就不需要用万分之一的分析天平，用十分之一的天平即可。3.结果表示：如分析煤中含硫量时，称样量为 3.5g。两次测定结果:甲为 0.042%和 0.041%；乙为 0.04201%和 0.04199%。显然甲正确，而乙不正确。 第四节
14、分析数据的统计处理 一、偶然误差的正态分布偶然误差符合正态分布, 正态分布的概率密度函数式：正态分布的两个重要参数:（1） 为无限次测量的总体均值，表示无限个数据的集中趋势（无系统误差时即为真值）（2） 是总体标准偏差，表示数据的离散程度特点：1. x = 时，y 最大2. 曲线以 x = 的直线为对称3. 当 x 或时，曲线以 x 轴为渐近线4. ，y, 数据分散，曲线平坦;，y, 数据集中,曲线尖锐5. 测量值都落在，总概率为 1为了计算和使用方便，作变量代换以 u 为变量的概率密度函数表示的正态分布曲线称为标准正态分布曲线（u 分布） ，此曲线的形状与 大小无关二、t 分布曲线在 t 分
15、布曲线中，纵坐标仍为概率密度，横坐标是统计量 t 而不是 u。t 定义为 或t 分布曲线随自由度 fn-1 变化，当 n时，t 分布曲线即是正态分布。 2)(1)(xexfyxu令2)(uexfd令 du)(12u2)( uey即 x第 7 页 共 36 页三、平均值的精密度和置信区间（一）平均值的精密度平均值的标准偏差 与样本的标准偏差（即单次测量值的标准偏差）S 的关系：x（二）平均值的置信区间我们以 x 为中心，在一定置信度下，估计 值所在的范围（xtS） ，称为单次测量值的置信区间: Xts 我们以 为中心，在一定置信度下，估计 值所在的范围 称为平均值的置信区)(xtS间:注意：1.
16、 置信度越大且置信区间越小时，数据就越可靠2. 置信度一定时，减小偏差、增加测量次数以减小置信区间3. 在标准偏差和测量次数一定时，置信度越大，置信区间就越大四、显著性检验在分析工作中常碰到两种情况： 用两种不同的方法对样品进行分析，分析结果是否存在 1显著性差异; 不同的人或不同单位，用相同的方法对试样进行分析，分析结果是否存在 2显著性差异。这要用统计的方法加以检验。（一） F 检验：比较两组数据的方差（S 2） ，确定它们的精密度是否存在显著性差异，用于判断两组数据间存在的偶然误差是否显著不同。(用来做什么？考点)检验步骤：计算两组数据方差的比值 F，查单侧临界临界值 比较判断:21,f
17、两组数据的精密度不存在显著性差别，S 1 与 S2 相当。两组数据的精密度存在着显著性差别，S 2 明显优于 S1。（二）t 检验：将平均值与标准值或两个平均值之间进行比较，以确定它们的准确度是否存在显著性差异，用来判断分析方法或操作过程中是否存在较大的系统误差。 （用来做什么？考点）1. 平均值与标准值（真值）比较检验步骤：a) 计算统计量 t， b）查双侧临界临界值nSxfP,t比较判断:1) 当 t 时，说明平均值与标准值存在显著性差异，分析方法或操作中有较大的系统fP,误差存在，准确度不高；nSxntSxtSx )(2121S1,faF2第 8 页 共 36 页2) 当 t 时，说明平
18、均值与标准值不存在显著性差异，分析方法或操作中无明显的系统fP,误差存在，准确度高。2. 平均值与平均值比较：两个平均值是指试样由不同的分析人员测定，或同一分析人员用不同的方法、不同的仪器测定。检验步骤：计算统计量 t，式中 SR 称为合并标准偏差：查双侧临界临界值 （总自由度 f =n1+n22）fP,t比较判断:当 t 时，说明两个平均值之间存在显著性差异，两个平均值中至少有一个存在较大fP,的系统误差；当 t 时，说明两个平均值之间不存在显著性差异，两个平均值本身可能没有系统误fP,差存在，也可能有方向相同、大小相当的系统误差存在。注意：要检查两组数据的平均值是否存在显著性差异，必须先进
19、行 F 检验，确定两组数据的精密度无显著性差异。如果有，则不能进行 t 检验。第三章 重量分析法重量分析法简称重量法，是通过精密称量物质的质量来进行定量分析的方法。分类：挥发法、萃取法、沉淀法等。特点：常量分析准确，不需要标准物质。操作较烦琐、费时；对低含量组分的测定误差较大第一节 挥发法一、直接挥发法：通过加热等方法使试样中挥发性组分逸出，用适宜的吸收剂将其全部吸收，称量吸收剂所增加的质量来计算该组分含量的方法。二、间接挥发法 ：通过加热等方法使试样中挥发性组分逸出后，称其残渣，有样品质量的减少来计算待测组分的含量。常用的干燥失重方法有常压加热干燥、减压加热干燥和干燥剂干燥等。注：其中“恒重
20、”系指药典规定药物连续两次干燥或灼烧后称得的重量差在 0.3mg 以下。第二节 萃取法：根据被测组分在两种不相溶的溶剂中溶解度的不同，采用溶剂萃取的方法使之与其它组分分离，挥去萃取液中的溶剂，称量干燥萃取物的重量，求出待测组分含量的方法。原理：物质在水相和与水互不相溶的有机相中都有一定的溶解度，在液 液萃取分离时，被萃取物质在有机相和水相中的浓度之比称为分配比，用 D 表示 注：在实际工作中一般至少要求 D10。当 D 不很高，一次萃取不能满足要求时，可采用多次连续萃取以提高萃取率。第三节 沉淀法2121nsxR2n1ss1R干 燥 前 试 样 重 试 样 重干 燥 前 试 样 重 干 燥 后
21、干 燥 失 重 10水有C第 9 页 共 36 页利用沉淀反应将待测组分以难溶化合物形式沉淀下来，经过滤、洗涤、烘干或灼烧后，转化成具有确定组成的称量形式，称量并计算被测组分含量的分析方法。（一） 试样的称取和溶解在沉淀法中，试样的称取量必须适当，若称取量太多使沉淀量过大，给过滤、洗涤都带来困难；称样量太少，则称量误差以及各个步骤中所产生的误差将在测定结果中占较大比重，致使分析结果准确度降低。取样量可根据最后所得称量形式的重量为基础进行计算。所得晶体沉淀可取0.10.5g，所得非晶形沉淀则以 0.080.1g 为宜。 取样后，需用适当的溶剂溶解试样，常用的溶剂是水。对难溶于水的试样，可用酸、碱
22、及氧化物等溶剂（二）沉淀的制备1、沉淀形式和称量形式 被测组分与试样溶液分离时，生成沉淀的化学组成称为沉淀形式； 沉淀形式经过处理，供最后称量的物质的化学组成称为称量形式。2沉淀法对沉淀形式的要求 （1）溶解度小（溶解损失不超过 0.2mg） ；（2）易过滤和洗涤（沉淀颗粒粗大，比较紧密）（3）纯净；（4）易转化成称量形式3沉淀法对称量形式的要求（1）确定的化学组成（确定计量关系） ；（2）较大的摩尔质量（减小称量的相对误差）（3）性质稳定（不受空气中的 H2O、O 2 和 CO2 的影响） （三）沉淀的过滤、洗涤、烘干与灼烧1. 过滤：将沉淀与母液中其它组分分离滤器：玻璃砂芯坩埚、漏斗 滤纸
23、：无灰滤纸 过滤方法: 倾泻法2. 洗涤：洗去杂质和母液选择洗涤液原则： 溶解度小的晶形沉淀蒸馏水 溶解度较大的晶形沉淀沉淀剂稀溶液 易发生胶溶的无定形沉淀易挥发性电解质稀溶液，如稀 HNO3、NH4Cl 等洗涤方法：少量多次3. 干燥或灼烧：除去沉淀中吸留水分和其它挥发性物质，将沉淀形式定量转变为称量形式（干燥温度一般在 150 度以下，烘箱中进行；灼烧温度一般在 800 度以上，马弗炉中进行，反复干燥或灼烧，直到恒重为止。 ）二、沉淀的溶解度及影响因素沉淀法中要求沉淀完全程度大于 99.9。而沉淀完全与否是根据反应达平衡后，沉淀的溶解度来判断。影响沉淀溶解度的主要因素有以下几种： 1. 同
24、离子效应：当沉淀达平衡后，若向溶液中加入组成沉淀的构晶离子试剂或溶液，使沉淀溶解度降低的现象沉淀剂用量： 一般 过量 50%100% 为宜，非挥发性 过量 20%30% 2. 异离子效应（盐效应）：溶液中存在大量强电解质使沉淀溶解度增大的现象3. 酸效应：溶液酸度对沉淀溶解度的影响称为酸效应。如：弱酸盐沉淀的溶解度受溶液的 pH 值影响很大，溶液H 大，沉淀溶解度增大。第 10 页 共 36 页4. 配位效应：配位剂与构晶离子形成配位体，使沉淀的溶解度增大的现象三、沉淀的纯度及影响因素影响沉淀纯度的原因主要有两个：共沉淀和后沉淀。1. 共沉淀：当一种沉淀从溶液中析出时，溶液中某些本来可溶的杂质
25、也同时沉淀下来的现象。 （1）表面吸附：由于沉淀表面吸附所引起的杂质共沉淀的现象 表面吸附是有选择性的，选择吸附的规律是： 第一吸附层：先吸附过量的构晶离子,再吸附与构晶离子大小接近、电荷相同的离子,浓度较高的离子被优先吸附 第二吸附层：优先吸附与构晶离子形成的盐溶解度小的离子。离子价数高、浓度大的离子，优先被吸附 减小方法：制备大颗粒沉淀或晶形沉淀，适当提高溶液温度，洗涤沉淀。 （2）形成混晶：沉淀过程中杂质离子占据沉淀中某些晶格位置而进入沉淀内部 形成混合晶体。减小方法：将杂质事先分离除去，或加入络合剂或改变沉淀剂（3）包藏或吸留：沉淀速度过快，表面吸附的杂质来不及离开沉淀表面就被随后沉积
26、下来的沉淀所覆盖，包埋在沉淀内部。 减小方法：改变沉淀条件，重结晶或陈化2. 后沉淀：溶液中某些本来可溶的杂质在沉淀放置一端时间后沉淀到原沉淀表面的现象减小方法：缩短沉淀与母液的共置时间，或沉淀生成后，及时过滤 3. 提高沉淀纯度的措施（1）选择合理的分析步骤 ；（2）降低易被吸附杂质离子的浓度 ；（3）选择合适的沉淀剂 （4）选择合理的沉淀条件 ；（5）必要时进行再沉淀 四、沉淀的类型与沉淀条件1. 沉淀类型 2. 沉淀的形成及其影响因素3. 沉淀条件（1）晶形沉淀的条件：（稀、搅、热、陈） 在稀溶液中进行，降低 Q 值 ，降低杂质浓度在热溶液中进行，增大溶解度，减少杂质吸附充分搅拌下慢慢滴
27、加沉淀剂，防止局部过饱和 陈化：当沉淀完全析出后，让初生的沉淀与母液一起放置一段时间的这一过程（陈化时间：室温下，几小时到十几小时。时间过长，后沉淀加重。 ）（2）非晶形沉淀的条件：在浓溶液中进行在热溶液中进行加入电解质 不陈化，应趁热过滤、洗涤。(考点，计算) 五、沉淀法中分析结果的计算1. 称量形式与被测组分形式一样2. 称量形式与被测组分形式不一样（a，b 是使分子和分母中所含相关原子或基团个数相等所配的系数）换算因数的含义是：单位质量的称量形式相当于多少质量的被测组分。第四章 滴定分析法概论%10%试 样 的 质 量称 量 形 式 的 质 量被 测 组 分 F称 量 形 式 的 摩 尔 质 量被 测 组 分 的 摩 尔 质 量换 算 因 数 baF
