分析化学第七版总结.docx
《分析化学第七版总结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分析化学第七版总结.docx（56页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
分析化学第七版总结
分析化学（第七版）总结
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：
→
XVW
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%；微量组分分析：
0.011%；痕量组分分析；<0.01%
五、按分析的取样量分类
试样重试液体积
常量分析>0.1g>10
半微量0.1～0.01g10～1
微量10～0.11～0.01
超微量分析<0.1﹤0.01
六、按分析的性质分类：
例行分析（常规分析）、仲裁分析
第三节试样分析的基本程序
1、取样（采样）：
要使样品具有代表性，足够的量以保证分析的进行
2、试样的制备：
用有效的手段将样品处理成便于分析的待测样品，必要时要进行样品的分离与富集。
3、分析测定：
要根据被测组分的性质、含量、结果的准确度的要求以及现有条件选择合适的测定方法。
4、结果的计算和表达：
根据选定的方法和使用的仪器，对数据进行正确取舍和处理，合理表达结果。
第二章误差和分析数据处理
第一节误差
定量分析中的误差就其来源和性质的不同，可分为系统误差、偶然误差和过失误差。
一、系统误差
定义：
由于某种确定的原因引起的误差，也称可测误差
特点：
①重现性，②单向性，③可测性（大小成比例或基本恒定）
分类：
1.方法误差:
由于不适当的实验设计或所选方法不恰当所引起。
2.仪器误差:
由于仪器未经校准或有缺陷所引起。
3.试剂误差:
试剂变质失效或杂质超标等不合格所引起
4.操作误差:
分析者的习惯性操作与正确操作有一定差异所引起。
操作误差与操作过失引起的误差是不同的。
二、偶然误差
定义：
由一些不确定的偶然原因所引起的误差，也叫随机误差.偶然误差的出现服从统计规律，呈正态分布。
特点：
①随机性（单次）
②大小相等的正负误差出现的机会相等。
③小误差出现的机会多，大误差出现的机会少。
三、过失误差
1、过失误差：
由于操作人员粗心大意、过度疲劳、精神不集中等引起的。
其表现是出现离群值或异常值。
2、过失误差的判断——离群值的舍弃
a）在重复多次测试时，常会发现某一数据与平均值的偏差大于其他所有数据，这在统计学上称为离群值或异常值。
b）离群值的取舍问题，实质上就是在不知情的情况下，区别两种性质不同的偶然误差和过失误差。
离群值的检验方法：
（1）Q检验法：
该方法计算简单，但有时欠准确。
设有n个数据，其递增的顺序为x12,…1，其中x1或可能为离群值。
当测量数据不多（3~10）时，其Q的定义为
具体检验步骤是：
1）将各数据按递增顺序排列；2）计算最大值与最小值之差；3）计算离群值与相邻值之差；
4）计算Q值；5）根据测定次数和要求的置信度，查表得到Q表值；6）若Q>Q表，则舍去可疑值，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>Gα，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μ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:
（2）平均偏差：
绝对偏差绝对值的平均值
（3）相对平均偏差：
平均偏差占平均值的百分比:
（4）标准偏差
（5）相对标准偏差（,又称变异系数）
（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;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
①和、差的绝对误差等于各测量值绝对误差的和、差
R=x+yδδδδz
②积、商的相对误差等于各测量值相对误差的和、差
R=xy/z
2.偶然误差的传递
①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
②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=xy/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3～5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23.57，4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，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。
20.300.02030L
（2）在整数末尾加0作定位时，要用科学计数法表示。
例：
3600→3.6×103两位→3.60×103三位
（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）、、等对数值的有效数字位数由小数部分数字的位数决定。
[]=6.3×10-12[]→=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。
0.5266470.526610.2350010.24250.65000250.6
18.08500218.093517．463517
2.一次修约到位，不能分次修约
错误修约：
4.1349→4.135→4.14正确修约：
4.1349→4.13
3.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1～2位有效数字，只要尾数不为零，都可先多保留一位有效数字，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
δ±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）
δ±0.0001±0.01±0.00001
例：
0.0121×25.64×1.05782=0.328
±0.8%±0.4%±0.009%
（三）乘方、开方：
结果的有效数字位数不变
（四）对数换算：
结果的有效数字位数不变
[]=6.3×10-12[]→=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24时，应该记为24.00，不能记为24或24.0。
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）μ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）σ是总体标准偏差，表示数据的离散程度
特点：
1.x=μ时，y最大
2.曲线以x=μ的直线为对称
3.当x→﹣∞或﹢∞时，曲线以x轴为渐近线
4.σ↑，y↓,数据分散，曲线平坦;σ↓，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σ大小无关
二、t分布曲线
在t分布曲线中，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f＝1变化，当n→∞时，t分布曲线即是正态分布。
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：
（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μ值所在的范围（x±），称为单次测量值的置信区间:
μ＝X±
我们以
为中心，在一定置信度下，估计μ值所在的范围
称为平均值的置信区间:
注意：
1.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（S2），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:
两组数据的精密度不存在显著性差别，S1与S2相当。
两组数据的精密度存在着显著性差别，S2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
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误差存在，准确度不高；
2）当t<
时，说明平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，
式中称为合并标准偏差：
查双侧临界临界值
（总自由度f12－2）
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”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0.3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D＞10。
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
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0.1～0.5g，所得非晶形沉淀则以0.08～0.1g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、碱及氧化物等溶剂
（二）沉淀的制备
1、沉淀形式和称量形式
Ø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；
Ø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0.2）；
（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、O2和2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：
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：
Ø溶解度小的晶形沉淀→蒸馏水
Ø溶解度较大的晶形沉淀→沉淀剂稀溶液
Ø易发生胶溶的无定形沉淀→易挥发性电解质稀溶液，如稀3、4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值影响很大，溶液[H＋]大，沉淀溶解度增大。
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：
Ø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
Ø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）
①在稀溶液中进行，降低Q值，降低杂质浓度
②在热溶液中进行，增大溶解度，减少杂质吸附
③充分搅拌下慢慢滴加沉淀剂，防止局部过饱和
④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：
①在浓溶液中进行②在热溶液中进行③加入电解质④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
（考）定义：
将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到待测物质的溶液中，直到所滴加的试剂与待测物质按化学计量关系定量反应为止，然后根据试液的浓度和体积，通过定量关系计算待测物质含量的方法（容量分析）
基本概念：
Ø滴定：
将滴定剂通过滴管滴入待测溶液中的过程
Ø标准溶液：
已知准确浓度的试剂溶液
Ø滴定剂：
用于滴定的标准溶液
Ø化学计量点：
滴定剂（标准溶液）与待测物质按化学计量关系恰好完全反应的那一点，简称计量点。
（理论值）
Ø指示剂：
能在计量点附近发生颜色变化的试剂
Ø滴定终点：
滴定分析中指示剂发生颜色改变的那一点（实测值）
Ø终点误差（滴定误差）：
滴定终点与化学计量点不一致造成的误差
分类：
滴定分析法可分为酸碱滴定，沉淀滴定，氧化-还原滴定，配位滴定。
大多数滴定都是在水溶液中进行的，若在水以外的溶剂中进行，称为非水滴定法。
特点：
仪器简单，操作简便、快速，应用广泛，用于常量分析，准确度高，相对误差为±0.2％
第一节滴定反应条件和滴定方式
一、滴定反应条件
1.有确定的化学计量关系2.反应定量完成3.反应速度要快4.有适当的方法确定滴定终点
二、滴定方式
1.直接滴定法：
用标准溶液直接滴定被测物质溶液。
2.剩余滴定法（返滴定法）：
先准确加入过量的标准溶液，与被测物完全反应后，再用另外一个标准溶液滴定剩余的标准溶液。
如碳酸钙的测定
3+2=2+H2O+2+=+H2O
3.置换滴定法：
先用适当试剂与待测物质反应，定量置换出另一种物质，再用标准溶液去滴定该物质的方法。
4.间接滴定法：
将被测物通过一定的化学反应转化为另一种物质，再用滴定剂滴定。
第二节基准物质与标准溶液
一、基准物质：
能用于直接配制或标定标准溶液的物质
基准物质具备的条件：
1.组成与化学式相符;2.具有较大的摩尔质量;3.纯度高;4.性质稳定
常用的基准物质有23、8H4O
升级会员 