修改 第9章 定量分析化学概论

第9章

定量分析化学概论

9.1 分析化学的任务和作用 9.2 分析方法的分类及进展

9.3 定量分析过程和分析结果的表示9.4 定量分析误差

9.5 有效数字及计算规则9.6 分析数据的统计处理 9.7 滴定分析法概述

9.1 分析化学的任务和作用研究运用分析方法及相关理论获得 物质化学组成及结构信息的一门科学。 确定物质的化学组成— 定性分析

测量各组成的含量

— 定量分析

表征物质的化学结构、构象、形态、能态 —结构分析

一、分析化学的任务和作用研究工作中的作用：新物质鉴定, 结构与性能在现代工业中的作用:工艺条件的选择,质量控制与自动检测,“三废”的处理以及综合利用

分析化学与社会：对全球经济贸易统一质量保障体系建立的作用 环境污染、人类健康、体育、破案 等

只要有化学现象，就会用到分析化学。3

二、分析化学的特点1. 突出“量”的概念

2. 责任心强3. 实验性强强调动手能力、操作技能, 提高分析判断、解决实际问题的能力.

4. 综合性强

分析化学八面体

9.2 分析化学的分类及进展一、分析化学的分类 研究的对象：无机分析(元素、化合物、离子基团) 有机分析(官能团、结构分析)按照含量：常量成分、微量成分和痕量成分分析 按任务分类：定性分析、定量分析、结构化学 定性分析的任务：鉴定物质所含的组分(元素、离子基团、 化合物)

定量分析的任务：测定各组分的相对含量。

化学的发展逐步由定性

定量6

定量分析按测定原理分为： 化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法 仪器分析：根据被测物质的物理或物理化学性质(比重、 折光率、沸点、凝固点、熔点 、旋光度、颜色等) 与组分的关系的测定方法。

物理分析物理化学分析

吸光光谱分析：吸收光量与物质含量成正比。 发射光谱分析：发射光子强度与吸收光量与物质含量 成正比。 气、液相色谱分析：

电化学类分析：电位滴定等

化学分析的方法： 1、重量分析：根据反应产物(沉淀)的重量来确定被 测组分在试样中 的含量。 (自看)

例： Ba2+ + SO42- = BaSO4↓2、滴定分析：将一种已知准确浓度的溶液用滴定管

滴加到一定量的被测物溶液中去，直到反应恰好完全为止。根据其用量确定被测物的含量。 这种方法专指容量分析，注重体积的测定。9

滴定反应类型：

(1) 酸碱滴定法：以质子传递反应为基础的滴定方法。Ka、Kb、KW H+ + OH- = H2O

例：

NaOH + HCl = NaCl + H2O

(2) 配合滴定法：以配合反应为基础的分析方法。 Kf Mn+ 金属离子 + Y4EDTA = MYn-4

(3) 沉 淀 滴 定 法 ： 以 沉 淀 反 应

为 基 础 的 分 析 方 法 。KSP Ag+ + Cl- = AgCl↓

(4) 氧化还原滴定法：以电子转移反应为基础的滴定

方法。依据 φ 的大小、电子得失。氧化剂1 + 还原剂2 = 氧化剂2 + 还原剂1

I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI

9.3 定量分析过程和分析结果的表示一、定量分析的一般步骤1.取样(固体，液体，气体) 具有代表性 2.试样的预处理(测定对象，测定方法) 分解、消除干扰

3.测定方法的选择 4.分析结果的计算与评价——数据处理 计算结果、获得数据的可信程度,分析报告

二、定量分析结果的表示1、待测组分的化学表示形式 以实际存在形式的含量表示； 工业纯碱：Na2CO3表示 若待测组分不清楚，则以氧化物或元素形式表示； 还可用所需组分含量表示； 溶液中常以离子含量表示。

2、待测组分分析含量的表示(1) 固体试样以质量分数表示：wB = mB / ms 当待测组分含量很低时：可用μg · g-1 , ng ·g-1 , pg ·g-1 ,13

(2) 液体试样

可用物质的量浓度、质量摩尔浓度、质量分数、体积分数、 摩尔分数和质量浓度表示： mg ·L-1 , μg · L-1 或μg · mL-1, ng ·mL-1 。

(3) 气体试样 以体积分数表示。

9.4 定量分析误差一、准确度和精密度1、 准确度 ─ 分析结果与真实值的接近程度 (误差)

绝对误差 E = xi - ;

相对误差 Er = (xi - ) /

2、 精密度 ─几次平衡测定结果相互接近程度 (重复性、再现性) 偏差 : 个别测定值与平均值之间的差值。

3、 准确度与精密度的关系 例：A、B、C、D 四个分析工作者对同一铁标样(WFe=37.40%) 中的铁含量进行测量, 得结果如图示, 比较其准确度与精密度。 D C B A36.00 36.50 测量点 37.00 37.50

表观准确度高，精密度低(不可靠)

准确度高，精密度高 准确度低，精密度高 准确度低，精密度低38.00 真值

平均值

!!! 精密度高是准确度高的前提; 高的精密度未必能 保证有高的准确度.

二、误差和偏差1 、误差衡量准确度的高低，即分析结果与真实值的 接近程度。

绝对误差 E = xi - ;

相对误差 Er = (xi - ) /

2、偏差是衡量精密度高低的尺度。(1) 平均偏差 (算术平均偏差):

x d 相对平均偏差:

i

x

ndr =

特点：简单； 缺点：大偏差得不到应有反映。

d ×100% x

(2) 标准偏差 (又称均方根偏差)a. 测定次数趋于无穷大时

标准偏差 ：

( xi )2 n

μ 为无限多次测定 的平均值(总体平均值); 当消除系统误差时，μ即为真值。 x 即： limn

b. 有限测定次数 标准偏差 ： s

( xi x ) 2 n 1

f = n-1 自由度，表示独立变化的偏差数目。

相对标准偏差(变异系数)

s RSD(CV ) ( 100%) x

例题:(1)X

X

两组数据0.11, n=8 -0.73, 0.24, 0.51, -0.14, 0.00,

0.30, -0.21, (2)X X

s1=0.38 d1 = 0.28 0.18, 0.26, -0.25, -0.37, 0.32 -0.28 , 0.31, -0.27

n=8

d2=0.28 s1> s2

s2=0.29

d1= d2,

用标准偏差比用平均偏差更科学更准确。19

(3)、 平均值的标准偏差 m个n次平行测定的平均值：x1 , x2 , x3 , xm 由统计学可得：

s sx n

sx 由 — n作图: s sx 由 — n作 关系曲线: 当n 大于5时 , 变化不大，实际测定 5次即可。 s20

2. 例题1). 两物质经天平称重为1.6380 g和0.1637 g, 真实值为1.6381 g和 0.1638g ,两者绝对误差为： 1.6380-1.6381=-0.0001 g 0.1637-0.1638=-0.0001 g 相对误差：- 0.006% - 0.06%

2). 标定某一标准溶液为0.1827、0.1825、0.1828mol L-1, 平均值为0.1827mol L-1 绝对偏差 0, -0.0002mol L-1, +0.0001mol L-1

相对偏差 0,

0.1%

0.06%

准确度是表示测定结果与真实值符合的程度。 精密度是表示测定结果的重现性。21

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