《分析化学绪论》PPT课件.ppt

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1、分分析析化化学学AnalyticalChemistry华北电力大学华北电力大学环境学院环境学院1联系方式联系方式张胜寒张胜寒内线：内线：3072办公室：一校区教四楼办公室：一校区教四楼4192第第1章章绪论绪论1.1分析化学的任务和作用分析化学的任务和作用1.2分析方法的分类分析方法的分类1.3分析化学的进展简况分析化学的进展简况1.4本课程的特点与要求本课程的特点与要求31.1 分析化学的任务与作用分析化学的任务与作用定义：分析化学是人们获得物质的化学组成和结构信息的科学。定义：分析化学是人们获得物质的化学组成和结构信息的科学。任务：物质中含有哪些成分（组成）任务：物质中含有哪些成分（组成）

2、-定性分析定性分析各组分的含量是多少（含量）各组分的含量是多少（含量）-定量分析定量分析各组分的状态（结构）各组分的状态（结构）-结构分析结构分析内容：理论研究内容：理论研究实验技术研究实验技术研究仪器设备开发仪器设备开发分析方法制订。分析方法制订。原子量的准确测定、工农业生产的发展、生态环境的保护、生命过程的控制原子量的准确测定、工农业生产的发展、生态环境的保护、生命过程的控制等都离不开分析化学等都离不开分析化学.45化学在发电厂中的应用化学在发电厂中的应用-电厂化学电厂化学：n煤：煤质分析、n水：水分析、n油：油分析、n汽：蒸汽质量监督7环境保护与分析化学环境保护与分析化学1.碘盐：碘盐：

3、黑龙江省集贤村黑龙江省集贤村,1000多人多人.约约200个傻子个傻子,引用水、土壤引用水、土壤严重缺碘所致。严重缺碘所致。2.置人于死地的骨骼痛置人于死地的骨骼痛镉：镉：1955年日本富山县，痛痛病，骨骼年日本富山县，痛痛病，骨骼严重变形，发脆易折，镉中毒。村子上游是神岗铅锌矿区，废严重变形，发脆易折，镉中毒。村子上游是神岗铅锌矿区，废水中含镉，灌溉稻田，污染饮水。镉使骨骼脱钙，造成骨质疏水中含镉，灌溉稻田，污染饮水。镉使骨骼脱钙，造成骨质疏松。痛苦终生。松。痛苦终生。环境监测环境监测81.2 分析方法的分类分析方法的分类 按分析原理分：按分析原理分：l化学分析法化学分析法(常量组分常量组分

4、)重量分析重量分析 滴定分析：滴定分析：酸碱、络合、氧化还原、沉淀酸碱、络合、氧化还原、沉淀l仪器分析法仪器分析法(微量组分微量组分)光化学光化学：紫外紫外-可见可见、红外、红外、荧光荧光、磷光磷光、激光拉曼激光拉曼、核磁共振、原子发射核磁共振、原子发射、原子吸收原子吸收电化学电化学：电位电位、电导、库仑、安培、极谱电导、库仑、安培、极谱色谱法色谱法：柱、纸、薄层柱、纸、薄层、GC、HPLC、CE其他其他：质谱、电子能谱、活化分析、免疫分析质谱、电子能谱、活化分析、免疫分析9按分析任务分：按分析任务分：定性分析定性分析定量分析定量分析结构分析结构分析10按试样量大小分按试样量大小分方法方法固体

5、试样质量固体试样质量(mg)液体试样体积液体试样体积(mL)常量常量10010半微量半微量10100110微量微量101%)微量组分微量组分(0.01-1%)痕量组分痕量组分(E0正正误误差差Xi Eu ,否定假设否定假设,即即 与与0有显著差异有显著差异,测定存在系统误差测定存在系统误差.620接受域接受域拒绝域拒绝域拒绝域拒绝域 -u u 拒绝域和接受域拒绝域和接受域63例例4已知铁水中已知铁水中w(C)=4.55%(0),=0.08%.现又测现又测5炉铁水炉铁水,w(C)分别为分别为(%):4.28,4.40,4.42,4.35,4.37.试问均值有无变化试问均值有无变化?(=0.05)

6、解解假设假设=0=4.55%,=4.36%查表知查表知u0.05=1.96,u计计=3.91.96拒绝假设拒绝假设,即平均含碳量比原来的降低了即平均含碳量比原来的降低了.64b b.t检验法检验法(未知未知)(1)提出假设提出假设:=0(2)给定显著水平给定显著水平(3)计算计算(4)查查t 表表,若若拒绝假设拒绝假设.65 例例5已知已知w(CaO)=30.43%,测得结果为测得结果为:n=6,=30.51%,s=0.05%.问此测定有无系统误差问此测定有无系统误差?(=0.05)解解假设假设=0=30.43%查查t 表表,t0.05(5)=2.57,t计计t表表拒绝假设拒绝假设,此测定存在

7、系统误差此测定存在系统误差.662.两组测量结果比较两组测量结果比较第一步第一步:F 检验检验比较两组的精密度比较两组的精密度(1)假设假设:1=20.050.05F1F2拒绝域拒绝域接受域接受域拒绝域拒绝域F67自由度自由度分分子子 f1()234567f2219.0019.1619.2519.3019.3319.3619.5039.559.289.129.018.948.888.5346.946.596.396.266.166.095.6355.795.415.195.054.954.884.3665.144.764.534.394.284.213.6774.744.354.123.973

8、.873.793.2384.464.073.843.693.583.502.9394.263.863.633.483.373.292.713.002.602.372.212.102.011.00显著水平为显著水平为0.05的的F 分布值表分布值表较大较大s分分母母68第二步第二步:t t 检验检验比较比较 与与 检验表明检验表明1=2后后,(1)假设假设1=269例例6 6 用两种方法测定用两种方法测定w(Na2CO3)70F计计E0正正误误差差Xi Eu ,否定假设否定假设,即即 与与0有显著差异有显著差异,测定存在系统误差测定存在系统误差.1230接受域接受域拒绝域拒绝域拒绝域拒绝域 -u

9、 u 拒绝域和接受域拒绝域和接受域124例例4已知铁水中已知铁水中w(C)=4.55%(0),=0.08%.现又测现又测5炉铁水炉铁水,w(C)分别为分别为(%):4.28,4.40,4.42,4.35,4.37.试问均值有无变化试问均值有无变化?(=0.05)解解假设假设=0=4.55%,=4.36%查表知查表知u0.05=1.96,u计计=3.91.96拒绝假设拒绝假设,即平均含碳量比原来的降低了即平均含碳量比原来的降低了.125b b.t检验法检验法(未知未知)(1)提出假设提出假设:=0(2)给定显著水平给定显著水平(3)计算计算(4)查查t 表表,若若拒绝假设拒绝假设.126 例例5

10、已知已知w(CaO)=30.43%,测得结果为测得结果为:n=6,=30.51%,s=0.05%.问此测定有无系统误差问此测定有无系统误差?(=0.05)解解假设假设=0=30.43%查查t 表表,t0.05(5)=2.57,t计计t表表拒绝假设拒绝假设,此测定存在系统误差此测定存在系统误差.1272.两组测量结果比较两组测量结果比较第一步第一步:F 检验检验比较两组的精密度比较两组的精密度(1)假设假设:1=20.050.05F1F2拒绝域拒绝域接受域接受域拒绝域拒绝域F128自由度自由度分分子子 f1()234567f2219.0019.1619.2519.3019.3319.3619.5

11、039.559.289.129.018.948.888.5346.946.596.396.266.166.095.6355.795.415.195.054.954.884.3665.144.764.534.394.284.213.6774.744.354.123.973.873.793.2384.464.073.843.693.583.502.9394.263.863.633.483.373.292.713.002.602.372.212.102.011.00显著水平为显著水平为0.05的的F 分布值表分布值表较大较大s分分母母129第二步第二步:t t 检验检验比较比较 与与 检验表明检验表

12、明1=2后后,(1)假设假设1=2130例例6 6 用两种方法测定用两种方法测定w(Na2CO3)131F计计F0.05(3,4)=6.59，1和和2无显著差异；无显著差异；2.t 检验检验(给定给定=0.05)两种方法不存在系统误差。两种方法不存在系统误差。1.F 检验检验(给定给定 =0.10)解：解：1322.3.5异常值的检验异常值的检验Q检验法检验法 133Q值表值表测量次数测量次数n345678910Q0.900.940.760.640.560.510.470.440.41Q0.950.970.840.730.640.590.540.510.49134例例7测定某溶液浓度测定某溶液

13、浓度(molL-1),得结果得结果:0.1014,0.1012,0.1016,0.1025,问问:0.1025是否应弃去是否应弃去?(置信度为置信度为90%)0.1025应该保留应该保留.x=0.10151352.4测定方法的选择与测定方法的选择与 测定准确度的提高测定准确度的提高1.选择合适的分析方法选择合适的分析方法：根据待测组分的含量、：根据待测组分的含量、性质、试样的组成及对准确度的要求选方法；性质、试样的组成及对准确度的要求选方法；2.减小测量误差减小测量误差：取样量、滴定剂体积等；：取样量、滴定剂体积等；3.平行测定平行测定46次，使平均值更接近真值；次，使平均值更接近真值；4.消

14、除系统误差消除系统误差：(1)显著性检验确定有无系统误差存在显著性检验确定有无系统误差存在.(2)找出原因找出原因,对症解决对症解决.136作作业业2.12.32.52.62.71372.5有效数字有效数字 包括全部可靠数字及一位不确定数字在内包括全部可靠数字及一位不确定数字在内 m 台秤台秤(称至称至0.1g):12.8g(3),0.5g(1),1.0g(2)分析天平分析天平(称至称至0.1mg):12.8218g(6),0.5024g(4),0.0500g(3)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

15、(4)移液管移液管:25.00mL(4);量筒量筒(量至量至1mL或或0.1mL):26mL(2),4.0mL(2)1381.数字前的数字前的0不计不计,数字后的计入数字后的计入:0.02450(4位位)2.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(1.0103，1.00103,1.000103)3.自然数可看成具有无限多位数自然数可看成具有无限多位数(如倍数关系、如倍数关系、分数关系分数关系)；常数亦可看成具有无限多位数，；常数亦可看成具有无限多位数，如如几项规定几项规定1394.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,可按多一位

16、有效数可按多一位有效数字对待，如字对待，如9.45104,95.2%,8.65.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(2位位);pH=11.02,则则H+=9.510-126.误差只需保留误差只需保留12位；位；7.化学平衡计算中化学平衡计算中,结果一般为两位有效数字结果一般为两位有效数字(由于由于K值一般为两位有效数字值一般为两位有效数字)；8.常量分析法一般为常量分析法一般为4位有效数字位有效数字(Er0.1%），微），微量分析为量分析为23位位.140运算规则运算规则加减法加减法:结果的绝对误差应不小于各项中绝对结果的绝对误差应不小于各项

17、中绝对误差最大的数误差最大的数.(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)50.150.11.461.5+0.5812+0.652.141252.252.1一般计算方法一般计算方法:先计算，后修约先计算，后修约.141结果的相对误差应与各因数中相对误差最结果的相对误差应与各因数中相对误差最大的数相适应大的数相适应.(即与有效数字位数最少的一致即与有效数字位数最少的一致)例例0.012125.661.05780.3284320.328乘除法乘除法:142例例0.0192143复杂运算复杂运算(对数、乘方、开方等）对数、乘方、开方等）例例 pH=5.02,H+?pH5.01 H+9.

18、772410-6 pH5.02 H+9.549910-6 pH5.03 H+9.332510-6 H+9.510-6 mol L-1144报告结果报告结果:与方法精度一致与方法精度一致,由误差由误差最大的一步确定最大的一步确定.如如称样称样0.0320g,则则w(NaCl)=99%(3位位);称样称样0.3200g,则则w(NaCl)=99.2%(4位位);光度法光度法测测w(Fe),测量误差约测量误差约5%,则则w(Fe)=0.064%(2位位)要求称样准至要求称样准至3位有效数字即可位有效数字即可.合理安排操作程序，实验既准又快！合理安排操作程序，实验既准又快！145第二章小结第二章小结一

19、一、误差的分类和表示误差的分类和表示(准确度：准确度：x、T、Ea、Er；精密度；精密度);二、二、随机误差的分布随机误差的分布:规律、区间概率、规律、区间概率、x、y、x-、u、p三、三、有限数据的统计处理有限数据的统计处理1.集中趋势集中趋势:、1462.分散程度分散程度:R、RR、di、Rdi、R、s、RSD(CV)3.平均值的置信区间平均值的置信区间:-u、s t4.显著性检验显著性检验:u 检验法、检验法、t 检验法、检验法、（F检验检验+t 检验）法检验）法5.离群值的取舍离群值的取舍:Q检验法检验法四、四、提高分析准确度的方法提高分析准确度的方法五、五、有效数字有效数字:位数确定、运算规则、修位数确定、运算规则、修约规则、报告结果约规则、报告结果.147作作业业2.82.92.10148