第一课分析化学基础知识课件.ppt
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1、第一课分析化学基第一课分析化学基础知识础知识第1页,此课件共52页哦主要内容主要内容滴定分析条件和方法滴定分析条件和方法4分析化学任务和方法分析化学任务和方法1误差和分析数据处理误差和分析数据处理2溶液的配制溶液的配制3滴定分析计算滴定分析计算5第2页,此课件共52页哦第一节第一节 分析化学任务和方法分析化学任务和方法分析化学的任务分析化学的任务 1确定物质的化学组分确定物质的化学组分 定性分析定性分析 (由那些元素、离子、官能团或化合物组成)(由那些元素、离子、官能团或化合物组成)2测定有关成分的含量测定有关成分的含量 定量分析定量分析 3确定物质中原子间结合方式确定物质中原子间结合方式 结
2、构分析结构分析 (化学结构、晶体结构、空间分布等)(化学结构、晶体结构、空间分布等)成分分析成分分析分析化学分析化学 是是 获取物质获取物质化学组成化学组成和和结构信息结构信息的科学。的科学。一、一、分析化学的任务与作用分析化学的任务与作用第3页,此课件共52页哦分析化学的作用分析化学的作用一、一、分析化学的任务与作用分析化学的任务与作用在各行各业中都起着重要的作用。在各行各业中都起着重要的作用。分析检验是人们认识物质世界和指导生产实践的分析检验是人们认识物质世界和指导生产实践的“眼睛眼睛”。第4页,此课件共52页哦 定量分析的过程定量分析的过程采采样与与制制样对于固体试对于固体试样一般经过样
3、一般经过粉碎、过筛、粉碎、过筛、混匀、缩分,混匀、缩分,得到少量试得到少量试样,烘干保样,烘干保存于干燥器存于干燥器中备用。中备用。试液的制液的制备无机固体无机固体有机固体有机固体分离和分离和测定定分离方法分离方法 沉淀分离沉淀分离 萃取分离萃取分离 离子交换离子交换 层析分离层析分离 要求要求 分离过程中分离过程中被测组分不被测组分不丢失。丢失。计算和算和评价价 计算试样中计算试样中待测组分含待测组分含量;量;对分析结果对分析结果可靠性进行可靠性进行评价。评价。无机无机无机无机固体固体固体固体溶解溶解熔融熔融一、一、分析化学的任务与作用分析化学的任务与作用有机固有机固有机固有机固体体体体干式
4、灰化法:试样置于马弗炉或氧瓶中进行高温分解或燃干式灰化法:试样置于马弗炉或氧瓶中进行高温分解或燃烧,有机物燃烧后留下的无机残渣以酸提取后制备成分析烧,有机物燃烧后留下的无机残渣以酸提取后制备成分析试液。其优点是试样分解完全、操作简便、快速。试液。其优点是试样分解完全、操作简便、快速。有机固有机固有机固有机固体体体体湿式消化法:硝酸和硫酸混合物等作为溶剂与试样一同加湿式消化法:硝酸和硫酸混合物等作为溶剂与试样一同加热煮解。其优点是简便、快速。热煮解。其优点是简便、快速。第5页,此课件共52页哦u分析方法的分类分析方法的分类 分析化学的任务分析化学的任务分析的对象分析的对象试样用量的多少试样用量的
5、多少定性、定量、结构分析定性、定量、结构分析 无机分析与有机分析无机分析与有机分析 常量试样分析、半微量试样分析常量试样分析、半微量试样分析微量试样分析、超微量试样分析微量试样分析、超微量试样分析 分析化学的任务分析化学的任务试样用量的多少试样用量的多少 分析的对象分析的对象 化工生产过程化工生产过程 测定原理和操作方法测定原理和操作方法分析化学分析化学分析化学分析化学分析化学分析化学化工生产过程化工生产过程测定原理和操作方法测定原理和操作方法原材料分析、中间产物控制分原材料分析、中间产物控制分析、产品分析析、产品分析 化学分析与仪器分析化学分析与仪器分析 第6页,此课件共52页哦u分析方法的
6、分类分析方法的分类测测定原理和操作方法定原理和操作方法定原理和操作方法定原理和操作方法2.仪器分析:仪器分析:以物质的物理或物理化学性质为基础的分析方法(光化学、电化学、色谱、以物质的物理或物理化学性质为基础的分析方法(光化学、电化学、色谱、热、磁、声等)热、磁、声等)电化学分析法:电化学分析法:电位法、电导法、库仑法、伏安法等;电位法、电导法、库仑法、伏安法等;光学分析法:光学分析法:紫外及可见分光光度法、原子吸收分光光度法、分子荧光法、紫外及可见分光光度法、原子吸收分光光度法、分子荧光法、红外分红外分光光度法等;光光度法等;色谱分析法:色谱分析法:液相色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等;
7、液相色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等;电感耦合等离子体原子发射光谱法;电感耦合等离子体原子发射光谱法;质谱法;质谱法;1.化学分析:化学分析:以物质的化学反应为基础的分析方法以物质的化学反应为基础的分析方法 滴滴定定分分析析法法:又又称称容容量量分分析析法法。通通过过滴滴定定操操作作,根根据据所所需需滴滴定定剂剂的的体体积积和和浓浓度度确确定定试试样样中中待待测测组组分分含含量量的的一一种种方方法法。滴滴定定分分析析法法分分为为酸酸碱碱、沉沉淀淀、配配位位和和氧化还原滴定法。氧化还原滴定法。重量分析法:重量分析法:又称称量分析法。通过称量操作测定试样中待测组分的又称称量分析法。通过称量操作
8、测定试样中待测组分的质量,以确定其含量的一种分析方法。重量分析法分为沉淀重量法、电解重质量,以确定其含量的一种分析方法。重量分析法分为沉淀重量法、电解重量法和气化(挥发)法。量法和气化(挥发)法。第7页,此课件共52页哦第二节第二节 误差和分析数据处理误差和分析数据处理误差误差分析结果与真实值之间的差值分析结果与真实值之间的差值(真实值为正,真实值为正,真实值为负真实值为负)定量分析的任务:准确测定试样中的组分的含量。定量分析的任务:准确测定试样中的组分的含量。实际测定中,由于受分析方法、仪器、试剂、操作技术等限制,测定结实际测定中,由于受分析方法、仪器、试剂、操作技术等限制,测定结果不可能与
9、真实值完全一致。同一分析人员用同一方法对同一试样在相同条果不可能与真实值完全一致。同一分析人员用同一方法对同一试样在相同条件下进行多次测定,测定结果也总不能完全一致,分析结果在一定范围内波件下进行多次测定,测定结果也总不能完全一致,分析结果在一定范围内波动。动。由此说明:客观上误差是经常存在的,在实验过程中,必须检查误差产生的原因,采取由此说明:客观上误差是经常存在的,在实验过程中,必须检查误差产生的原因,采取措施,提高分析结果的准确度。同时,对分析结果准确度进行正确表达和评价。措施,提高分析结果的准确度。同时,对分析结果准确度进行正确表达和评价。第8页,此课件共52页哦一、一、误差的分类误差
10、的分类 1.系统误差系统误差可定误差可定误差 方法误差:方法误差:由于方法本身的缺陷所造成;由于方法本身的缺陷所造成;仪仪器器误误差:差:由于仪器、量器不准引起的误差;由于仪器、量器不准引起的误差;试剂误差:试剂误差:由于使用的试剂纯度不够所引起的;由于使用的试剂纯度不够所引起的;操作误差:操作误差:由于操作者操作不当造成的误差。由于操作者操作不当造成的误差。具单向性(大小、正负一定具单向性(大小、正负一定)可消除(原因固定)可消除(原因固定)重复测定重复出现重复测定重复出现系统误系统误差特点差特点第9页,此课件共52页哦一、一、误差的分类误差的分类 2.随机误差随机误差不可定误差不可定误差
11、产生原因与系统误差不同,它是由于某些偶然的因素所产生原因与系统误差不同,它是由于某些偶然的因素所引起的。引起的。如:测定时环境的温度、湿度和气压的微小波动,以其如:测定时环境的温度、湿度和气压的微小波动,以其性能的微小变化等。性能的微小变化等。不具单向性(大小、正负不定)不具单向性(大小、正负不定)不可消除(原因不定)但可减小(测定次数不可消除(原因不定)但可减小(测定次数)分布服从统计学规律(正态分布)分布服从统计学规律(正态分布)随机误差特点随机误差特点大小相等的正负误差出现的几率相等。大小相等的正负误差出现的几率相等。大误差出现的几率大,小误差出现的几率小。大误差出现的几率大,小误差出现
12、的几率小。随机误差规律随机误差规律第10页,此课件共52页哦二、二、准确度与精密度准确度与精密度 1.准确度与误差(准确度与误差(accuracy and error)准确度:准确度:测量值与被测量的真值或约定真值之间的符合程度。它说明测定值的测量值与被测量的真值或约定真值之间的符合程度。它说明测定值的正确性,用误差来表示。正确性,用误差来表示。真值:真值:某一物质具有的客观存在的真实数值,即为该量的真值。一般说来,真值某一物质具有的客观存在的真实数值,即为该量的真值。一般说来,真值是未知的但下列情况的真值可以认为是知道的:是未知的但下列情况的真值可以认为是知道的:a 理论真值:如某化合物的理
13、论组成等。理论真值:如某化合物的理论组成等。b 计量学约定真值:如国际计量大会上确定的长度、质量、物质的量单位等。计量学约定真值:如国际计量大会上确定的长度、质量、物质的量单位等。c 相对真值:认定精度高一个数量级的测量值作为低一级的测量值的真值。这种真值是相对比较相对真值:认定精度高一个数量级的测量值作为低一级的测量值的真值。这种真值是相对比较而言的。如厂矿实验室中标准试样及管理试样中组分的含量等可视为真值。而言的。如厂矿实验室中标准试样及管理试样中组分的含量等可视为真值。第11页,此课件共52页哦二、二、准确度与精密度准确度与精密度 绝对误差绝对误差 (Ea)=x-xT 但但绝绝对对误误差
14、差不不能能完完全全地地说说明明测测定定的的准准确确度度,即即它它没没有有与与被被测测物物质质的的质质量量联联系系起起来来。如如果果被被称称量量物物质质的的质质量量分分别别为为1g和和0.1g,称称量量的的绝绝对对误误差差同同样样是是0.0001g,则其含义就不同了,故分析结果的准确度常用相对误差(则其含义就不同了,故分析结果的准确度常用相对误差(Er)表示:)表示:相对误差相对误差第12页,此课件共52页哦二、二、准确度与精密度准确度与精密度 例例1 两个分析人员对两份氯化钠样品进行分析,这两份样品中氯化钠的两个分析人员对两份氯化钠样品进行分析,这两份样品中氯化钠的真实含量分别为真实含量分别为
15、0.15 g和和0.10 g,这两个分析人员的测定值分别为,这两个分析人员的测定值分别为0.14 g和和0.09 g,计算他们测量值的绝对误差和相对误差。,计算他们测量值的绝对误差和相对误差。解:绝对误差为:解:绝对误差为:E1=x1 1=0.14 0.15=0.01 g E2=x2 2=0.09 0.10=0.01 g 相对误差为:相对误差为:E1,r=E1/1 100%=0.01/0.15 100%=6.7%E2,r=E2/2 100%=0.01/0.10 100%=10%第13页,此课件共52页哦二、二、准确度与精密度准确度与精密度 2.精密度与偏差(精密度与偏差(precision a
16、nd deviation)精密度精密度 在一定测量条件下,对某一量的多次测量中各观测值间的离在一定测量条件下,对某一量的多次测量中各观测值间的离 散程度。散程度。偏差偏差 a 绝对偏差简称偏差绝对偏差简称偏差 它等于单次测定值与它等于单次测定值与 n 次测定值的算术平均次测定值的算术平均值之差。(单次测量值与平均值之差)值之差。(单次测量值与平均值之差)第14页,此课件共52页哦二、二、准确度与精密度准确度与精密度 b 相对偏差:相对偏差:绝对偏差占平均值的百分比。绝对偏差占平均值的百分比。c 平均偏差平均偏差 平均偏差等于绝对偏差绝对值的平均值平均偏差等于绝对偏差绝对值的平均值,用下式表示用
17、下式表示:d 相对平均偏差相对平均偏差 指平均偏差在算术平均值中所占的百分率指平均偏差在算术平均值中所占的百分率,用下式表示用下式表示:相对平均偏差相对平均偏差=第15页,此课件共52页哦二、二、准确度与精密度准确度与精密度 例例2 5次测得水中铁含量次测得水中铁含量(以以ug/mL表示表示)为:为:0.48,0.37,0.47,0.40,0.43。试求其平均偏差和相对平均偏差。试求其平均偏差和相对平均偏差。甲组:甲组:10.3,9.8、9.6、10.2、10.1、10.4、10.0、9.7、10.2、9.7。乙组:乙组:10.0、10.1、9.3、10.2、9.9、9.8、10.5、9.8、
18、10.3、9.9。第16页,此课件共52页哦二、二、准确度与精密度准确度与精密度 样本标准偏差样本标准偏差 在实际测定中,测定次数有限,一般在实际测定中,测定次数有限,一般 n30,此时,统计学中,用样本的,此时,统计学中,用样本的标准偏差标准偏差 S 来衡量分析数据的分散程度:来衡量分析数据的分散程度:极差极差 相对极差相对极差=第17页,此课件共52页哦二、二、准确度与精密度准确度与精密度 例例3 标定某溶液浓度的四次结果是:标定某溶液浓度的四次结果是:0.2041,0.2049,0.2039和和0.2043mol/L。计算其测定结果的平均值,平均偏差,相对平均偏差,样本偏。计算其测定结果
19、的平均值,平均偏差,相对平均偏差,样本偏差和相对标准偏差。差和相对标准偏差。解:解:第18页,此课件共52页哦测定的精密度好测定的精密度好,准确度也好准确度也好,这是测定工作中要求的最好结果这是测定工作中要求的最好结果,它说明它说明系统误差和随机误差都小。系统误差和随机误差都小。测定的精密度好测定的精密度好,但准确度不好但准确度不好,这是由于系统误差大,随机误差小造这是由于系统误差大,随机误差小造成的;成的;测定的精密度不好测定的精密度不好,但准确度好但准确度好,这种情况少见这种情况少见,是偶然碰上的。是偶然碰上的。测定的精密度不好测定的精密度不好,准确度也不好准确度也不好,这是由于系统误差和
20、随机误差都大这是由于系统误差和随机误差都大引起的。引起的。准确准确度与度与精密精密度的度的关系关系二、二、准确度与精密度准确度与精密度 在确定消除了系统误差的前提下,精密度可表达准确度。通常要求常量分析在确定消除了系统误差的前提下,精密度可表达准确度。通常要求常量分析结果的相对误差小于结果的相对误差小于0.10.2。第19页,此课件共52页哦对照试验对照试验 空白试验空白试验 增加平行测定份数增加平行测定份数 选择合适的分析方法选择合适的分析方法 提高分析提高分析结果准确结果准确度的方法度的方法 校准仪器校准仪器 二、二、准确度与精密度准确度与精密度 第20页,此课件共52页哦定量分析定量分析
21、定量分析定量分析结结果的表示果的表示果的表示果的表示液体样品液体样品液体样品液体样品:用物质的量浓度用物质的量浓度用物质的量浓度用物质的量浓度:c c:mol/L,mmol/L,mol/L,mmol/L,mol/Lmol/L 物质的质量浓度:物质的质量浓度:物质的质量浓度:物质的质量浓度::g/L,mg/L,:g/L,mg/L,g/Lg/L固体样品:固体样品:用组分的质量分数用组分的质量分数()表示,计算公式为表示,计算公式为三、三、分析结果的表示分析结果的表示 气体样品气体样品:用质量浓度用质量浓度 mg/m3,体积分数体积分数()ml/m3第21页,此课件共52页哦三、三、分析结果的表示分
22、析结果的表示 分析结果的报告分析结果的报告(1)两个平行试样测定结果两个平行试样测定结果 两次分析结果之差不超过允许差(是指某一项指标的平行测定结果之间的绝对偏差不两次分析结果之差不超过允许差(是指某一项指标的平行测定结果之间的绝对偏差不得大于某一数值,这个数值就是得大于某一数值,这个数值就是“允许差允许差”)的)的2倍倍,则取平均值报告分析结果;如果超则取平均值报告分析结果;如果超过过“允许差允许差”的的2倍倍,则须再做一份分析则须再做一份分析。例例1-2 某产品中微量水的允许差为某产品中微量水的允许差为0.05%,样品平行测定结果分别为样品平行测定结果分别为0.56%、0.64%,应如何报
23、告分析结果应如何报告分析结果?解:因解:因 0.64%-0.56%=0.08%20.05%故故 应取应取0.64%与与0.56%的平均值的平均值0.60%报告分析结果。报告分析结果。第22页,此课件共52页哦三、三、分析结果的表示分析结果的表示 分析结果的报告分析结果的报告(2)多个平行试样测定结果多个平行试样测定结果 对于同一试样进行多次测定结果的报告。应以多次测定的算术平均值或中位值对于同一试样进行多次测定结果的报告。应以多次测定的算术平均值或中位值xm报报告结果告结果,并报告样本偏差。(一般我们用相对极差或相对平均偏差表示)并报告样本偏差。(一般我们用相对极差或相对平均偏差表示)例例 1
24、-3 分析某矿石中铁量时分析某矿石中铁量时,测得下列数据测得下列数据:34.45%,34.30%,34.20%,34.50%,34.25%。计算这组数据的算术平均值、中位值和样本偏差。计算这组数据的算术平均值、中位值和样本偏差。顺顺序序1 134.5034.50+0.16+0.162 234.4534.45+0.11+0.113 334.3034.30-0.04-0.044 434.2534.25-0.09-0.095 534.2034.20-0.14-0.14n=5n=5=171.70%=171.70%=0.54=0.54第23页,此课件共52页哦三、三、分析结果的表示分析结果的表示 有效数
25、字和运算规则有效数字和运算规则(1)有效数字定义)有效数字定义 所有准确数字和一位可疑数字(实际能测到的数字)所有准确数字和一位可疑数字(实际能测到的数字)(2)有效位数及数据中的)有效位数及数据中的“0”当用来表示与测量精度有关的数字时,是有效数字。当用来表示与测量精度有关的数字时,是有效数字。只起定位作用与测量精度无关时,不是有效数字。只起定位作用与测量精度无关时,不是有效数字。(3)有效数字修约规则)有效数字修约规则 记录一个测定值时,只保留一位可疑数据。记录一个测定值时,只保留一位可疑数据。整理数据和运算中弃取多余数字时,采用整理数据和运算中弃取多余数字时,采用“数字修约规则数字修约规
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