定量分析概述.ppt
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1、定量分析概述定量分析概述它所讨论的问题都是围绕着如何保证和提高测定的准确度准确度(测定结果与实际含量相符合的程度)定量分析的任务:定量分析的任务:测定物质中各组分的含量一一.定量分析过程定量分析过程(P.8)完成一项定量分析工作,通常步骤如下:完成一项定量分析工作,通常步骤如下:1.取样取到能代表被测物料的平均组成的样品。取到能代表被测物料的平均组成的样品。注意事项注意事项1.1概述概述实际工作中,分析对象量大,很不均匀(如实际工作中,分析对象量大,很不均匀(如矿物原料等以吨计)矿物原料等以吨计)而分析时所取的试样量一般不到而分析时所取的试样量一般不到1克克所以,保证所取的试样具有所以,保证所
2、取的试样具有代表性,否则分,否则分析工作毫无意义,甚至可能导致错误的结论析工作毫无意义,甚至可能导致错误的结论。取样应按一定的原则、方法进行。不同物料取样取样应按一定的原则、方法进行。不同物料取样方法相差较大,可参阅相关的国家标准和各行业方法相差较大,可参阅相关的国家标准和各行业制定的标准制定的标准取有代表性的样品通常采用的方法是:取有代表性的样品通常采用的方法是:l从大批物料中的不同部位和深度,选取多个从大批物料中的不同部位和深度,选取多个取样点,所得大量取样点,所得大量“粗样粗样”,经多次,经多次粉碎、过筛、粉碎、过筛、混匀、缩分混匀、缩分以制得少量的分析试样。常用的缩以制得少量的分析试样
3、。常用的缩分法为四分法。分法为四分法。l根据试样分解的难易,粉碎至所需粒度(粗碎,根据试样分解的难易,粉碎至所需粒度(粗碎,中碎,细碎,研磨)为控制试样粒度均匀,应让中碎,细碎,研磨)为控制试样粒度均匀,应让粉碎后的试样通过一定筛孔的筛子,过筛时不能粉碎后的试样通过一定筛孔的筛子,过筛时不能弃去未通过筛孔的粗颗粒,需进一步粉碎,直至弃去未通过筛孔的粗颗粒,需进一步粉碎,直至全部试样通过,以保证所得试样的代表性。全部试样通过,以保证所得试样的代表性。对组成较为均匀的金属、化工产品、水样、液对组成较为均匀的金属、化工产品、水样、液态和气态物质等,取样则比较简单。态和气态物质等,取样则比较简单。2.
4、试样的分解l定量化学分析采用定量化学分析采用湿法分析,要求将分析,要求将试试样样分解后转入溶液中,称为分解后转入溶液中,称为试液,然后进,然后进行测定。根据试样性质的不同,采用不同行测定。根据试样性质的不同,采用不同的分解方法。的分解方法。注意事项lA.试样分解完全。试样分解完全。lB.分解过程中待测组分不应损失。分解过程中待测组分不应损失。lC.不能从外部引入待测组分和干扰物质。不能从外部引入待测组分和干扰物质。lD.分解试样最好与分离干扰元素相结合分解试样最好与分离干扰元素相结合常用的分解试样的方法有以下两类:常用的分解试样的方法有以下两类:用水、酸、碱等用水、酸、碱等溶剂溶解溶剂溶解 对
5、于溶剂不能分解的物质,采用对于溶剂不能分解的物质,采用高温熔融法高温熔融法,根,根据溶剂的性质可分为据溶剂的性质可分为碱熔法碱熔法和和酸熔法酸熔法两种。两种。半熔法半熔法 干式灰化法干式灰化法 湿式灰化法湿式灰化法3.分离和测定l根据被测组分的性质、含量和对分析结果根据被测组分的性质、含量和对分析结果准确度的要求,选择合适的测定方法,各准确度的要求,选择合适的测定方法,各种分析方法的灵敏度、选择性、准确度和种分析方法的灵敏度、选择性、准确度和适用范围都有较大差异,所以应熟悉各种适用范围都有较大差异,所以应熟悉各种方法的特点。做到胸中有数,以便根据需方法的特点。做到胸中有数,以便根据需要正确选择
6、分析方法要正确选择分析方法 测定测定是定量分析的中心环节,是定量分析的中心环节,也是本课程的主要学习内容也是本课程的主要学习内容 试样中常含有多种组分,在测定其中某一试样中常含有多种组分,在测定其中某一组分时,共存的其他组分常产生干扰,应组分时,共存的其他组分常产生干扰,应设法消除。设法消除。掩蔽掩蔽是一种较简便的办法(络是一种较简便的办法(络合掩蔽、氧化还原掩蔽、沉淀掩蔽等)。合掩蔽、氧化还原掩蔽、沉淀掩蔽等)。没有合适的掩蔽方法,必须进行没有合适的掩蔽方法,必须进行分离分离(沉(沉淀分离、萃取分离、离子交换分离、色谱淀分离、萃取分离、离子交换分离、色谱分离等)。分离等)。4.计算分析结果计
7、算分析结果l根据试样质量,测量所得数据和分析过程根据试样质量,测量所得数据和分析过程中有关反应的计量关系,计算试样中被测组中有关反应的计量关系,计算试样中被测组分的含量,有时还要应用统计方法对分析结分的含量,有时还要应用统计方法对分析结果的可信程度进行评价果的可信程度进行评价1.待测组分的化学表示形式待测组分的化学表示形式2待测组分含量的表示方法待测组分含量的表示方法三定量分析方法分类三定量分析方法分类1.化学分析法化学分析法 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,主要有重,主要有重量分析法和滴定分析法量分析法和滴定分析法(1)重量分析法重量分析法 根据某一化学计量
8、反应根据某一化学计量反应 X(待测组分待测组分)+R(试剂试剂)P(反应产物)(反应产物)从从P(一般是沉淀)的质量来计算(一般是沉淀)的质量来计算X在试样中的含在试样中的含量量 重量法适用于含量在重量法适用于含量在1以上的常量组分以上的常量组分的测定,的测定,准确度(准确度(RE)可达)可达0.10.2,但操作较麻烦,但操作较麻烦,耗时长耗时长(2)滴定分析法滴定分析法(容量分析法容量分析法)l根据某一化学计量反应根据某一化学计量反应X(待测组分待测组分)+R(试剂试剂)P(反应产物)(反应产物)l将已知准确浓度的将已知准确浓度的R溶液滴加到溶液滴加到X的溶液的溶液中,直到其恰好按化学计量反
9、应为止,根中,直到其恰好按化学计量反应为止,根据据R的浓度和体积计算待测组分的含量的浓度和体积计算待测组分的含量2.仪器分析法仪器分析法l以物质的以物质的物理性质物理性质或或物理化学性质物理化学性质为基础为基础的分析方法。因需要专用的仪器,故称为的分析方法。因需要专用的仪器,故称为仪器分析方法,最主要的有仪器分析方法,最主要的有:(1)光学分析法光学分析法lA吸光光度法:(比色及可见、紫外、吸光光度法:(比色及可见、紫外、红外吸光光度法)基于物质对光的选择性红外吸光光度法)基于物质对光的选择性吸收吸收lB发射光谱法:基于物质受到热能或电发射光谱法:基于物质受到热能或电能激发后所发射的特征光谱来
10、进行分析能激发后所发射的特征光谱来进行分析lC.原子吸收光谱法:基于被测物质所产生原子吸收光谱法:基于被测物质所产生的原子蒸气对其特征谱线的吸收作用来进的原子蒸气对其特征谱线的吸收作用来进行定量分析的方法行定量分析的方法(2)电化学分析法电化学分析法l依据被分析溶液的各种电化学性质来确定依据被分析溶液的各种电化学性质来确定其组成及其含量的分析方法,如电位分析其组成及其含量的分析方法,如电位分析法、电解分析法、极谱分析法、电导分析法、电解分析法、极谱分析法、电导分析法等法等(3)色谱分析法(层析法)色谱分析法(层析法)l 利用不同物质在不同的两相中具有不同利用不同物质在不同的两相中具有不同的分配
11、系数,从而使不同的组分得到分离的分配系数,从而使不同的组分得到分离后再测定。主要有液相色谱法和气相色谱后再测定。主要有液相色谱法和气相色谱法等。法等。l仪器分析具有快速、灵敏的特点,适用于仪器分析具有快速、灵敏的特点,适用于微量微量(0.010.1)和和痕量(痕量(9,可多算一位。如可多算一位。如9.00;9.83,其其Er约约0.1,与,与10.08和和12.10(Er0.1)这些)这些4位数的位数的Er相近,所以可将其当相近,所以可将其当作作4位有效数字。位有效数字。2)、e等常数,以及等常数,以及 等系数,有效等系数,有效位数可视为无限,不影响结果有效数字位数可视为无限,不影响结果有效数
12、字的确定的确定3)对于高含量组分()对于高含量组分(10),一般要求结),一般要求结果有果有4位有效数字位有效数字l对于中含量组分(对于中含量组分(110),一般要求结),一般要求结果有果有3位有效数字位有效数字l对于微含量组分(对于微含量组分(1),一般要求结果),一般要求结果有有2位有效数字位有效数字4)对于各种化学平衡的计算(如计算平衡浓)对于各种化学平衡的计算(如计算平衡浓度、度、),由于常数多为两位有效),由于常数多为两位有效数字,所以结果保留数字,所以结果保留2位或位或3位有效数字位有效数字1.4 滴定分析法概述l一滴定分析中有关名词术语(一滴定分析中有关名词术语(P10)l滴定分
13、析是化学分析中最重要的分析方滴定分析是化学分析中最重要的分析方法,若被测物法,若被测物B与滴定剂与滴定剂T的化学反应式的化学反应式为为ltTbB cC dD ,它表示,它表示T与与B是按是按物质的量之比物质的量之比t:b的关系反应的,这就是的关系反应的,这就是它的化学计量关系,也是滴定分析定量它的化学计量关系,也是滴定分析定量测定的依据测定的依据l将已知准确浓度的试剂(即标准溶液、滴将已知准确浓度的试剂(即标准溶液、滴定剂)从滴定管滴加到一定量待测溶液中,定剂)从滴定管滴加到一定量待测溶液中,直到所加的试剂与被测物质的量(摩尔)直到所加的试剂与被测物质的量(摩尔)正好符合化学反应式所表示的化学
14、计量关正好符合化学反应式所表示的化学计量关系时为止(系时为止(nT:nB=t:b),则称滴定到达了),则称滴定到达了“化学计量点化学计量点”(过去称为(过去称为“等当点等当点”),),以sp表示。然后根据标准溶液的浓度和用量,。然后根据标准溶液的浓度和用量,计算被测物质的含量。这一操作过程称为计算被测物质的含量。这一操作过程称为滴定,这类分析方法称为滴定分析法。滴定,这类分析方法称为滴定分析法。l在化学计量点时,反应往往没有任何可觉在化学计量点时,反应往往没有任何可觉察的外部特征,常借助指示剂的变色来确察的外部特征,常借助指示剂的变色来确定,有时用适当的仪器检测),指示剂的定,有时用适当的仪器
15、检测),指示剂的变色点称为变色点称为滴定终点,用滴定终点,用ep表示表示,滴定到此结束。滴定终点和化学计量点往往不一滴定终点和化学计量点往往不一致,由此造成的误差称为终点误差。致,由此造成的误差称为终点误差。l这里所用的这里所用的已知准确浓度的溶液称为标准已知准确浓度的溶液称为标准溶液溶液l二滴定分析的方式二滴定分析的方式1.直接滴定直接滴定l用标准溶液直接滴定被测物质。这是一种用标准溶液直接滴定被测物质。这是一种最常用和最基本的滴定方式,能够应用于最常用和最基本的滴定方式,能够应用于直接滴定的化学反应,必须符合以下要求:直接滴定的化学反应,必须符合以下要求:(1)反应按一定的反应式进行,即反
16、应具有)反应按一定的反应式进行,即反应具有确定的化学计量关系确定的化学计量关系(2)反应必须进行完全,在计量点时反应的)反应必须进行完全,在计量点时反应的完全程度通常要求达到完全程度通常要求达到99.9以上以上(3)反应速度要快。对于慢的反应,有时可)反应速度要快。对于慢的反应,有时可通过加热、加入催化剂等方法来加快反应通过加热、加入催化剂等方法来加快反应速度速度(4)有适当的方法确定终点(指示剂或仪器)有适当的方法确定终点(指示剂或仪器分析法)分析法)l对于某一被测组分,如果找不到符合上述对于某一被测组分,如果找不到符合上述四项要求的滴定反应,尚可应用以下方式四项要求的滴定反应,尚可应用以下
17、方式实现滴定分析,这就大大的扩展了滴定分实现滴定分析,这就大大的扩展了滴定分析的应用范围。析的应用范围。2.返滴定(返滴定(P11)l当当反应较慢反应较慢或或反应物是固体反应物是固体时,加入时,加入符合计量关系的滴定剂,反应常常不符合计量关系的滴定剂,反应常常不能立即完成,此时可先能立即完成,此时可先加入一定量过加入一定量过量的滴定剂量的滴定剂,使反应加速。待反应完,使反应加速。待反应完成后,再用另一种标准溶液滴定剩余成后,再用另一种标准溶液滴定剩余的滴定剂,这种滴定方法称为返滴定的滴定剂,这种滴定方法称为返滴定法,法,l例如:例如:Al3与与EDTA络合速度很慢,不能直络合速度很慢,不能直接
18、滴定,加入一定量过量的接滴定,加入一定量过量的EDTA,并加热,并加热促使反应完全,剩余的促使反应完全,剩余的EDTA可用可用Zn2标或标或Cu2标液返滴定。用标液返滴定。用HCl不能直接滴定固体不能直接滴定固体CaCO3,因为因为CaCO3要边溶解边反应,速度要边溶解边反应,速度较慢。可先加入一定量过量的较慢。可先加入一定量过量的HCl标液,并标液,并加热以加速反应的进行,待反应完全后,用加热以加速反应的进行,待反应完全后,用NaOH标液滴定剩余的标液滴定剩余的HCl。l有时采用返滴定法是由于有时采用返滴定法是由于没有合适的指示没有合适的指示剂,剂,如在酸性溶液中用如在酸性溶液中用AgNO3
19、滴定滴定Cl时,时,缺乏合适的指示剂。为此在缺乏合适的指示剂。为此在Cl试液中加入试液中加入一定量过量的一定量过量的AgNO3标液,使标液,使Cl沉淀完全,沉淀完全,再用再用Fe3作指示剂,用作指示剂,用NH4SCN标液返滴标液返滴过量的过量的Ag,出现,出现Fe(SCN)2+淡红色即淡红色即为终点。为终点。3.置换滴定置换滴定l 有时待测物和滴定剂有时待测物和滴定剂不按一定的化学不按一定的化学计量关系反应计量关系反应,或伴有,或伴有副反应副反应,不能用直,不能用直接滴定法测定。可先用适当试剂与待测物接滴定法测定。可先用适当试剂与待测物质反应,使其定量地置换出另一种物质,质反应,使其定量地置换
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