化学分析

一、分类1、分析化学按照分析原理的不同：化学分析方法（依赖化学反应进行分析的分析方法）重量分析法、滴定分析法仪器分析方法（除化学分析法外的一些分析方法，以物质的物理和物理化学性质为基础，测定时往往需要借助于一些比较特殊的仪器设备，习惯上把这类分析方法称为仪器分析法）光学分析法、电化学分析法、色谱分析法2、按照分析对象不同，分析化学可分为无机分析和有机分析；按照分析时所取的试样量的不同或被测组分在试样中的含量的不同，分析化学又可分为常量分析、半微量分析、微量分析、痕量分析等。

二、分析过程及分析结果的表示1 分析的一般过程1．取样（sampling）合理的取样是分析结果是否准确可靠的基础。

2.预处理(pertreatmnt)预处理包括试样的分解和预分离富集。

定量分析一般采用湿法分析，即将试样分解后制成溶液，然后进行测定。

正确的分解方法应使试样分解完全；分解过程中待测组分不应损失；应尽量避免引入干扰组分。

分解试样的方法很多，主要有溶解法和熔融法，操作时可根据试样的性质和分析的要求选用适当的分解方法。

在定量分析中，当试样组成比较简单时，将它处理成溶液后，便可直接进行测定。

但在实际工作中，常遇到组成比较复杂的试样，测定时各组分之间往往发生相互干扰，这不仅影响分析结果的准确性，有时甚至无法进行测定。

因此，必须选择适当的方法来消除其干扰。

控制分析条件或采用适当的掩蔽剂是消除干扰简单而有效的方法，但并非任何干扰都能消除。

在许多情况下，需要选用适当的分离方法使待测组分与其他干扰组分分离。

有时，试样中待测组分含量极微，而测定方法的灵敏度不够，这时必须先将待测组分进行富集，然后进行测定。

在分析化学中，常用的分离（separation）和富集（preconcentration）方法有沉淀分离、液-液萃取分离、离子交换分离、色谱分离、蒸馏和挥发分离、超滤、浮选吸附等。

如何选用分离方法？有一定的经验性和灵活性。

要在工作经验积累和宽厚的知识基础上，综合考虑以下因素：①测定的目的是定性还是定量？是成分分析还是结构分析？是全分析还是主成分分析？②样品的数量、来源难易及某些组分的大致含量。

大批样品中痕量成分的分离，首先要进行萃取、吸附等富集方法，再行分离。

③分离后得到产品的数量、纯化是否满足测定的需要。

④分离对象和性质，是亲水还是疏水？是离子型还是非离子型？挥发性和热稳定性如何？对亲水的和极性大的离子型化合物，一般可选择萃取分离、离子交换、电泳以及薄层色谱等。

对于复杂体系，色谱方法当是首选。

对挥发性、热稳定性好的，可选择蒸馏或气相色谱法。

沉淀分离法（precipitation）是利用沉淀反应进行分离的方法。

在试液中加入适当的沉淀剂，使待测组分沉淀出来，或将干扰组分沉淀除去，从而达到分离的目的。

沉淀分离法的主要依据是溶度积原理。

液-液萃取（liquid-liquid extraction）分离法又称溶剂萃取（solvent extraction）分离法，是应用广泛的分离方法之一。

这种方法是利用与水不相溶的有机溶剂，与试液一起振荡，放置分层，这时，一些组分进入有机相，另一些组分仍留在水相中，从而达到分离富集的目的。

3．测定（determination）4．分析结果的处理与表达2 分析结果表示通常情况下，为方便比对质量分数常以百分数的形式表示。

对于液体试样，除了可以用质量分数表示以外，还可以用“体积分数”、“质量体积分数”、“质量浓度”等形式表示，也可以直接用物质的量的浓度（简称浓度）c B表示。

对于气体试样中的常量和微量组分，通常以“质量分数”和“质量浓度”表示。

三、滴定分析法概论1 滴定分析基本概念滴定分析法（titration analysis）也称容量分析法（volumetric analysis），是最常用的定量化学分析法。

在滴定分析时，一般先将试样配成溶液并置于一定的容器中（通常为锥形瓶），用一种已知准确浓度的溶液即标准溶液（也称滴定剂）通过滴定管逐滴地滴加到被测物质的溶液中，直至所加溶液物质的量与被测物质的量按化学计量关系恰好反应完全，然后根据所加标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出被测物质含量。

通过滴定管滴加滴定剂的操作过程称为滴定（titration）。

所加标准溶液与被测物质恰好完全反应的这一点称为化学计量点（stoichiometric point, sp）。

在滴定分析中，化学计量点时往往没有什么明显的外部特征，因此，一般是通过加入指示剂，利用指示剂（indicator）的颜色变化来判断，指示剂颜色突变时停止滴定，因此，这一点称为滴定终点（end point of the titration, ep）。

滴定终点与化学计量点不一定恰好一致，往往存在一定的差别，这一差别称为滴定误差（titration error）或称终点误差。

2 溶液浓度表示方法最常见的有物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数和质量分数等。

1. B 的物质的量浓度B 的物质的量浓度是指B 物质的量除以混合物（溶液）的体积。

在不可能混淆时，可简称为浓度。

用符号c B 表示，即Vn c B B = (2-1) 式中,n B 为物质B 的物质的量，SI 单位为摩尔（mol ）。

V 为混合物的体积，SI 单位为m 3。

体积常用的非SI 单位为升（L ），故浓度的常用单位为mol·L -1。

根据SI 规定，使用物质的量的单位“mol”时，要指明物质的基本单元。

由于而物质的量浓度的单位是由基本单位mol 推导得到的，所以在使用物质的量浓度时也必须注明物质的基本单元。

基本单元是指分子、原子、离子、电子等粒子的特定组合，常根据需要进行确定。

氧化还原反应常根据电子转移数确定基本单元。

如KMnO 4在酸性介质下还原为Mn 2+，采用1/5KMnO 4作为基本单元计算更为方便。

同一KMnO 4溶液以KMnO 4为基本单元时浓度为0.10mol·L -1时，其以1/5KMnO 4为基本单元时浓度为0.50mol·L -1。

而c (KMnO 4)=0.10mol·L -1 与c (1/5KMnO 4)=0.10mol·L -1的两个溶液，它们浓度数值虽然相同，但是，它们所表示1L 溶液中所含KMnO 4的质量是不同的，分别为15.8克与3.16克。

2. 溶质B 的质量摩尔浓度溶液中溶质B 的物质的量除以溶剂的质量，称为溶质B 的质量摩尔浓度。

其数学表达式为：AB B m n b = （2-2） 式中，b B 为溶质B 的质量摩尔浓度，其SI 单位为mol·kg -1n B 是溶质B 的物质的量，SI 单位为mol ，m A 是溶剂的质量，SI 单位为kg 。

由于物质的质量不受温度的影响，所以溶液的质量摩尔浓度是一个与温度无关的物理量。

3. B 的物质的量分数B 的物质的量与混合物的物质的量之比，称为B 的物质的量分数，又称摩尔分数(mole fraction)，其数学表达式为：nn B B =χ (2-3) 式中， n B 为B 的物质的量，SI 单位为mol ；n 为混合物总的物质的量，SI 单位为mol ；所以Bχ的SI 单位为1①。

B 的物质的量分数的量纲为“1”。

对于一个两组分的溶液系统来说，溶质的物质的量分数与溶剂的量分数分别为：B A B B n n n +=χ ； BA A A n n n +=χ 所以 1B A =+χχ若将这个关系推广到任何一个多组分系统中，则1=∑i χ4. B 的质量分数组分B 的质量分数w B 1定义是：组分B 的质量与混合物的质量之比，其数学表达为：w B =S Bm m （2-4）式中，m B 为B 的质量， m S 为化合物的质量。

w B 为B 的质量分数，质量分数的量纲为“1”。

5.几种溶液浓度之间的关系a.物质的量浓度与质量分数如果已知溶液的密度ρ，同时已知溶液中溶质B 的质量分数B ω，则该溶液的浓度可表示为：BB B B B B B B B B /M m M m m M m V M m V n c ρωρρ===== (2-5) 式中，M B 为溶质B 的摩尔质量。

b ．物质的量浓度与质量摩尔浓度如果已知溶液的密度ρ和溶液的质量m ，则有mn m n V n c ρρB B B B === 若该系统是—个两组分系统，且B 组分的含量较少，则m 近似等于溶剂的质量m A ，上式可近似成为：ρρρB AB B B b m n m n c === （2-6） 若该溶液是稀的水溶液，则： B B b c ≈ （2-7）6．标准溶液浓度的表示方法∙ 物质的量的浓度 这是最常用的表示方法，单位mol·L -1，这也是我国法定的浓度单①以前称为无量纲，现在把它们的SI 单位规定为“1”。

1 根据法定计量单位的有关规定，质量分数的单位为1，也可以百分数给出，但不再用百分含量一词。

位。

∙ 滴定度 在生产单位的例行分析中，为了简化计算，通常用滴定度表示标准溶液的浓度。

滴定度(T )是指每毫升标准溶液相当于被测物质的质量，常用T 待测物/滴定剂表示，单位为g ⋅mL -1。

如T Fe/722O Cr K =0.005000 g ⋅mL -1，表示1 mL K 2Cr 2O 7标准溶液相当于0.005000 g Fe ，也就是说1 mL K 2Cr 2O 7标准溶液恰好能与0.005000 g Fe 2+反应：6Fe 2+ + Cr2O 72－ + 14H + 6Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H 2O如果在滴定中消耗该K 2Cr 2O 7标准溶液21.50 mL ，则被滴定溶液中含铁的质量为： m （Fe ）=0.005000⨯21.50=0.1075 g滴定度与物质的量浓度之间可以换算。

基于K 2Cr 2O 7与Fe 2+的反应，上例中物质的量浓度为：1301492.0610722-⋅=⨯⨯=L mol M T c Fe O Cr K 滴定度的优点是，只要将滴定时所消耗的标准溶液的体积乘以滴定度，就可以直接得到被测物质的质量。

这在生产单位的例行分析中很方便。

2.4.3 滴定分析法分类滴定分析是以化学反应为基础的,根据滴定反应的类型不同,滴定分析法一般可分为下列四种:1．酸碱滴定法 以酸碱反应为基础的滴定分析法，称为酸碱滴定法，也称中和滴定法。

2．配位滴定法 以配位反应为基础的滴定分析法称为配位滴定法。

如用EDTA 作为滴定剂,与金属离子的配位反应可表示为:M n++Y 4-=MY n-43．沉淀滴定法 以沉淀反应为基础的滴定分析法称为沉淀滴定法。

如银量法,其反应可表示为:Ag ++X -=AgX ↓ (X ：Cl -、Br -、I -、CN -、SCN -等)4．氧化还原滴定法 以氧化还原反应为基础的滴定分析发法称为氧化还原滴定法。