分析化學是關于研究物質的組成、含量、結構和形態等化學信息的分析方法及理論的一門科學,是化學的一個重要分支。是鑒定物質中含有那些組分,及物質由什么組分組成,測定各種組分的相對含量,研究物質的分子結構或晶體。今天,小析姐就從分析化學的發展歷史、分析方法、幾大分析方法等幾個角度為各位粉絲介紹分析化學。
發展歷史
第一個重要階段
20世紀二三十年代,利用當時物理化學中的溶液化學平衡理論,動力學理論,如沉淀的生成和共沉淀現象,指示劑作用原理,滴定曲線和終點誤差,催化反應和誘導反應,緩沖作用原理大大地豐富了分析化學的內容,并使分析化學向前邁進了一步.
第二個重要階段
20世紀40 年代以后幾十年,第二次世界大戰前后,物理學和電子學的發展,促進了各種儀器分析方法的發展,改變了經典分析化學以化學分析為主的局面。
原子能技術發展,半導體技術的興起,要求分析化學能提供各種靈敏準確而快速的分析方法,如,半導體材料,有的要求純度達99.9999999%以上,在新形勢推動下,分析化學達到了迅速發展。最顯著的特點是:各種儀器分析方法和分離技術的廣泛應用。
第三個重要階段
自20世紀70年代以來,以計算機應用為主要標志的信息時代的到來,促使分析化學進入第三次變革時期。
由于生命科學、環境科學、新材料科學發展的需要,基礎理論及測試手段的完善,現代分析化學完全可能為各種物質提供組成、含量、結構、分布、形態等等全面的信息,使得微區分析、薄層分析、無損分析、瞬時追蹤、在線監測及過程控制等過去的難題都迎刃而解。
分析化學廣泛吸取了當代科學技術的最新成就,成為當代最富活力的學科之一。
分析方法的分類
1.按原理分:
化學分析:
以物質的化學反應為基礎的分析方法;
儀器分析:
以物質的物理和物理化學性質為基礎的分析方法;
光學分析方法:
光譜法,非光譜法;
電化學分析法:
伏安法,電導分析法等;
色譜法:
液相色譜,氣相色譜,毛細管電泳;
其他儀器方法:
熱分析;
2.按分析任務:
定性分析,定量分析,結構分析;
定量分析的操作步驟:
①取樣;
②試樣分解和分析試液的制備;
③分離及測定;
④分析結果的計算和評價;
3.按分析對象:
無機分析,有機分析,生物分析,環境分析等;
按試樣用量及操作規模分:
常量、半微量、微量和超微量分析;
按待測成分含量分:
常量分析(>1%), 微量分析(0.01~1%), 痕量分析(<0.01%)
細說滴定分析法
(一)對化學反應的要求:
1.有確定的化學計量關系,反應按一定的反應方程式進行;
2.反應要定量進行;
3.反應速度較快;
4.容易確定滴定終點;
(二)滴定方式
1.直接滴定法;
2.間接滴定法;
如,Ca2+沉淀為CaC2O4,再用硫酸溶解,用KMnO4滴定C2O42-,間接測定Ca2+。
3.返滴定法;
如,測定CaCO3,加入過量鹽酸,多余鹽酸用標準氫氧化鈉溶液返滴;
4.置換滴定法
絡合滴定多用
(三)基準物質和標準溶液
1.基準物質:
能用于直接配制和標定標準溶液的物質。
要求:
試劑與化學組成一致;
純度高;
穩定;
摩爾質量大;
滴定反應時無副反應。
2.標準溶液:
已知準確濃度的試劑溶液。
配制方法有直接配制和標定兩種。
(四)試樣的分解
1.分析方法分為干法分析(原子發射光譜的電弧激發)和濕法分析;
2.試樣的分解:
注意被測組分的保護
3.常用方法:
溶解法和熔融法
對有機試樣,灰化法和濕式消化法
(五)常用酸堿標準溶液的配制與標定
酸標準溶液:
HCl (HNO3, H2SO4)
配制:
用市售HCl(12 mol·L-1),HNO3(16 mol·L-1), H2SO4(18 mol·L-1)稀釋.
標定:
Na2CO3或硼砂(Na2B4O7·10H2O)
堿標準溶液:
NaOH
配制:
以飽和的NaOH(約19 mol·L-1),用除去CO2 的去離子水稀釋;
標定:
鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)或草酸(H2C2O4·2H2O)
(六)酸堿滴定法的應用
NaOH與Na2CO3混合堿的測定;極弱酸的測定;磷的測定;氮的測定;
(七)影響滴定突躍的因素
滴定突躍pM¢:
pcMsp+3.0~lgK¢MY-3.0
濃度:
增大10倍,突躍增加1個pM單位(下限)
K¢MY:
增大10倍,突躍增加1個pM單位(上限)
(八)準確滴定判別式
若ΔpM=±0.2, 要求:Et≤0.1%,
根據終點誤差公式,可知需lgcMsp·K¢MY≥6.0
若cMsp=0.010mol·L-1時,則要求lgK¢≥8.0
多種金屬離子共存:
例:
M,N存在時,分步滴定可能性的判斷:
lgcMsp·K¢MY≥6.0,考慮Y的副反應aY(H)<
cMK'MY≈cMKMY/aY(N)≈cMKMY/cNKNY
lg cMK'MY =△lgcK
所以:△lgcK≥6,即可準確滴定M
一般來說,分步滴定中,Et = 0.3%
△lgcK≥5
如,cM=cN 則以△lgK≥5 為判據
分析化學概念對比
(一)準確度和精密度:
1.準確度:
測定結果與真值接近的程度,用誤差衡量;
絕對誤差:
測量值與真值間的差值,用E表示E=X-XT;
相對誤差:
絕對誤差占真值的百分比,用Er表示:
Er=E/XT=X-XT /XT×100%;
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