武汉大学分析化学课件 分析化学概论

实时分析
化学图象
过程分析
分离技术
传感器
联用技术
接口
定性
第一章 化学分析概论
重量法：分离 称重 重量法：分离---称重 沉淀法、 沉淀法、气化法和电解法等 滴定分析法：又称容量分析法 滴定分析法： 酸碱滴定法、 酸碱滴定法、络合滴定法 氧化还原滴定法、 氧化还原滴定法、沉淀滴定法 滴定方式： 滴定方式：
分析方法的分类
按试样用量及操作规模分：常量、半微量、微量和超微量分析 方法
常量分析 半微量分析 微量分析 超微量分析
试样质量
>0.1g 0.01-0.1g 0.1-10mg <0.1mg
试液体积
>10 mL 1-10 mL 0.01-1 mL <0.01 mL
按待测成分含量分：常量分析(>1%), 微量分析(0.01-1%), 痕量分析(<0.01％)
V ★滴定管 量至 滴定管(量至 量至0.01mL):26.32mL(4), 3.97mL(3)
★容量瓶:100.0mL(4),250.0mL (4) 容量瓶 ★移液管:25.00mL(4); 移液管 量筒(量至 量至1mL或0.1mL):25mL(2), 4.0mL(2) 或 ☆ 量筒 量至
有效数字运算中的修约规则
对照实验：标准方法、标准样品、 对照实验：标准方法、标准样品、标准加入 空白实验 校准仪器 校正分析结果Biblioteka 1.2 有效数字及运算规则
有效数字： 有效数字：分析工作中实际能测得的数字 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 数字前0不计 数字后计入 : 0.02340 数字前 不计,数字后计入 不计 数字后的0含义不清楚时 含义不清楚时, 数字后的 含义不清楚时 最好用指数形式表示 : 1000 ( 1.0×103 ， × 1.00×103 ，1.000 ×103 ) × 自然数(如倍数关系、分数关系 和常数 和常数(如 自然数 如倍数关系、分数关系)和常数 如π)可看成有无限多位数 如倍数关系 数据的第一位数大于等于8的 可多计一位有效数字 可多计一位有效数字， 数据的第一位数大于等于 的,可多计一位有效数字，如 9.45×104, × 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 10-2.34 ; pH=11.02, 则[H+]=9.5×10-12 × 误差只需保留1～ 位 误差只需保留 ～2位
方法: 溶解损失、终点误差－ 方法 溶解损失、终点误差－用其他方法校正 仪器: 刻度不准、砝码磨损－校准(绝对、相对) 仪器 刻度不准、砝码磨损－校准 绝对、相对 绝对 操作: 操作: 颜色观察 试剂: 不纯－ 试剂 不纯－空白实验
2.偶然误差 2.偶然误差
不可校正，服从统计规律， 不可校正，服从统计规律， 统计规律
精密度与准确度的关系
1.精密度好是准确度好的前提 精密度好是准确度好的前提; 精密度好是准确度好的前提 2.精密度好不一定准确度高 精密度好不一定准确度高
系统误差! 系统误差
准确度及精密度都高－ 准确度及精密度都高－结果可靠
误差种类及减免办法
1.系统误差 1.系统误差
具单向性、重现性、 具单向性、重现性、可校正特点
分析化学发展趋向
高灵敏度――单分子(原子)检测 高选择性――复杂体系 自动化，智能化 原位、活体、实时分析 图像化
分析化学发展趋向
化学计量学 新技术 活体分析 分析化学主 要发展趋向 表面分析 新仪器 环境分析 新原理 微型化 原位分析 无损分析
单分子单聚 体分析
生物分析 单细胞分析
在线分析 大分子表征
1.1误差相关概念 误差相关概念
准确度和精密度 准确度： 测定结果与“真值” 准确度： 测定结果与“真值”接近的程度。 误差： 误差：衡量准确度的标准
绝对误差 δ = x － µ 相对误差 Er = δ/ µ ×100％ ％
精密度:平行测定的结果互相靠近的程度, 偏差表示。 精密度:平行测定的结果互相靠近的程度,用偏差表示。 表示 即各次测定值与平均值之差 偏差: 即各次测定值与平均值之差。 x d = xi -
乘除法:结果的相对误差应与各因数中相对误差最大的数相适应 乘除法 结果的相对误差应与各因数中相对误差最大的数相适应 结果 (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) 有效数字位数最少的一致 0.0121×25.66×1.0578＝0.328432 × × ＝
1.3 有限数据的统计处理
禁止分次修约
运算规则
加减法:结果的绝对误差应不小于各项中绝对误差最大的数。 加减法:结果的绝对误差应不小于各项中绝对误差最大的数。 绝对误差应不小于各项中绝对误差最大的数 (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) 与小数点后位数最少的数一致 0.112+12.1+0.3214=12.5
四舍六入五成双
例如, 要修约为四位有效数字时: 例如 要修约为四位有效数字时 尾数≤4时舍 尾数 时舍, 0.52664 ------- 0.5266 时舍 尾数≥6时入, 尾数≥6时入, 0.36266 ------- 0.3627 时入 尾数＝ 时 若后面数为0, 成双: 尾数＝5时, 若后面数为 舍5成双 10.2350----10.24, 250.650---成双 250.6 后面还有不是0的任何数皆入 若5后面还有不是 的任何数皆入 18.0850001----18.09 后面还有不是 的任何数皆入:
直接滴定法 间接滴定法 返滴定法 置换滴定法 滴定分析法对化学反应的要求： 滴定分析法对化学反应的要求： a. 有确定的化学计量关系 b. 反应速度较快 c. 容易确定滴定终点
基准物质和标准溶液
基准物质:能用于直接配制和标定标准溶液的物质。 基准物质 能用于直接配制和标定标准溶液的物质。要 能用于直接配制和标定标准溶液的物质 求试剂化学组成一致；纯度高；稳定；摩尔质量大； 求试剂化学组成一致 ； 纯度高 ； 稳定 ； 摩尔质量大 ； 滴定反应时无副反应。 滴定反应时无副反应。 标准溶液：已知准确浓度的试剂溶液。 标准溶液 ： 已知准确浓度的试剂溶液 。 配制方法有直 接配制和标定两种方法
（不存在系统误差的情况下，测定次数越多其平均值越接近真值。一般平行测定 不存在系统误差的情况下，测定次数越多其平均值越接近真值。 4-6次） 次
3. 过失误差
由粗心大意引起， 由粗心大意引起，可以避免的
提高分析结果准确度方法
•选择恰当分析方法 （灵敏度与准确度） 选择恰当分析方法 灵敏度与准确度） •减小测量误差（误差要求与取样量） 减小测量误差（误差要求与取样量） 减小测量误差 •减小偶然误差（多次测量，至少3次以上） 减小偶然误差（多次测量，至少 次以上 次以上） 减小偶然误差 •消除系统误差 消除系统误差
分析化学
什么是分析化学
分析化学是研究分析方法的科学或学科 分析化学是研究分析方法的科学或学科， 研究分析方法的科学或学科， 一个完整具体的分析方法包括测定方法和 一个完整具体的分析方法包括测定方法和 方法 测定对象 对象两部分 测定对象两部分
分析化学是一门人们赖以获得物质组成、 分析化学是一门人们赖以获得物质组成、 物质组成 含量、结构和形态信息的科学 含量、结构和形态信息的科学
m ◆分析天平(称至0.1mg):12.8228g(6) ,
0.2348g(4) , 0.0600g(3) ◇千分之一天平(称至0.001g): 0.235g(3) ◇1%天平(称至0.01g): 4.03g(3), 0.23g(2) ◇台秤(称至 称至0.1g): 4.0g(2), 0.2g(1) 台秤 称至
分析方法的分类
按原理分： 按原理分： 化学分析： 化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法 仪器分析： 仪器分析：以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法 光学分析方法：光谱法， 光学分析方法：光谱法，非光谱法 伏安法， 电化学分析法 ：伏安法，电导分析法等 色谱法：液相色谱，气相色谱， 色谱法：液相色谱，气相色谱，毛细管电泳 其他仪器方法： 其他仪器方法：热分析 按分析任务：定性分析，定量分析，结构分析 按分析任务：定性分析，定量分析， 按分析对象：无机分析，有机分析，生物分析，环境分析等 按分析对象：无机分析，有机分析，生物分析，
s µ = X ±t ⋅ n
置信度不变时： 置信度不变时：n （f） 增加， t 变小，置信区间变小； ） 增加， 变小，置信区间变小； n不变时：置信度增加，t 变大，置信区间变大； 不变时：置信度增加， 变大，置信区间变大； 不变时
3.定量分析数据的评价 3.定量分析数据的评价
解决两类问题: 解决两类问题 (1) 可疑数据的取舍 过失误差的判断 过失误差的判断 方法：4d 法、Q检验法、格鲁布斯（Grubbs）检验法。 确定某个数据是否可用。 (2) 分析方法的准确性 系统误差及偶然误差的判断 分析方法的准确性 系统误差及偶然误差的判断 显著性检验：利用统计学的方法，检验被处理的问题是否存在统计 显著性检验 上的显著性差异。 方法：t 检验法－－系统误差的判断 系统误差的判断 F 检验法－－偶然误差的判断 偶然误差的判断 确定某种方法是否可用，判断实验室测定结果准确性。
统计检验的正确顺序：
可疑数据取舍
F 检验
t 检验
平均偏差： 平均偏差：
相对平均偏差： 相对平均偏差：
n
d =
∑
i =1
xi − x n
d 相对平均偏差% = × 100% = x
∑x −x
i =1 i
n
nx
× 100%
标准偏差： 标准偏差：S
n
相对标准偏差： 相对标准偏差：RSD
S=
∑ (x
i =1
i
− x)
2
n −1
S RSD = × 100% x
高斯分布和t 1 高斯分布和t分布
n→∞： 偶然误差符合正态分布 → ： （µ，σ） n 有限： t分布曲线 有限： 分布曲线 代替µ 和S 代替µ， σ
x
s µ = X ±t ⋅ n
2 置信度与置信区间
置信度（置信水平）P ——某一区间包含真值（总体平均值）的概率 某一区间包含真值（ 置信度（置信水平） 某一区间包含真值 总体平均值） 显著性水平α＝ － 显著性水平 ＝1－P 置信区间——以平均值为中心，真值出现的范围 置信区间 以平均值为中心， 以平均值为中心