分析化学第六版
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Chapter 00 绪论
分析化学三要素
理论
技术
对象 （问题）
科学
生产
技术
Chapter 00 绪论
方法的分类(1)
根据任务分类：
定性分析 Qualitative analysis 物质的组成 定量分析 Quantitative analysis 物质的含量 结构分析 Structure analysis 物质的结构→分子
光学分析法 spectral analysis 电化学分析法 electroanalysis 色谱分离分析法 chromatography 热分析法 thermal analysis等等 例：分光光度法测定微量铁
Fe2+ + 3
NN
3 邻二氮菲
NN Fe
2+ 3
桔红色 max
Chapter 00 绪论
基本要求
❖确定的化学计量关系
❖反应能定量完成（> 99.9%）
❖反应迅速
❖有合适的指示终点的 方法剂
方法分类
反应类型 ❖ 酸碱滴定 ❖ 络合滴定 ❖ 氧化还原滴定 ❖ 沉淀滴定 终点确定方法 ❖目测滴定法 ❖电位滴定法 ❖光度滴定法
滴定方式
❖ 直接滴定 ❖ 返滴定 ❖间接滴定 ❖置换滴定
滴定方式
学转化。
Chapter 00 绪论
现代分析化学的目标
从常量组分 微量组分 微粒分析 从组成 形态分析 从宏观组分 微观结构分析 从总体 微区表面分布 逐层分析 从静态反应 快速反应追踪分析 从破坏试样 无损分析 从离线 在线分析
Chapter 00 绪论
分析化学的前沿方向－光谱分析
原子发射光谱以ICP - AES为主流，并主要集 中在各种等离子体光源和级联光源的研究开发 上；原子吸收光谱主要是仪器本身某些设计(如 光源)方面的改进；而分子光谱分析 (如紫外－ 可见光谱、分子荧光光谱等)主要侧重于反应体 系的机理和实际应用技术方面的研究。
1 % ~ 2% 或更高
<1% ~ 单分子、单原子 化学、物理、数学、电子学、 生物、等等 定性、定量、结构、形态、能 态、动力学等全面的信息
Chapter 00 绪论
分析化学的发展
20世纪分析化学的三次大变革: 四大平衡理论：从技术发展成科学; 物理与电子学的发展：从经典分析化学
发展为现代分析化学; 计算机应用：使分析化学向一门信息科
Chapter 00 绪论
定量分析的操作步骤
1) 取样 2) 试样分解和分析试液的制备 3) 分离及测定 4) 分析结果的计算和评价
Chapter 00 绪论
分析结果的表示方法
⒈ 待测组分的化学表达形式 ⒉ 待测组分含量表示方法
⑴ 固体样品 ① 常量组分 ② 痕量组分
⑵ 液体样品
Chapter 00 绪论
定量的方式比较
化学分析法——根据样品的量、反应产物的量 或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系，通 过计算得待测组分的量。 例：钡盐的测定；
水泥中二氧化硅的测定； 铁矿石中铁的测定。
Chapter 00 绪论
定量的方式比较
仪器分析法——标准工作曲线
标样浓度
No.
g / L
吸收值
1
5.00
0.045
过滤
洗涤
灼烧
称重
计算 mp
Ba%
Chapter 00 绪论
化学分析法应用示例
铁矿中铁含量的测定(滴定分析法)：
称样
硫-磷混酸 Fe3+
还原剂
mS
溶样
Fe2+ K2Cr2O7 Fe3+
VC
mp
Chapter 00 绪论
仪器分析法(instrumental analysis)
依据物质的物理性质及物理化学性质建立起来的分 析方法，通常使用特殊的仪器。
第一章 概 论
分析化学简介 分析化学方法分类 分析化学的发展趋势 滴定分析法概述
Chapter 00 绪论
分析化学的定义
分析化学是发展和应用各种理论、 方法、仪器等来确定物质的化学组成、 测量各组成的含量、表征物质的化学结 构、形态和能态，并跟踪其变化的一门 科学。
Chapter 00 绪论
分析化学内容
Chapter 00 绪论
例如：茶叶中有哪些微量元素？茶叶 中咖啡碱的含量？咖啡碱的化学结 构？微量元素的形态？化学成分的空 间分布？在不同的生长阶段，茶叶中 的营养成分的变化？ 例如:生物大分子结构与功能的关系？
Chapter 00 绪论
分析化学的作用
对全球经济贸易统一质量保障体系建立的作用 对工业生产的作用 对国防建设的作用 对科学发展的作用 在新材料、新能源开发中的作用 对环境资源开发利用与保护的作用 在生命科学研究中的作用 在法律执行过程中的作用 社会生活中的作用
Chapter 00 绪论
方法的分类(3)
根据作用分类 例行分析 Routine analysis 仲裁分析 Referee analysis
根据测量原理分类 化学分析 Chemical analysis 仪器分析 Instrumental analysis
Chapter 00 绪论
方法的分类(4)
Chapter 00 绪论
分析化学主要发展趋向
高灵敏 高选择 高通量 高速度 自动化 智能化 微型化 图像化
Chapter 00 绪论
国家自然科学基金分析化学学科“十五”优先资助领域
高选择性的简便、准确、灵敏的分子识别方法; 痕量活性物质及自由基在体、原位、实时分析; 单细胞、单分子、单原子检测分析; 手性化合物的分离分析; 多元、多维的联合分离分析及数据处理技术; 环境中痕量化学物质的表面、结构与形态分析; 生物体内重要化学信息物质的分析; 芯片分析化学及分析仪器微型化.
Chapter 00 绪论
化学分析与仪器分析方法比较
项目 物质性质 测量参数
误差 组分含量 理论基础
解决问题
化学分析法 （经典分析法）
化学性质
体积、重量
0.1 % ~0.2 % 1 % ~ 100% 化学、物理化学 （溶液四大平衡）
定性、定量
仪器分析法 （现代分析法） 物理、物理化学性质
吸光度、电位、发射强度等等
Chapter 00 绪论
分析化学前沿方向－电化学分析
电化学分析的研究重点，基本上还是各种电极 的研制。在生物与生命科学领域中，以生物传感 器的开发和微电极伏安法的应用研究为主，而化 学修饰电极和光谱电化学的发展，又使电分析化 学从宏观到微观，实现了新功能电极体系的分子 设计及分子工程研究。
Chapter 00 绪论
根据试样用量分类 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 >0.1 g
0.01-0.1 g 0.1-10 mg <0.1 mg
试液体积 >10 mL 1-10 mL 0.01-1 mL <0.01 mL
Chapter 00 绪论
化学分析法(chemical analysis)
Chapter 00 绪论
“十二五”国家基金委化学学科优先发展领 域
合成化学 化学结构、分子动态学与化学催化 大分子和超分子化学 复杂体系的理论、模拟与计算 分析测试原理和检测新技术、新方法 与生物和医学交叉界面的化学 绿色与可持续化学 人类生存环境中的基本化学问题 功能导向材料的分子设计与可控制备 能源和资源的清洁转化与高效利用 面向节能减排的过程工程
2
10.0
0.093
3
20.0
0.140
4
30.0
0.175
5
40.0
0.236
6
试样
0.200
A
标准工作曲线
0.400 0.300 0.200
y = 0.0056x + 0.0161 R2 = 0.984
0.100
0.000 0.0
10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 浓度（ug / mL)
nCa
nC2O
2 4
5 2
nK
MnO4
置换滴定法
例：复杂铝试样中铝的测定
Al3+
分析化学前沿方向－色谱分析
气相色谱的研究热点以交联毛细管色谱柱技术、 手性固定相在生命科学中的应用技术、大进样量 的厚液膜大中口径柱的直接进样技术、程序升温 浓缩技术及多维色谱技术等为主。
高效液相色谱的应用技术研究热点以专用固定 相和高灵敏度检测器的研制为主；理论上是以描 绘生物大分子的分离原理和手性识别理论的研究 与探索为主。
以物质的化学反应为基础建立起来的分析方法
待测物 Analyte
+
试剂 Reagent
产物 Product
重量分析法 gravimetry 容量分析法(滴定分析法)volumetry; titrimetry
Chapter 00 绪论
Fra Baidu bibliotek
化学分析法应用示例
例可溶性钡盐中钡含量的测定(重量法）：
称样 mS
HCl 溶样 稀H2SO4 BaSO4
结构、晶体结构、分子聚集体的高级结构等
形态分析 speices analysis 物质的形态 能态分析 energy-state analysis 物质的能态
Chapter 00 绪论
DNA双螺旋结构与碱基结构示意图
Sugerphosphoate backboog
Adenine (A) 腺嘌呤
Guanine (G) 鸟嘌呤
Cytosine (C) Thymine (T) 胞嘧啶 胸腺嘧啶
Uracil (U) 尿嘧啶
Base
DNA测序是现代分析化学中的C一h项ap重ter要00任绪务论
方法的分类(2)
根据分析对象分类
无机分析 Inorganic analysis 有机分析 Organic analysis 药物分析 Pharmacological analysis 水质分析 Water analysis 食品分析 Food analysis 元素分析 Elemental analysis 工业分析 Industrial analysis 等等……
吸取当代科学技术的最新成就(包括化 学、物理、数学、电子学、生物学等)，利 用物质的一切可以利用的性质，研究新的检 测原理，开发新的仪器设备，建立表征测量 的新方法和新技术，最大限度地从时间和空 间领域里获取物质的结构信息和质量信息。
Chapter 00 绪论
分析化学的任务
确定物质的化学组成——定性分析; 测量各组成的含量——定量分析; 表征物质的化学结构、构象、形态、能态等 所涉及的——结构分析、构象分析，形态分 析、能态分析等; 表征组成、含量、结构、形态、能态的动力 学特征——动态分析。
直接滴定法
NaOH 滴定 HCl
例
Zn 标定 EDTA
返滴定法
例 络合滴定法测定Al
EDTA Al3
nAl nEDTA
Al
nZn
EDTA
EDTA（过量）
Zn2+ Zn—EDTA
间接滴定法
例： KMnO4 法测定 Ca
Ca 2 C2O24 CaC2O4 H H2C2O4 KMnO4 CO2
nA : nB a : b
nA：物质A的物质的量
nB：物质B的物质的量
化学计量点
nA
a b
nB
a b
为化学计量数比
Stoichiometric point，简写：sp
滴定终点 终点误差
指示剂变色点 End point，简写：ep 终点与化学计量点不一致引起的误差
滴定分析对化学反应的要求及滴定的 方式与方法分类
Chapter 00 绪论
“十一五”国家重大科技专项“食品安全关键技术” 研究
01：食品中农药残留风险评估技术研究 02:农药与兽药残留确证检测技术研究 03:化学残留物检测技术及相关产品的开发 04:持久性有毒污染物检测技术研究 05:食品中有害残留集成检测设备的研究 06:粮油、蔬果等安全控制技术研究 07:动物产品兽药残留安全控制技术研究 08:重要食品安全标准的研究与制定
滴定分析法概论
滴定分析的方法 滴定分析对化学反应的要求 滴定的方式与分类 基准物质与标准溶液 滴定分析中常用的几个物理量及单位 滴定分析的计算
Chapter 00 绪论
滴定分析的方法 Titrimetry
化学计量数比
aA bB cC dD
若A、 B为基本单元，滴定的反应比为 a ：b，那么，滴定反 应的化学计量关系为：
Chapter 00 绪论
“十五”国家重大科技专项“食品安全关键技术” 研究
课题01：食品安全检测实验室质量控制规范研究； 课题02：农药残留检测技术 课题03：兽药残留检测技术 课题04：重要有机污染物的痕量与超痕量检测技术 课题05：生物毒素和中毒控制常见毒物检测技术 课题06：食品添加剂、饲料添加剂和违禁化学品检测技术 课题07：主要人兽共患疾病及植物疫疾病病原体检测技术 课题08：全国食品污染监控体系研究 课题09：食源性疾病的pulsenet建立与检测技术 课题10：进出口食品安全监测与预警系统研究
分析化学三要素
理论
技术
对象 （问题）
科学
生产
技术
Chapter 00 绪论
方法的分类(1)
根据任务分类：
定性分析 Qualitative analysis 物质的组成 定量分析 Quantitative analysis 物质的含量 结构分析 Structure analysis 物质的结构→分子
光学分析法 spectral analysis 电化学分析法 electroanalysis 色谱分离分析法 chromatography 热分析法 thermal analysis等等 例：分光光度法测定微量铁
Fe2+ + 3
NN
3 邻二氮菲
NN Fe
2+ 3
桔红色 max
Chapter 00 绪论
基本要求
❖确定的化学计量关系
❖反应能定量完成（> 99.9%）
❖反应迅速
❖有合适的指示终点的 方法剂
方法分类
反应类型 ❖ 酸碱滴定 ❖ 络合滴定 ❖ 氧化还原滴定 ❖ 沉淀滴定 终点确定方法 ❖目测滴定法 ❖电位滴定法 ❖光度滴定法
滴定方式
❖ 直接滴定 ❖ 返滴定 ❖间接滴定 ❖置换滴定
滴定方式
学转化。
Chapter 00 绪论
现代分析化学的目标
从常量组分 微量组分 微粒分析 从组成 形态分析 从宏观组分 微观结构分析 从总体 微区表面分布 逐层分析 从静态反应 快速反应追踪分析 从破坏试样 无损分析 从离线 在线分析
Chapter 00 绪论
分析化学的前沿方向－光谱分析
原子发射光谱以ICP - AES为主流，并主要集 中在各种等离子体光源和级联光源的研究开发 上；原子吸收光谱主要是仪器本身某些设计(如 光源)方面的改进；而分子光谱分析 (如紫外－ 可见光谱、分子荧光光谱等)主要侧重于反应体 系的机理和实际应用技术方面的研究。
1 % ~ 2% 或更高
<1% ~ 单分子、单原子 化学、物理、数学、电子学、 生物、等等 定性、定量、结构、形态、能 态、动力学等全面的信息
Chapter 00 绪论
分析化学的发展
20世纪分析化学的三次大变革: 四大平衡理论：从技术发展成科学; 物理与电子学的发展：从经典分析化学
发展为现代分析化学; 计算机应用：使分析化学向一门信息科
Chapter 00 绪论
定量分析的操作步骤
1) 取样 2) 试样分解和分析试液的制备 3) 分离及测定 4) 分析结果的计算和评价
Chapter 00 绪论
分析结果的表示方法
⒈ 待测组分的化学表达形式 ⒉ 待测组分含量表示方法
⑴ 固体样品 ① 常量组分 ② 痕量组分
⑵ 液体样品
Chapter 00 绪论
定量的方式比较
化学分析法——根据样品的量、反应产物的量 或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系，通 过计算得待测组分的量。 例：钡盐的测定；
水泥中二氧化硅的测定； 铁矿石中铁的测定。
Chapter 00 绪论
定量的方式比较
仪器分析法——标准工作曲线
标样浓度
No.
g / L
吸收值
1
5.00
0.045
过滤
洗涤
灼烧
称重
计算 mp
Ba%
Chapter 00 绪论
化学分析法应用示例
铁矿中铁含量的测定(滴定分析法)：
称样
硫-磷混酸 Fe3+
还原剂
mS
溶样
Fe2+ K2Cr2O7 Fe3+
VC
mp
Chapter 00 绪论
仪器分析法(instrumental analysis)
依据物质的物理性质及物理化学性质建立起来的分 析方法，通常使用特殊的仪器。
第一章 概 论
分析化学简介 分析化学方法分类 分析化学的发展趋势 滴定分析法概述
Chapter 00 绪论
分析化学的定义
分析化学是发展和应用各种理论、 方法、仪器等来确定物质的化学组成、 测量各组成的含量、表征物质的化学结 构、形态和能态，并跟踪其变化的一门 科学。
Chapter 00 绪论
分析化学内容
Chapter 00 绪论
例如：茶叶中有哪些微量元素？茶叶 中咖啡碱的含量？咖啡碱的化学结 构？微量元素的形态？化学成分的空 间分布？在不同的生长阶段，茶叶中 的营养成分的变化？ 例如:生物大分子结构与功能的关系？
Chapter 00 绪论
分析化学的作用
对全球经济贸易统一质量保障体系建立的作用 对工业生产的作用 对国防建设的作用 对科学发展的作用 在新材料、新能源开发中的作用 对环境资源开发利用与保护的作用 在生命科学研究中的作用 在法律执行过程中的作用 社会生活中的作用
Chapter 00 绪论
方法的分类(3)
根据作用分类 例行分析 Routine analysis 仲裁分析 Referee analysis
根据测量原理分类 化学分析 Chemical analysis 仪器分析 Instrumental analysis
Chapter 00 绪论
方法的分类(4)
Chapter 00 绪论
分析化学主要发展趋向
高灵敏 高选择 高通量 高速度 自动化 智能化 微型化 图像化
Chapter 00 绪论
国家自然科学基金分析化学学科“十五”优先资助领域
高选择性的简便、准确、灵敏的分子识别方法; 痕量活性物质及自由基在体、原位、实时分析; 单细胞、单分子、单原子检测分析; 手性化合物的分离分析; 多元、多维的联合分离分析及数据处理技术; 环境中痕量化学物质的表面、结构与形态分析; 生物体内重要化学信息物质的分析; 芯片分析化学及分析仪器微型化.
Chapter 00 绪论
化学分析与仪器分析方法比较
项目 物质性质 测量参数
误差 组分含量 理论基础
解决问题
化学分析法 （经典分析法）
化学性质
体积、重量
0.1 % ~0.2 % 1 % ~ 100% 化学、物理化学 （溶液四大平衡）
定性、定量
仪器分析法 （现代分析法） 物理、物理化学性质
吸光度、电位、发射强度等等
Chapter 00 绪论
分析化学前沿方向－电化学分析
电化学分析的研究重点，基本上还是各种电极 的研制。在生物与生命科学领域中，以生物传感 器的开发和微电极伏安法的应用研究为主，而化 学修饰电极和光谱电化学的发展，又使电分析化 学从宏观到微观，实现了新功能电极体系的分子 设计及分子工程研究。
Chapter 00 绪论
根据试样用量分类 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 >0.1 g
0.01-0.1 g 0.1-10 mg <0.1 mg
试液体积 >10 mL 1-10 mL 0.01-1 mL <0.01 mL
Chapter 00 绪论
化学分析法(chemical analysis)
Chapter 00 绪论
“十二五”国家基金委化学学科优先发展领 域
合成化学 化学结构、分子动态学与化学催化 大分子和超分子化学 复杂体系的理论、模拟与计算 分析测试原理和检测新技术、新方法 与生物和医学交叉界面的化学 绿色与可持续化学 人类生存环境中的基本化学问题 功能导向材料的分子设计与可控制备 能源和资源的清洁转化与高效利用 面向节能减排的过程工程
2
10.0
0.093
3
20.0
0.140
4
30.0
0.175
5
40.0
0.236
6
试样
0.200
A
标准工作曲线
0.400 0.300 0.200
y = 0.0056x + 0.0161 R2 = 0.984
0.100
0.000 0.0
10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 浓度（ug / mL)
nCa
nC2O
2 4
5 2
nK
MnO4
置换滴定法
例：复杂铝试样中铝的测定
Al3+
分析化学前沿方向－色谱分析
气相色谱的研究热点以交联毛细管色谱柱技术、 手性固定相在生命科学中的应用技术、大进样量 的厚液膜大中口径柱的直接进样技术、程序升温 浓缩技术及多维色谱技术等为主。
高效液相色谱的应用技术研究热点以专用固定 相和高灵敏度检测器的研制为主；理论上是以描 绘生物大分子的分离原理和手性识别理论的研究 与探索为主。
以物质的化学反应为基础建立起来的分析方法
待测物 Analyte
+
试剂 Reagent
产物 Product
重量分析法 gravimetry 容量分析法(滴定分析法)volumetry; titrimetry
Chapter 00 绪论
Fra Baidu bibliotek
化学分析法应用示例
例可溶性钡盐中钡含量的测定(重量法）：
称样 mS
HCl 溶样 稀H2SO4 BaSO4
结构、晶体结构、分子聚集体的高级结构等
形态分析 speices analysis 物质的形态 能态分析 energy-state analysis 物质的能态
Chapter 00 绪论
DNA双螺旋结构与碱基结构示意图
Sugerphosphoate backboog
Adenine (A) 腺嘌呤
Guanine (G) 鸟嘌呤
Cytosine (C) Thymine (T) 胞嘧啶 胸腺嘧啶
Uracil (U) 尿嘧啶
Base
DNA测序是现代分析化学中的C一h项ap重ter要00任绪务论
方法的分类(2)
根据分析对象分类
无机分析 Inorganic analysis 有机分析 Organic analysis 药物分析 Pharmacological analysis 水质分析 Water analysis 食品分析 Food analysis 元素分析 Elemental analysis 工业分析 Industrial analysis 等等……
吸取当代科学技术的最新成就(包括化 学、物理、数学、电子学、生物学等)，利 用物质的一切可以利用的性质，研究新的检 测原理，开发新的仪器设备，建立表征测量 的新方法和新技术，最大限度地从时间和空 间领域里获取物质的结构信息和质量信息。
Chapter 00 绪论
分析化学的任务
确定物质的化学组成——定性分析; 测量各组成的含量——定量分析; 表征物质的化学结构、构象、形态、能态等 所涉及的——结构分析、构象分析，形态分 析、能态分析等; 表征组成、含量、结构、形态、能态的动力 学特征——动态分析。
直接滴定法
NaOH 滴定 HCl
例
Zn 标定 EDTA
返滴定法
例 络合滴定法测定Al
EDTA Al3
nAl nEDTA
Al
nZn
EDTA
EDTA（过量）
Zn2+ Zn—EDTA
间接滴定法
例： KMnO4 法测定 Ca
Ca 2 C2O24 CaC2O4 H H2C2O4 KMnO4 CO2
nA : nB a : b
nA：物质A的物质的量
nB：物质B的物质的量
化学计量点
nA
a b
nB
a b
为化学计量数比
Stoichiometric point，简写：sp
滴定终点 终点误差
指示剂变色点 End point，简写：ep 终点与化学计量点不一致引起的误差
滴定分析对化学反应的要求及滴定的 方式与方法分类
Chapter 00 绪论
“十一五”国家重大科技专项“食品安全关键技术” 研究
01：食品中农药残留风险评估技术研究 02:农药与兽药残留确证检测技术研究 03:化学残留物检测技术及相关产品的开发 04:持久性有毒污染物检测技术研究 05:食品中有害残留集成检测设备的研究 06:粮油、蔬果等安全控制技术研究 07:动物产品兽药残留安全控制技术研究 08:重要食品安全标准的研究与制定
滴定分析法概论
滴定分析的方法 滴定分析对化学反应的要求 滴定的方式与分类 基准物质与标准溶液 滴定分析中常用的几个物理量及单位 滴定分析的计算
Chapter 00 绪论
滴定分析的方法 Titrimetry
化学计量数比
aA bB cC dD
若A、 B为基本单元，滴定的反应比为 a ：b，那么，滴定反 应的化学计量关系为：
Chapter 00 绪论
“十五”国家重大科技专项“食品安全关键技术” 研究
课题01：食品安全检测实验室质量控制规范研究； 课题02：农药残留检测技术 课题03：兽药残留检测技术 课题04：重要有机污染物的痕量与超痕量检测技术 课题05：生物毒素和中毒控制常见毒物检测技术 课题06：食品添加剂、饲料添加剂和违禁化学品检测技术 课题07：主要人兽共患疾病及植物疫疾病病原体检测技术 课题08：全国食品污染监控体系研究 课题09：食源性疾病的pulsenet建立与检测技术 课题10：进出口食品安全监测与预警系统研究