第五章 分析化学概述

第五章分析化学概述

第一节分析化学的任务和分类

一、分析化学的任务

分析化学是研究物质化学组成的分析方法及有关理论的一门科学。它是化学领域的一个重要分支。分析化学的任务是鉴定物质的化学组成、测定有关组分的相对含量，以及确定物质的分子结构。

在医药卫生事业中，分析化学起着非常重要的作用。如药品检验、新药研究、病因调查、临床检验、环境分析及三废处理等，都需要应用分析化学的理论、知识和技术。随着药学科学事业的发展，我国的药品质量和药品标准工作也在不断的提高，分析化学对提高药品质量，保证人们用药安全起着十分重要的作用。

在药学教育中，分析化学是一门重要的专业基础课。许多专业课都要应用分析化学

的理论、方法及技术来解决各门学科中的某些问题。例如，药物化学中的原料、中间体及成品分析，以及药物的理化性质和结构关系的探索等；药物分析中的方法选择、药品标准制定、药物主要成分的含量分析及杂质检测等；药剂学中制剂稳定性、生物有效性的测定等；天然药物化学中天然药物有效成分的分离、定性鉴定和化学结构测定等；药理学中药物分子的理化性质和药理作用的关系及药物代谢动力学等，都与分析化学有着密切的

关系。

二、分析方法的分类

分析化学的内容十分丰富，从不同的角度可将其分为以下几类：

按照不同的分类方法，可将分析化学方法归属于不同的类别。现将根据分析化学任务、分析对象、分析原理、操作方法等分类方法简要说明如下：

(一)定性、定量、结构分析

根据分析任务的不同分为：

1．定性分析其任务是鉴定物质是由哪些元素、离子或原子团所组成的。

2．定量分析其任务是测定试样中各组分的相对含量。

3．结构分析其任务是确定物质的分子结构。

在实际工作中，首先必须了解物质的组成，然后根据测定的要求，选择恰当的定量分析方法确定该组分的相对含量。对于新发现的化合物，还需要进行结构分析，确定物质的分子结构。在药物分析中，样品的组分是已知的，则不需要经过定性分析就可直接进行定量分析。

(二) 无机分析与有机分析

根据分析对象不同可分为无机分析与有机分析。无机分析的对象是无机物，由于组成无机物的元素多种多样，因此在无机分析中要求鉴定试样是由哪些元素、离子、原子团或化合物组成，以及各组分的相对含量。这些内容分属于无机定性分析和无机定量分析。

有机分析的对象是有机物，虽然组成有机物的元素并不多（主要为碳、氢、氧、氮、硫等），但化学结构却很复杂，不仅需要鉴定组成元素，更重要的是进行官能团、空间结构等的分析。

(三) 化学分析与仪器分析

根据分析原理不同可分为化学分析与仪器分析。

化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法，它历史悠久，是分析化学的基础，故

又称经典分析方法。化学分析法使用的仪器、设备简单，常量组分分析结果准确度高，但对于微量和痕量（<0.01%）组分分析，灵敏度低、准确度不高。

仪器分析：以物质的物理或物理化学性质为基础的分析方法如电化学分析法及比色分析法等。常需要精密仪器，故称仪器分析法。仪器分析法特点是快速、灵敏，所需试样量少，适于微量、痕量成分分析，但对常量组分准确度低。

(四) 常量、半微量、微量分析、超微量分析

根据操作方法及用量的不同可分为常量、半微量、微量分析、超微量分析。各种分析方法的试样用量见表5-1。

表5-1 各种分析方法的试样用量

方法试样质量（mg）试样体积（ml）

常量分析>100 >10

半微量分析10-100 1-10

微量分析10~ 0 .1- 0.01-

超微量分析<0.1 <0.01

*常量组分分析、微量组分分析、痕量组分分析：根据待测组分在试样中的相对含量不同分析方法分类，各种分析方法试样相对含量见表5-2。

表5-2 各种分析方法试样相对含量

分类名称常量组分微量组分痕量组分

相对含量>1% 0.01%-1% <0.01%

以上两种概念不能混淆，如痕量组分分析不一定是微量分析：自来水中痕量污染物分析是常量分析。

(五) 常规分析和仲裁分析：

根据分析目的不同可分为常规分析和仲裁分析。常规分析是指一般化验室在日常生产或工作中的分析，又称例行分析。仲裁分析是指不同的单位对同一试样的分析结果有争议时，要求某一单位用法定方法，进行准确分析，以仲裁原分析的结果是否正确，又称裁判分析。

三、试样分析的程序

试样分析的程序主要包括：取样、试样溶解、定性鉴定、含量测定、计算与报告分析结果等步骤。

(一)取样

取样要科学、真实，取出的试样要有代表性和均匀性。否则以下分析无论做得怎样认真、准确，所得结果也毫无意义。据此，取样的基本原则应该是均匀、合理。

(二)试样溶解

定性分析，一般多用湿法分析，通常要求将试样转入溶液中，然后进行测定。根据试样性质的不同，采用不同的溶解方法。最简便的是水溶法，也常采用酸溶法、碱溶法或熔融法。

(三)定性鉴定

根据试样组成的理化性质采用化学分析法和仪器分析法确定试样中的组分。

(四)含量测定

在测定之前，有时共存于试样中的其他成分有干扰，则需加掩蔽剂、控制酸度或用分离的方法等除去干扰成分后，再进行测定。然后根据分析对象与要求，选用合适的测定方法。如常量组分多采用准确度较高的滴定分析或重量分析，微量及痕量组分多采用灵敏度较高的仪器分析。

(五)计算与报告分析结果

根据所取试样的质量，测定所得数据和分析过程中有关化学反应的计量关系，计算并报告试样中有关组分的含量。由所报告的分析结果，可以看出分析方法的准确性。如果这一

步计算或报告不准确，前面几步做的再好，也无济于事，而且，由于不准确的计算和报告，还可能造成重大损失。

第二节定性分析简介

一、分析反应和反应的条件

(一)分析反应

在分析过程中，用于分离、掩蔽或鉴定的化学反应通称分析反应。它包括两大类型，一类用来分离或掩蔽离子；另一类用来鉴定离子。对分离或掩蔽反应的要求是反应进行得完全、快速，使用方便；对鉴定反应的要求，不仅反应要完全、快速，而且要有明显的外观特征。

（二）分析反应的条件

1、反应物的浓度

只有当其浓度足够大时反应才明显现象。从理论上讲，溶液中生成沉淀的离子浓度，其乘积应大于溶度积，否则沉淀将不会发生。但在实际的鉴定反应中，被测离子的浓度往往还要比理论上计算的浓度大若干倍,反应才能得出肯定的结果。

2、溶液的酸度

在鉴定反应中，酸碱的存在可能使试剂或被测离子发生变化，也可能使反应产物受到影响如用Na3Co(NO2)6鉴定K+时，强酸：2Co(NO2)63-+1OH+=2Co2++5NO↑+7NO2+5H2O

强碱：Co(NO2)63-+3OH-＝Co(OH)3↓+6NO2-所以反应只能在中性或弱酸性溶液中进行。适宜的酸度条件可以通过加入酸碱来调节，必要时还要用缓冲溶液来维持。例如以K2CrO4鉴定Ba2+ 时，要求在pH=5时生成沉淀，因此要加入HAc-NaAc缓冲溶液来保持这个酸度。

3、溶液的温度

溶液的温度对某些沉淀的溶解度有影响，K2Na[Co(NO2)6↓随温度升高溶解度增大，所以应在室温下进行，但有的反应需在高温下进行NH4++OH-=NH3↑+ H2O

4、溶剂的影响

一般的分析反应都是在水溶液中进行的，但有时却会遇到反应产物在水中的溶解度较大或不够稳定等情况。这时，就需要加大可使其溶解度降低或使其稳定性增加的有机溶剂。

5、干扰物质的影响

某一鉴定反应能否成功地鉴定某离子，除上述诸因素外，还应考虑干扰物质是否存在。

二、鉴定方法的灵敏度和选择性

（一）鉴定方法的灵敏度

用数值来表示鉴定方法灵敏的程度。它的大小通常用最低浓度和检出限量表示。

1、最低浓度最低浓度是在一定件件下，使某鉴定反应还能得出肯定结果的该离子的最低浓度一般以l:G 表示G是含有1g被鉴定离子的溶剂的质量。（G可看成溶液的质量或体积）例如以Na3Co(NO2)6为试剂鉴定K+时，在中性或弱酸性溶液中可以得到黄色沉淀，表示有K+存在：为测定这个反应的灵敏度，每次平行地取多个含K+离子的试液，并逐级稀释，每次取1滴(0.05ml)进行鉴定、发现直到K+浓度稀至1:12500 ，都可得到肯定的结果。若再稀释，则得到肯定结果的机会将小于半数。因此，1:12500就是该鉴定方法的极限浓度，称为此鉴定方法的最低浓度。

2、检出限量检出限量是在一定条件下，某鉴定反应所能检出离子的最小质量，通常以微克(μg)作单位来表示，并记为m。显然，检出限量越小，反应越灵敏。这种灵敏度称为质量灵敏度。在上述鉴定K+的实例中，我们每次取的试液体积为0.05ml，其中所含K+的