分析化学知识点总结讲课教案.docx

分析化学知识点总结1.分析方法的分类按原理分： 化学分析:以物质的化学反应为基础的分析方法 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，非光谱法 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，毛细管电泳 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 按分析对象：无机分析，有机分析，生物分析，环境分析等 按试样用量及操作规模分： 常量、半微量、微量和超微量分析 按待测成分含量分： 常量分析(1%), 微量分析(0.01-1%), 痕量分析(105强酸弱酸（H+HA） Ka 10-7, 测总量；Ka 10-7, 测强酸量20.终点误差：指示剂确定的滴定终点 (EP)与化学计量点 (SP) 之间存在着差异(pHeppHsp) ，使滴定结果产生的误差，用Et表示。21.常用酸碱标准溶液的配制与标定酸标准溶液: HCl (HNO3, H2SO4)配制:用市售HCl(12 molL-1),HNO3(16 molL-1), H2SO4(18 molL-1)稀释.标定: Na2CO3或 硼砂(Na2B4O710H2O) 碱标准溶液: NaOH配制: 以饱和的NaOH(约19 molL-1), 用除去CO2 的去离子水稀释.标定: 邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)或草酸(H2C2O42H2O)22. 酸碱滴定法的应用NaOH与Na2CO3混合碱的测定；极弱酸的测定；磷的测定；氮的测定23.络合物的分布分数M=M/CM = 1/(1+b1L+b2L2+bnLn)ML=ML/CM = b1L/(1+b1L+b2L2+bnLn)= Mb1LMLn=MLn/CM = bnLn/(1+b1L+b2L2+bnLn)= MbnLn24.影响滴定突跃的因素滴定突跃pM：pcMsp+3.0 lgKMY-3.0 浓度: 增大10倍，突跃增加1个pM单位（下限） KMY: 增大10倍，突跃增加1个pM单位（上限）络合滴定准确滴定条件： lgcMspKMY6.0 对于0.0100molL-1 的M, lgKMY8才能准确滴定25.络合滴定法测定的条件考虑到浓度和条件常数对滴定突跃的共同影响，用指示剂确定终点时，若pM=0.2, 要求 Et0.1%,则需lgcMspK MY6.0 若 cMsp=0.010molL-1时,则要求 lgK 8.026.金属离子指示剂 要求: 指示剂与显色络合物颜色不同(合适的pH)； 显色反应灵敏、迅速、变色可逆性好； 稳定性适当，K MInKMY, 则封闭指示剂 Fe3+ 、Al3+ 、Cu2+ 、Co2+ 、Ni2+ 对EBT、 XO有封闭作用； 若KMIn太小， 终点提前 指示剂的僵化现象 PAN溶解度小, 需加乙醇、丙酮或加热 指示剂的氧化变质现象 金属离子指示剂变色点pMep 的计算变色点：MIn = In故 pMep = lgKMIn =lg KMIn -lgaIn(H) aIn(H)=1+H+/Ka2+H+2/Ka1Ka227.准确滴定判别式若pM=0.2, 要求 Et0.1%,根据终点误差公式,可知需lgcMspKMY6.0 若cMsp=0.010molL-1时,则要求 lgK8.0多种金属离子共存 例：M，N存在时,分步滴定可能性的判断lgcMspKMY6.0，考虑Y的副反应 aY(H) aY(N) cMKMY cMKMY/ aY(N) cMKMY/cNKNYlg cMKMY =lgcK所以：lgcK6 即可准确滴定M一般来说，分步滴定中，Et = 0.3%lgcK5如cMcN 则以lgK5 为判据28.提高络合滴定选择性M，N共存，且lgcK5n 络合掩蔽法 n 沉淀掩蔽法 降低Nn 氧化还原掩蔽法n 采用其他鳌合剂作为滴定剂 改变K29.络合滴定方式及应用直接滴定法: lgcK6；反应速率快；有合适指示剂指示终点；被测离子不水解返滴定法：封闭指示剂；被测M与Y络合反应慢；易水解置换滴定法：置换金属离子：被测M与Y的络合物不稳定间接滴定法：测非金属离子: PO43- 、 SO42-；待测M与Y的络合物不稳定: K+、 Na+30.氧化还原电对可逆电对：任一瞬间都能建立平衡，电势可用能斯特方程描述。Fe3+/Fe2+， I2/I- 等不可逆电对：Cr2O72-/Cr3+, MnO4-/Mn2+ 等， 达到平衡时也能用能斯特方程描述电势对称电对：氧化态和还原态的系数相同 Fe3+/Fe2+，MnO4-/Mn2+ 等不对称电对：Cr2O72-/Cr3+, I2/I- 等31.条件电势：特定条件下，cOx=cRed= 1molL-1 或浓度比为1时电对的实际电势，用Eq 反应了离子强度及各种副反应影响的总结果，与介质条件和温度有关。 32.影响条件电势的因素 离子强度 g 酸效应 络合效应 a 沉淀33.影响氧化还原反应速率的因素 反应物浓度： 反应物c增加, 反应速率增大 温度：温度每增高10, 反应速率增大23倍 例: KMnO4滴定H2C2O4,需加热至75-85 催化剂（反应）：如KMnO4的自催化 诱导反应34.氧化还原滴定指示剂a 自身指示剂 KMnO4 210-6molL-1 呈粉红色b 特殊指示剂 淀粉 与110-5molL-1I2 生成深蓝色化合物 碘量法专属指示剂 SCN- + Fe3+ =FeSCN2+ ( 1 10-5molL-1可见红色)c 氧化还原指示剂（本身发生氧化还原反应） 弱氧化剂或弱还原剂，且氧化态和还原态有不同的颜色35.突跃范围（通式）：36.化学计量点（通式)37.影响突跃大小的因素DEqDEq 0.30.4 V 可通过氧化还原指示剂确定终点DEq = 0.20.3 V 可通过电位法确定终点DEq 0.2 V 不宜用于滴定分析38.滴定终点误差39氧化还原滴定的预处理目的：将被测物预先处理成便于滴定的形式对预氧化剂和预还原剂的要求a. 定量氧化或还原预测组分 b. 反应速率快c. 具有一定的选择性 例钛铁矿中Fe的测定, 不能用Zn作还原剂，用Sn2+d. 过量的氧化剂或还原剂易除去 例 H2O2, (NH4)2S2O8 加热分解40.常用氧化还原滴定法高锰酸钾法:利用高锰酸钾的强氧化能力及氧化还原滴定原理来测定其他物质的容量分析方法。重铬酸钾法优点: a. 纯、稳定、直接配制标准溶液，易保存 b. 氧化性适中, 选择性好 滴定Fe2+时不诱导Cl-反应污水中COD测定指示剂: 二苯胺磺酸钠, 邻苯氨基苯甲酸应用: 1. 铁的测定(典型反应) 2. 利用Cr2O72- Fe2+反应测定其他物a. 控制酸度 加磷硫混酸目的b. 络合Fe3+降低条件电势，消除Fe3黄碘量法缺点：I2 易挥发，不易保存 I2 易发生歧化反应，滴定时需控制酸度 I- 易被O2氧化指示剂：淀粉， I2可作为自身指示剂溴酸钾法、铈量法及高碘酸钾法41.银量法的基本原理莫尔法: 滴定反应：Ag+ X- D AgX $ 滴定剂：AgNO3 标准溶液 待测物：Br- 、Cl- 指示剂：K2CrO4 指示原理: CrO42-+ Ag+ DAg2CrO4$ Ksp= 1.10 10-12 滴定条件：pH 6.510.0 优点：测Cl-、Br- 直接、简单、准确 缺点：干扰大,生成沉淀AgmAn 、Mm(CrO4 )n、M (OH)n等 不可测I-、SCN-，AgI和AgSCN 沉淀具有强烈吸附作用 佛尔哈德法：滴定反应：Ag+ SCN- D AgSCN $ 滴定剂：NH4SCN 标准溶液 待测物：Ag+ 指示剂：铁铵矾 FeNH4(SO4)2 指示原理: SCN-+ Fe3+ D FeSCN2+ （K=138），当FeSCN2+= 6 10-6 mol/L即显红色 滴定条件：酸性条件(0.3 mol/LHNO3)-防止Fe3+水解Volhard返滴定法：待测物：X- (Cl-、Br-、I-、SCN-) 标准溶液：AgNO3、NH4SCN 滴定反应：X- + Ag+(过量) D AgX$+Ag+(剩余) SCN- AgSCN $ 指示剂：铁铵矾 FeNH4(SO4)2Volhard返滴定法测Cl-时应采取的措施 过滤除去AgCl (煮沸,凝聚,滤,洗) 加硝基苯(有毒)，包住AgCl 增加指示剂浓度，cFe3+ = 0.2 mol/L以减小SCN-ep优点：返滴法可测I-、SCN-,；选择性好，干扰小， 弱酸盐不干扰滴定，如PO43-,AsO43-,CO32-,S2- 法扬司法：指示剂：荧光黄（FI-）吸附指示剂的变色原理：化学计量点后，沉淀表面荷电状态发生变化，指示剂在沉淀表面静电吸附导致其颜色变化，指示滴定终点。吸附指示剂对滴定条件的要求：指示剂要带与待测离子相同电荷（控制溶液pH） 静电作用强度要满足指示剂的吸附（离子强度）充分吸附，沉淀表面积大（加入糊精）指示剂的吸附能力弱于待测离子（指示剂选择） 滴定剂Ag对滴定条件的要求：不能生成Ag(OH)的沉淀（pHSCN-Br-曙红Cl-荧光黄u 避免强光照射42.重量法分类与特点a.沉淀法b.气化法(挥发法)c.电解法 特点：优点：Er: 0.10.2，准，不需标准溶液。缺点：慢，耗时，繁琐。(S，Si, Ni的仲裁分析仍用重量法）43.对沉淀形的要求 沉淀的 s 小, 溶解损失应0.2mg, 定量沉淀 沉淀的纯度高 便于过滤和洗涤 (晶形好) 易于转化为称量形式44.对称量形的要求 确定的化学组成, 恒定-定量基础 稳定-量准确 摩尔质量大-减少称量误差 45.影响溶解度的因素a 同离子效应减小溶解度b 盐效应增大溶解度c 酸效应增大溶解度 Ksp=M+A-=Ksp aA(H)d 络合效应增大溶解度 Ksp=M+A- =Ksp aM(L)e 影响s 的其他因素温度: T， s 溶解热不同, 影响不同, 室温过滤可减少损失溶剂: 相似者相溶, 加入有机溶剂，s颗粒大小: 小颗粒溶解度大, 陈化可得大晶体形成胶束： s, 加入热电解质可破坏胶体沉淀析出时形态46.沉淀类型47.沉淀形成过程 48.影响沉淀纯度的主要因素49沉淀条件的选择晶形沉淀: 稀、热、慢、搅、陈 稀溶液中进行: Q( 搅拌下滴加沉淀剂: 防止局部过浓， Q( 热溶液中进行: s& 陈化: 得到大、完整晶体 冷滤,用构晶离子溶液洗涤: s(, 减小溶解损失 无定形沉淀: 减少水化程度，减少沉淀含水量，沉淀凝聚，防止形成胶体 浓溶液中进行 热溶液中进行 加入大量电解质 不必陈化，趁热过滤 用稀、热电解质溶液洗涤均匀沉淀: 利用化学反应缓慢逐渐产生所需沉淀剂，防止局部过浓，可以得到颗粒大、结构紧密、纯净的沉淀。50.有机沉淀剂特点n 选择性较高n 溶解度小，有利于沉淀完全n 无机杂质吸附少，易过滤、洗涤n 摩尔质量大，有利于减少测定误差n 某些沉淀便于转化为称量形51.称量形的获得52.吸光光度法：分子光谱分析法的一种，又称分光光度法，属于分子吸收光谱分析方法 基于外层电子跃迁53.有机化合物的生色原理a 跃迁类型 价电子跃迁：*, *; n*, n* DE (hn) 顺序: n* n*104)c. 产物的化学组成稳定d. 化学性质稳定e. 反应和产物有明显的颜色差别 (Dl60nm) 显色反应类型：络合反应；氧化还原反应；离子缔合反应；成盐反应；褪色反应；吸附显色反应 显色剂：无机显色剂: 过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾 有机显色剂：偶氮类：偶氮胂III；三苯甲烷类：三苯甲烷酸性染料 铬天菁S，三苯甲烷碱性染料 结晶紫；邻菲罗啉类：新亚铜灵；肟类：丁二肟影响因素：a 溶液酸度（pH值及缓冲溶液）u 影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变lu 影响待测离子的存在状态，防止沉淀u 影响络合物组成b 显色剂的用量：稍过量，处于平台区c 显色反应时间：针对不同显色反应确定显示时间 显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定； 显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定d 显色反应温度：加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解e 溶剂：有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率f 干扰离子：消除办法：提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态 ；选择合适参比 ；褪色空白(铬天菁S测Al，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰)；选择适当波长59.测定波长选择60.测定浓度控制61.对朗伯-比尔定律的偏移非单色光引起的偏移：复合光由l1和l2组成，对于浓度不同的溶液a和b,引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复合光引起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲。物理化学因素：非均匀介质及化学反应：胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测吸光度增加，导致线性关系上弯吸光度测量的误差：A0.434 ，T36. 8% 时，测量的相对误差最小A=0.20.8, T=1565%，相对误差4% 62.常用的吸光光度法a 示差吸光光度法目的：提高光度分析的准确度和精密度 解决高(低)浓度组分(i.e. A在0.20.8以外)问题分类：高吸光度差示法、低吸光度差示法、 精密差示吸光度法特点： 以标准溶液作空白原理： A相对 = DA = ebcx- ebc0= ebD c准确度：读数标尺扩展, 相对误差减少, c0愈接近cx, 准确度提高愈显著b 双波长吸光光度法 目的：解决浑浊样品光度分析 消除背景吸收的干扰 多组分同时检测 原理： D A = Al1-Al2 = （el1- el2）b c 波长对的选择： a.等吸光度点法，b.系数倍率法 c 导数吸光光度法目的：提高分辨率 去除背景干扰 原理： dnA/dln l63.气态分离法A挥发与升华：挥发：固体或液体全部或部分转化为气体的过程 升华: 固体物质不经过液态就变成气态的过程B蒸馏：a 常压蒸馏b 水蒸气蒸馏：如果一溶液的组成在它的沸点分解，必须减压蒸馏它或水蒸汽蒸馏它，水蒸气蒸馏的那些化合物须不与水混溶c 减压和真空蒸馏：在大气压以下的蒸馏称为减压和真空蒸馏d 共沸蒸馏：e 萃取蒸馏(extractive distillation)：例由氢化苯(80.1)生成环己烷(80.8)时,一般的蒸馏不能分离，加入苯胺(184)与苯形成络合物，在比苯高的温度沸腾，从而分离环己烷 64.沉淀分离A常量组分的沉淀分离 B痕量组分的富集和共沉淀分离a无机共沉淀剂进行共沉淀 l 利用表面吸附进行痕量组分的共沉淀富集, 选择性不高。共沉淀剂为Fe(OH)3, Al(OH)3等胶状沉淀, 微溶性的硫化物，如Al(OH)3作载体共沉淀Fe3 +,TiO2+; HgS共沉淀Pb2+l 利用生成混晶进行共沉淀，选择性较好，如硫酸铅-硫酸鋇，磷酸铵镁-砷酸铵镁等b有机共沉淀剂进行共沉淀 l 利用胶体的凝聚作用进行共沉淀, 如动物胶、丹宁l 离子缔合共沉淀，如甲基紫与InI4-。l 利用“固体萃取剂”进行共沉淀，例 1-萘酚的乙醇溶液中，1-萘酚沉淀，并将U(VI)与1-亚硝基-2-萘酚的螯合物共沉淀下来。 65.萃取分离法萃取分离机理：相似溶解相似；带电荷的物质亲水，不易被有机溶剂萃取；可溶的呈电中性的物质疏水易为有机溶剂萃取66.分配定律、分配系数和分配比67.萃取率68.萃取条件的选择a 萃取剂的选择 螯合物稳定，疏水性强，萃取率高 b 溶液的酸度 酸度影响萃取剂的离解，络合物的稳定性，金属离子的水解c 萃取溶剂的选择l 金属络合物在溶剂中有较大的溶解度，尽量采用结构与络合物结构相似的溶剂，l 萃取溶剂的密度与水溶液的密度差别要大,粘度要小，易分层，l 毒性小，最好无毒，并且挥发性小。69.离子交换分离法：利用离子交换剂与溶液中的离子之间发生的交换反应进行分离的方法。离子交换的过程：R-SO3H + Na+ R-SO3Na + H+R-N(CH3)3Cl + OH- R-N(CH3)3OH + Cl- 交联度: 树脂合成中，二乙烯苯为交联剂，树脂中含有二乙烯苯的百分率就是该树脂的交联度。 交联度小，溶涨性能好，交换速度快，选择性差，机械强度也差；交联度大的树脂优缺点正相反。一般414适宜。交换容量: 每克干树脂所能交换的物质的量(mmol)。一般树脂的交换容量36mmol/g。70.离子在离子交换树脂上的交换能力，与离子的水合离子半径、电荷与离子的极化程度有关。水合离子半径,电荷,离子的极化程度 ,亲和力a 阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂 Li+ H+ Na+ NH4+ K+ Rb+ Cs+ Ag+ Tl+ U(VI)Mg2+Zn2+Co2+Cu2+Cd2+Ni2+Ca2+Sr2+Pb2+Ba2+ Na+Ca2+Al3+Th4+ 对于弱酸性阳离子交换树脂，H的亲合力大于阳离子 b.阴离子交换树脂强碱型阴离子交换树脂F-OH-CH3COO-HCOO-Cl-NO2-CN-Br-C2O42- NO3- HSO4- I- CrO42- SO42- Cit.强碱型阴离子交换树脂F-Cl-BrI-CH3COO-MoO42-PO43-AsO43-NO3-Tart.CrO42- SO42- OH-71.离子交换分离操作与应用72.色谱分离色谱是一种多级分离技术基于被分离物质分子在两相（一为固定相，一为流动相）中分配系数的微小差别进行分离。a萃取色谱：溶剂萃取原理与色谱分离技术相结合的液相分配色谱，又称反相分配色谱。多用于无机离子的分离。以涂渍或吸留于多孔、疏水的惰性支持体的有机萃取剂为固定相，以无机化合物水溶液为流动相支持体材料有：硅藻土、硅胶、聚四氟乙烯及聚乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，活性碳纤维。惰性多孔且孔径分布均匀，比表面大，在流动相中不膨胀，不吸附水溶液中的离子。如正辛胺-纤维素分离Th,Zr,U(10M HCl,6M HCl, 0.05 M HCl 洗脱。 b薄层色谱和纸色谱 ：平面色谱薄层色谱固定相有硅胶，活性氧化铝及纤维素并铺在玻璃板上。纸色谱固定相多为滤纸。* 流动相或展开剂：正相薄层色谱中为含有少许酸或碱的有机溶剂；反相色谱多采用无机酸水溶液。正丁醇乙醇氨水（9：1：0.5）分离显色剂AClP-pF纸色谱用无机酸水溶液或其与有机溶剂的混合物为流动相。乙醇2MHCl(9:1)分离La,Ce,Pm,Eu,Dy等；丁酮HF（6：1）单宁显色分离Nb和Ta。 73.电泳和毛细管电泳分离a电泳: 在电场作用下，电解质中带电粒子以不同的速度向电荷相反的方向迁移的现象。利用这一现象对化学或生物物质进行分离分析的技术常常称为电泳技术。纸电泳 ； 薄层电泳 ； 聚丙稀酰胺电泳； 琼脂糖电泳等等电聚焦电泳；等速电泳柱状电泳；U形电泳；高效毛细管电泳 b高效毛细管电泳分离：在充有电解质溶液的毛细管两端施加高电压，溶解在电解质中的物质组分根据电位梯度及离子淌度的差别，得以电泳分离。c淌度与Zeta电势：淌度: 溶质在给定缓冲溶液中单位时间间隔和单位电场强度下移动的距离。带电离子移动速度淌度电场强度淌度=(介电常数Zeta电势)/(4介质粘度) 带电粒子和毛细管内壁表面电荷形成双电层的Zeta电势的大小与粒子表面的电荷密度有关，质量一定的离子电荷越大，Zeta电势越大；电荷一定质量越大，Zeta电势越小。 d电渗流: 毛细管中液体在外加电场作用下相对于带电的管壁整体向一个方向移动。影响电渗流的因素有: 电场强度、毛细管材料、溶液pH值、电解质成分及浓度、温度、添加剂等。 74.气浮分离法原理: 液体里的一和几个组分转移到气泡表面，载有被分离组分的气泡进而聚集成泡沫到达液体上部，分离和破裂泡沫，收集组分。 a离子气浮分离法:离子溶液中，加入适当络合剂，调至适当酸度，生成络合物离子，再加入与络离子带相反电荷的表面活性剂，形成离子缔合物，通入气体，鼓泡，吸附在气泡表面上浮至溶液表面。影响因素有:酸度；表面活性剂；离子强度；络合剂；气泡大小b沉淀气浮分离法: 溶液中被分离的痕量金属离子与某些无机或有机沉淀剂形成共沉淀或胶体，加入与沉淀或胶体带相反电荷的表面活性剂，通气沉淀粘附在气泡表面浮升至液体表面，与母液分离。c溶剂气浮分离法: 在含有被分离组分的水溶液上部覆盖一层与水不混溶的有机溶剂，当附着有被分离组分的表面活性剂气泡升至水溶液上部，气泡就会溶入有机相或悬浮在两相界面成为第三相，从而分离。75,膜分离法膜可以是固态也可以是液态或气态，膜本身为一相，有两个界面，与所隔开的物质接触，但不互溶。膜可以是全透性或半透性。膜分离根据浓度差，压力差和电位差进行。 76.精密度(precision):同一分析仪器的同一方法多次测定所得到数据间的一致程度，是表征随机误差大小的指标，即重现性。按国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)规定，用相对标准差dr表示精密度(也记为RSD%): 77.灵敏度(sensitivity):区别具有微小浓度差异分析物能力的度量。 灵敏度决定于校准曲线的斜率和仪器设备的重现性或精密度。 根据IUPAC规定，灵敏度用校准灵敏度表示(calibration sensitivity) 。 仪器校准灵敏度随选用的标准物和测定条件不同，测定的灵敏度不一致。给出灵敏度数据时，一般应提供测定条件和样品。 人们认为，灵敏度在具有重要价值的数学处理中，需要包括精密度。因而提出分析灵敏度Sa(analytical sensitivity)的定义: 式中S仍为校正曲线斜率，ss为测定标