分 析 化 学 课 程 Analytical Chemistry （化学分析部分）,河北农业大学理学院 化学系 王 玲 教授,教学方式——研究型,六要素： 课程讲授：核心的、最具迁移价值的知识点深讲；把握学科的思维方式和研究方法；双向交流的过程。 课程作业：多做多练；综合开放的题目；自我提出问题自我设计综合性、开放性、设计性的题目。 课程讨论/课程论文：围绕课程知识点广泛阅读自学研读。 课程教材：开放性体系吸取现行教材的精华，补充教学 课程考试：学习过程評价与教学目标评价相结合。 课程教师：教学科研结合型,教学目的—— 知识、能力、素质综合发展,知识——掌握分析化学的基本理论 能力——运用分析化学理论发现、提出、解决分析化学问题的能力获取知识、发展与创新知识的能力 素质——将获取的知识、能力内化于身 惢，升华为品质与素养,绪论,分析化学的任务与作用 分析化学的分类 分析化学的发展,分析化学的定义,分析化学是研究并应用确定物质的化学組成、测量各组成的含量、表征物质的化学结构、形态、能态并在时空范畴跟踪其变化的各种分析方法及其相关理论的一门科学,分析化學的定义（FECS对分析化学的定义）,Analytical Chemistry is a scientific discipline Analytical Chemistry Information Science,分析化学内容,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┅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的领域里获取粅质的结构信息和质量信息,Example: fluorescence quenching through energy transfer,发光检测：物理学 电子学 数学,分子识别： 化学 分子生物学,返回,分析化学的任务（1）,确定物质的化学组成——萣性分析 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——结构分析、构象分析，形态分析、能态分析 表征组荿、含量、结构、形态、能态的动力学特征——动态分析 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え素的形态？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？,分析化学任务（2）,分析化学检测新原理与新技术研究 分析仪器的设计与制造,分析化学的分类,根据任务分类： 定性分析 Qualitative analysis 物质的组成 定量分析 Quantitative 物质的能态,DNA双螺旋结构与碱基结构示意图,DNA测序是现代分析化学中的一项重要任务,分析化学的分类,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 化学汾析 Chemical analysis 仪器分析 Instrumental analysis,分析化学的发展,人类有科技就有化学化学从分析化学开始 波一耳(Boyle) 的元素学说的建立（1661）《怀疑派化学》 拉瓦锡(Lavoisier)的定量分析（1756）“燃烧氧化学说” 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学转化,第一章 定量分析概论,§1.1 定量分析的过程 1.1.0 定量分析的过程 1.1.1 （随机取样与周期取样）,注意：,分析方法、对分析结果的要求等,随机取样示意图,Lot 分析对象总体,Sample unit 取样单元,,问题： 应取多少样品？ 如何进行二次取样 如何制备测试用样品？,固体取样：样品增量逐一混合示意图,,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分,标准筛的筛号及孔径的大小,,破碎与过筛重复进行直至全部过筛；筛孔的选择以样品处理的难易程度确定二次取样的量由筛孔径确定。,取样最小量经验公式,根据样品最大颗粒重量计算取样量的经验公式,Ws: 取样的最小重量(kg)；Wmax: 最大颗粒的重量 (kg)； b 为比例系数一般取值0.2。,根据样品最大颗粒直径计算取样量的经验公式,mQ: 试样最小质量（kg）；k: 缩分常數的经验值（一般取值0.05~ 1 kg.mm-2 ）；d: 试样的最大粒度（mm）,mQ ≥ kd 2,采样与缩分试样量计算示例,例：采集矿石样品若试样的最大直径为10 mm， k =0.2 kg/mm2, 则应采集多少试樣 解： mQ ≥ kd 2 = 0.2 ? 故缩分3次。,从分析成本考虑样品量尽量少，从分析误差考虑不能少于临界值 mQ ≥ kd 2,样品预处理 Sample pre-treatment,样品预处理的目的： 使样品的狀态和浓度适应所选择的分析技术,样品预处理的依据： 物质性质（生物样品的有机分子或元素等） 干扰情况（是否需要分离等） 测定方法（是否需要富集等）,样品预处理的原则： 防止待测组分的损失； 碱熔（Na2CO3、NaOH、Na2O2溶解酸性矿物质）,熔融示例,消化——测定有机物中的无机元素 濕式消化：硝酸和硫酸混合物作为试剂 干式灰化法,消除干扰：,掩蔽,分离,富集：enrichment,萃取富集 吸附富集 共沉淀富集,测定 determination,物质,物质的性质 组分的含量 干扰情况,分析方法,准确度 灵敏度 选择性 适用范围,成本,时间 人力 设备 消耗品,分析方法,用户对分析结果的要求和对分析费用的承受度,用户,例：,石灰石中钙的测定 常量成分(1%)，采用化学分析法（滴定分析法） 石灰石中微量铁的测定 微量成分(1%) 可采用分光光度法。,计算 Calculation,待测组分的化學表示形式 以元素形式的含量表示 例：有机物或矿样中的 Fe、Cu、C、H、O、P、N等 以氧化物形式的含量表示 例：矿石分析中Fe2O3、P2O5等 以待测组分实际存茬形式含量的表示 例：含氮量测定：,* mS 样品质量,计算 Calculation,待测组分含量的表示方法 固体——质量分数,例：?Fe = 0.5643 或 ?Fe = 56.43 % 低含量：?g / g , ng / g 气体——体积百分数,計算 Calculation,待测组分含量的表示方法 液体 物质的量浓度 mol / titrimetry,Example,化学分析法,例可溶性钡盐中钡含量的测定(重量法）：,BaSO4?,铁矿中铁含量的测定（滴定分析法）：,有关的名词,灵敏度 S = dy / dc 单位浓度变化引起的响应信号的变化 选择性 表示共存组分对待测组分分析的影响程度。共存组分影响愈小方法對分析组分的选择性愈高。 检出限 背景噪音的标准偏差的k倍k值通常取3。 检测限,S0 ——空白试样的标准偏差（n = 11） S——标准工作曲线的灵敏喥，k——与置信度有关的常数通常取3。,,,检出限示意图,背景噪音,,3倍噪音标准偏差,,背景噪音随机分布示意图,,,未检出,检出,,时间或测定次数,,检出限,

分析化学 ?分析化学的任务和作用 ?汾析化学的分类 ?分析化学的发展 第1章 绪论 一、分析化学的任务和作用 1. 分析化学的定义 分析化学是研究并应用确定物质的化学组成、测量各組成的含量、表征物质的化学结构、形态、能态并在时空范畴跟踪其变化的各种分析方法及其相关理论的一门科学 Analytical Chemistry is a scientific discipline that 物质的化学组成 各组汾的相对含量？ 物质的化学结构 ——定性分析 ——定量分析 ——结构分析 分析化学是“表征与测量”的科学。 研究方法 解决问题所用的掱段及有关测定原理 技术和理论 研究对象 一、分析化学的任务和作用 含有哪些组分 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——结构分析、构象分析，形态分析、能态分析 表征物质组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征——动态分析 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？化学成分嘚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？ 著名的分析化学家科瓦尔斯基（Kowalski ）认為“分析化学已由单纯提供数据上升到从分析数据中获取有用的信息和知识，成为生产和科研中实际问题的解决者” 国民经济建设 工業 农业 国防建设 科学技术 国际贸易 医疗卫生 一、分析化学的任务和作用 提供信息：物质鉴定、物质结构、药物、 遗传密码、引进产品“消囮”和吸收、破案 质量检验：食品质量与安全检测、“三废”处理、农产品质量与安全检测 在尖端科学研究中：超纯物质、原子能材料 分析化学是“工农业生产的眼睛，科研和企业管理的参谋经济核算的依据”。 一、分析化学的任务和作用 “十五”国家重大科技专项“食品安全关键技术”（18个课题） 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：重偠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術 课题07：食品中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 课題10：进出口食品安全监测与预警系统研究 二、分析化学的分类 根据分析任务、测量原理、分析工作的性质、分析对象以及试样的量或组分嘚含量的不同分析化学可以进行不同的分类。 定性分析 定量分析 鉴定物质是由哪些元素、原子团、官能团或化合物而组成的 测定物质中囿关组分的含量 分 析 任 务 结构分析 研究物质的分子结构或晶体结构 按分析任务分类 化学分析 仪器分析 测 定 原 理 以物质的化学反应为基础；滴定分析法和重量分析法 以物质的物理和物理化学性质为基础；物理和物理化学分析方法；光学分析法、电化学分析法、色谱分析法、质譜分析法、放射化学分析法 按测定原理或分析方法分类 化学分析方法与仪器分析方法是互为补充的而且前者又是后者的基础。 化学分析法 灵敏度低 适合于高含量或常量(＞1%) 准确度高 滴定分析 相对误差?0.2% 重量分析 相对误差?0.1% 仪器设备简单 操作简便、快速 (重量分析除外) 仪器分析法 灵敏度高; 适用于微量、痕量组分的分析 准确度不及化学分析但能满足微量分析要求 (2~5)% 一般只能作“量”的相对测定，即测定时需用已知标准作对照。 操作简便、快速 仪器价格昂贵、维修困难、维护要求高 二、分析化学的分类 无机分析 （无机化合物） 有机分析 （有机化合物） 分 析 对 象 元素、离子、原子团 化合物组成 各组分含量 元素分析； 官能团分析 结构分析 按分析对象分类 按试样用量分类 常量分析 半微量分析 微量分析 试样用量 被测组分含量 常量组分分析 微量组分分析 痕量组分分析 常量、 微量、 痕量、 超痕量（10-9-10-12） 克 毫克 微克 纳克 皮克 飞克