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第3章-定量分析基础

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1、2022-5-271第三章 定量分析基础2022-5-272第三章 定量分析基础2022-5-273第三章 定量分析基础 学习要求学习要求2022-5-274第三章 定量分析基础2022-5-275第三章 定量分析基础 2020世纪分析化学的三次大变革世纪分析化学的三次大变革 四大平衡理论:四大平衡理论:从技术发展成科学从技术发展成科学 物理与电子学的发展: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从经典分析化学发展为现代分析化学 计算机应用:计算机应用:使分析化学向一门信息科学转化使分析化学向一门信息科学转化1仪器化、自动化仪器化、自动化 获得高灵敏度、高选择性的分析方法和结果。获

2、得高灵敏度、高选择性的分析方法和结果。 2各种方法联用各种方法联用 GC-MS HPLC-MS GC-FTIR等联用等联用 3改善预处理方法改善预处理方法 更简单、更方便。更简单、更方便。2022-5-276第三章 定量分析基础2022-5-277第三章 定量分析基础2022-5-278第三章 定量分析基础2022-5-279第三章 定量分析基础方法方法试样质量试样质量试液体积试液体积常量分析常量分析0.1g10ml 1%半微量分析半微量分析0.10.01g101ml微量分析微量分析100.1mg10.01ml0.011%超微量分析超微量分析0.1mg0.01ml 0.01%根据试样量或被测组

3、分含量分类根据试样量或被测组分含量分类 2022-5-2710第三章 定量分析基础化学分析化学分析 Chemical analysisChemical analysis以化学反应为基础的方法,常量分析,准确度高。以化学反应为基础的方法,常量分析,准确度高。 重量分析法重量分析法测物质的绝对值测物质的绝对值 滴定分析法滴定分析法测物质的相对量(容量分析法)测物质的相对量(容量分析法) 仪器分析仪器分析 Instrumental analysisInstrumental analysis 以被测物质的物理及物理化学性质为基础的分析方法,以被测物质的物理及物理化学性质为基础的分析方法,微量分析,快速

4、灵敏,相对误差较大,绝对误差不大。微量分析,快速灵敏,相对误差较大,绝对误差不大。光分析法,电分析法,色谱分析法,其他分析法光分析法,电分析法,色谱分析法,其他分析法2022-5-2711第三章 定量分析基础紫外可见分光光度仪紫外可见分光光度仪红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪2022-5-2712第三章 定量分析基础2022-5-2713第三章 定量分析基础气相色谱仪气相色谱仪液相色谱仪液相色谱仪2022-5-2714第三章 定量分析基础液质联用仪液质联用仪2022-5-2715第三章 定量分析基础2022-5-2716第三章 定量分析基础pg10ng10g10mg10

5、1g12963sBBmmw样品质量被测物质量2022-5-2717第三章 定量分析基础液体样品液体样品 通常以物质的量浓度表示(通常以物质的量浓度表示(mol L 1)微量组分 mgL1、gL1、gmL1、ngmL1、气体样品气体样品g m 3 , mg m 3 VncBB2022-5-2718第三章 定量分析基础真值(真值(xT)某一物理量本身具有的客观存在的真实某一物理量本身具有的客观存在的真实数值。(除理论真值、计量学约定真值和相对真值外数值。(除理论真值、计量学约定真值和相对真值外通常未知)通常未知)平均值平均值n 次测量数据的算术平均值次测量数据的算术平均值12311nniixxxx

6、Xxnn2022-5-2719第三章 定量分析基础 E=1.6380 1.6381 = 0.0001(g) E=0.1637 0.1638 = 0.0001(g)%006. 0%1006381. 10001. 0rE%06. 0%1001638. 00001. 0rE2022-5-2720第三章 定量分析基础精密度(精密度(precision)多次重复测定某一量时所得测量多次重复测定某一量时所得测量值的离散程度,常以偏差和相对偏差值的离散程度,常以偏差和相对偏差(deviation)来表示。来表示。也称为再现性或重复性。也称为再现性或重复性。再现性再现性(reproducibility)不同分

7、析工作者在不同条件下所不同分析工作者在不同条件下所得数据的精密度。得数据的精密度。重复性重复性(repeatability) 同一分析工作者在同样条件下同一分析工作者在同样条件下所得数据的精密度。所得数据的精密度。2022-5-2721第三章 定量分析基础 准确度与精密度的关系准确度与精密度的关系36.00 36.50 37.00 37.50 38.00测量点测量点平均值平均值真值真值DCBA表观准确度高,精密度低表观准确度高,精密度低准确度高,精密度高准确度高,精密度高准确度低,精密度高准确度低,精密度高准确度低,精密度低准确度低,精密度低(不可靠)(不可靠)2022-5-2722第三章 定

8、量分析基础(1 1)精密度与准确度都很高。)精密度与准确度都很高。(2 2)精度很高,但准确度不高)精度很高,但准确度不高(3 3)精度不高,准确度也不高。)精度不高,准确度也不高。2022-5-2723第三章 定量分析基础2022-5-2724第三章 定量分析基础标准正态分布曲线: 以总体平均值为原点,标准偏差为横座标单位的曲线。x = (即误差为零)时y值最大: 大多数测量值集中在算术平均值附近; 小误差出现的概率大而大误差出现的概率小; 曲线以x = 的直线呈轴对称分布,即正、负误差出现概率相等。 x测定值真实值2022-5-2725第三章 定量分析基础系统误差与随机误差的比较系统误差与

9、随机误差的比较系统误差系统误差随机误差随机误差产生原因产生原因固定因素,有时不存在固定因素,有时不存在不定因素,总是存在不定因素,总是存在分类分类方法误差、仪器与试剂方法误差、仪器与试剂误差、主观误差误差、主观误差环境的变化因素、主环境的变化因素、主观的变化因素等观的变化因素等性质性质重现性、单向性(或周重现性、单向性(或周期性)、可测性期性)、可测性服从概率统计规律、服从概率统计规律、不可测性不可测性影响影响准确度准确度精密度精密度消除或减消除或减小的方法小的方法校正校正增加测定的次数增加测定的次数2022-5-2726第三章 定量分析基础1选择合适的分析方法 根据待测组分的含量、性质、试样

10、的组成及对准确度的要求;2减少测量误差 控制取样量:天平称量取样0.2g以上,滴定剂体积大于20ml。3增加平行测定次数,减小偶然误差 分析化学通常要求在35次。4.消除系统误差2022-5-2727第三章 定量分析基础对照试验:采用标准样比对法或加入回收法、选择标准方法、相互校验(内检、外检等)等方法对照。空白试验:不加试样但完全照测定方法进行操作的试验,消除由干扰杂质或溶剂对器皿腐蚀等所产生的系统误差。空白值,需扣除。空白值过大,则需提纯试剂或换容器。仪器校准:消除因仪器不准引起的系统误差。 主要校准砝码、容量瓶、移液管,以及容量瓶与移液管的配套校准。分析结果校正:主要校正在分析过程中产生

11、的系统误差。如:重量法测水泥熟料中SiO2 含量,用分光光度法测定滤液中的硅,消除由于沉淀的溶解损失而造成的系统误差。2022-5-2728第三章 定量分析基础1称取一定量无水碳酸钠溶解后定容于250 mL容量瓶中,量取25 mL用以标定盐酸, 容量瓶和移液管采取的校准方法是 : ( ) A . 容量瓶绝对校准 B. 容量瓶和移液管相对校准 C. 移液管绝对校准 D. 不用校准2重量分析中沉淀的溶解损失所属误差是 ( ) A. 过失误差 B. 操作误差 C. 系统误差 D. 随机误差练习题练习题BC2022-5-2729第三章 定量分析基础B2022-5-2730第三章 定量分析基础步骤: 1

12、. 对于偏差较大的可疑数据按Q检验法进行检验,决定其取舍; 2. 计算出数据的平均值、偏差、平均偏差与标准偏差等; 3. 按要求的置信度求出平均值的置信区间。2022-5-2731第三章 定量分析基础minmaxxxRnxxixxdiinxxdnii1%100 xddr2022-5-2732第三章 定量分析基础 两组平均偏差相同,而实际上B数据中出现二个较大偏差(+0.91,-0.69),测定结果精密度较差。为了反映这些差别,引入标准偏差S (standard deviation)。A、B二组数据,求得各次测定的绝对偏差分别为: dA:+0.15,+0.39,0.00,0.28,+0.19,0

13、.29,+0.20,0.22,0.38,+0.30 n = 10, = 0.24 极差R= 0.77 dB:0.10,0.19,+0.91*,0.00,+0.12,+0.11,0.00,+0.10,-0.69*,0.18 n = 10, = 0.24 极差R= 1.60AdBd2022-5-2733第三章 定量分析基础nxi2)(标准偏差标准偏差1)(2nxxsi无限次测量,对总体平均值的离散无限次测量,对总体平均值的离散有限次测量对平均值的离散有限次测量对平均值的离散xsCV 2022-5-2734第三章 定量分析基础2022-5-2735第三章 定量分析基础置信区间:置信区间:以测定结果为

14、中心,包含以测定结果为中心,包含 值在内的可靠性值在内的可靠性 范围范围。置信度:置信度: 真实值落在这一范围的概率。真实值落在这一范围的概率。 有限次测量的置信区间为 式中:s为标准偏差;n为测定次数; t为在选定的某一置信度下的概率系数; 在一定置信度下,增加平行测定次数可使置信区间缩小,说明测量的平均值越接近总体平均值。ntsx 2022-5-2736第三章 定量分析基础解:解:首先求得首先求得 平均值为平均值为15.40%, s=0.0385, 当当n = 5,置信度为,置信度为95%时,查表得到时,查表得到 t = 2.78 若置信度为若置信度为99%,则,则t = 4.60,2.7

15、8 0.038515.4015.400.048%5%079. 040.15说明:总体平均值说明:总体平均值 落在落在15.40 0.079 %的区间内的可能性的区间内的可能性 是是99%。2022-5-2737第三章 定量分析基础2022-5-2738第三章 定量分析基础(1 1)将测量的数据按大小顺序排列。)将测量的数据按大小顺序排列。nxxxx.,321(2)计算测定值的极差)计算测定值的极差R 。(3)计算可疑值与相邻值之差(应取绝对值)计算可疑值与相邻值之差(应取绝对值)d。(4)计算)计算Q 值:值:RdQ计算(5 5)比较:)比较:表计算QQ舍弃。舍弃。舍弃商舍弃商Q值值测定次数n

16、345678910Q 0.900.940.760.640.560.510.470.440.41Q 0.950.970.840.730.640.590.540.510.492022-5-2739第三章 定量分析基础54. 0)38.7990.79()62.7990.79(Q79.58 79.45 79.47 79.50 79.62 78.3879.50%6x2022-5-2740第三章 定量分析基础0.08 0.05 0.03 0.12 0.120.076d222220.080.050.030.120.120.096 1S07. 050.79609. 0015. 250.792022-5-274

17、1第三章 定量分析基础有效数字位数2022-5-2742第三章 定量分析基础+几项规定几项规定2022-5-2743第三章 定量分析基础四舍六入五成双2022-5-2744第三章 定量分析基础有效位数以绝绝对误差最大的数为准,( 在运算过程中,有效数字的位数可暂时多保留一位,得到最后结果时再定位。2022-5-2745第三章 定量分析基础若某数字有效的首位数字若某数字有效的首位数字8,则该有效数字的位数可多,则该有效数字的位数可多计算一位。如计算一位。如8.58可视为可视为4位有效数字。位有效数字。数据的数据的第一位数大于等于第一位数大于等于8的,可多计一位有效数字,的,可多计一位有效数字,

18、如:如: 9.45104, 95.2%, 8.652022-5-2746第三章 定量分析基础滴定分析法滴定分析法 将一种已知准确浓度的试剂溶液(即标准溶液)滴加到被测物质的溶液中或反向滴加,根据所消耗的试剂量按化学计量关系来确定被测物质的量。名词:名词: 滴定、化学计量点、终点、指示剂、滴定误差2022-5-2747第三章 定量分析基础2022-5-2748第三章 定量分析基础对化学反应的要求对化学反应的要求2022-5-2749第三章 定量分析基础直接滴定法直接滴定法例例: NaOH 滴定滴定 HCl Zn 标定标定 EDTA返滴定法返滴定法例例: 配位滴定法测定配位滴定法测定Al(过量)E

19、DTAEDTAAlAlEDTA3Zn2+ZnEDTAZnEDTAAlnnn间接滴定法间接滴定法例:例:KMnO4 法测定法测定 Ca2KMnO422H422422COOCHOCaCOCCa44242KMnOOCa25nnnC2022-5-2750第三章 定量分析基础2Ag+ + Ni(CN)42 2Ag(CN)2 + Ni2+此反应进行得很完全,置换出的Ni2+可用EDTA直接滴定,从而求出Ag+的含量。置换滴定法例: Ag+与EDTA形成的配合物稳定性较小,不能用EDTA直接滴定Ag+。若加过量的Ni(CN)42-于含Ag+的试液中,则发生如下置换反应: 2022-5-2751第三章 定量分

20、析基础2022-5-2752第三章 定量分析基础标准溶液的配制标准溶液的配制 直接配制法直接配制法间接配制法间接配制法称取基准物质称取基准物质溶解溶解定容定容称取物质称取物质配制成适配制成适宜浓度宜浓度准确准确浓度浓度标定标定如:如:0.1000mol L 1Na2CO3标准溶液的配制。标准溶液的配制。如:如: 0.1000mol L 1NaOH标准溶液的配制标准溶液的配制2022-5-2753第三章 定量分析基础1)SOH2(B21B2B1)SOH21(1)SOH(Lmol05. 0221Lmol2 . 0Lmol1 . 0424242cccccc即2022-5-2754第三章 定量分析基础

21、滴定度滴定度(/)T/ 与与 cB 的关系的关系例:例: T (Fe/ K2Cr2O7) = 1.00 % / mL 指每指每mL K2Cr2O7相相当于当于Fe的百分含量为的百分含量为1.00 %。例:例: T ( Fe/ K2Cr2O7) = 1.00 g / mL 指每指每mL K2Cr2O7相相当于当于1.00 g 的的Fe 。1000ABA/BMcbaT(g / mL,%/mL)DCBAdcba2022-5-2755第三章 定量分析基础依据:依据:化学计量点:化学计量点:标准溶液浓度的计算标准溶液浓度的计算:baVcVcnnBBAABAABBAbVVacc2022-5-2756第三章 定量分析基础 分析结果的计算分析结果的计算mMVcbammwABBAA


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