第一节 分析化学概论
分析化学是研究和获得物质的化学组成和结构的重要信息的学科。它是化学学科的重要分支。分析化学几乎与国民经济的所有部门都有重要关系,在生产和科研工作中有着十分重要的意义。在工业生产中,通过对原料、中间体和产品质量进行分析,可以控制生产流程,改进生产技术,提高产品质量;在农业、林业、牧业方面,土壤肥力的测定,水质的化验,农药残留的分析,污染状况的检测,肥料、农药、饲料和农产品品质的评定,畜禽的科学饲养和临床诊断等,都广泛地用到分析化学的理论和技术。因而,分析化学是学习专业知识的重要基础。许多专业基础课和专业课,如植物生理学、土壤学、肥料学、动物生理生化、饲料分析、植物保护等课程的学习,都要涉及分析化学的理论知识和实验技术。在科学研究中,分析化学是不可缺少的工具。因此,必须重视分析化学的学习。
分析化学是一门实践性很强的学科,必须在理论联系实践的基础上加强基本实验技术的培养训练,自觉养成严谨的科学态度和良好的工作习惯。
一、分析方法的分类
根据分析的目的和任务、分析对象、分析试样的用量、测定原理等的不同,分析方法可以有如下几种分类。
(1)根据分析的目的和任务不同分析方法可分为:结构分析、定性分析和定量分析。
结构分析是研究物质的分子结构和晶体结构;定性分析是鉴定试样有哪些元素、原子、原子团、官能团或化合物组成的;定量分析是测定试样中有关组分的含量。
(2)根据分析对象的化学属性不同分析方法分为:无机分析和有机分析。
无机分析是以无机物为分析对象的;有机分析的分析对象是有机物。
(3)根据分析时所需试样的用量不同分析方法分为:常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析,各种分析方法的试样用量见表4-1。
表4-1 各种分析方法的试样用量
(4)根据被分析组分在试样中的相对含量不同分析方法分为:常量组分分析、微量组分分析和痕量组分分析,各种分析方法的试样相对含量见表4-2。
表4-2 各种分析方法的试样相对含量
(5)根据分析时所依据的物质的性质不同分析方法分为:化学分析和仪器分析。
①化学分析法 以物质所发生的化学反应为基础的分析方法。主要有重量分析法和滴定分析法。
重量分析法是通过化学反应及一系列操作步骤,使待测组分分离出来或转化为另一种化合物,再通过称量而求得待测组分的含量。
滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液,通过滴定管滴加到待测物质溶液中,直到所加试剂恰好与待测组分按化学计量关系定量反应为止。根据滴加试剂的体积和浓度,计算待测组分的含量。
②仪器分析法 以物质的物理性质和物理化学性质为基础的分析方法。曾称为物理化学分析法。这类分析方法需要用较特殊的仪器,故称仪器分析法。根据测定原理的不同,仪器分析法一般分为以下几大类:光学分析法(如吸收光谱分析法,发射光谱分析法,荧光分析法等)、电化学分析法(如电位分析法,电解和库仑分析法,伏安和极谱法等)、色谱分析法(如液相色谱法,气相色谱法等)和其他仪器分析法(如质谱法,放射性滴定法,活化分析法等)。
仪器分析法具有快速、操作简便、灵敏度高的特点,适用于微量和痕量组分的测量。
随着科学技术的快速发展,使仪器分析不断得到革新和发展,在不断发展各种新的分析仪器的同时,又开拓了多种仪器联合使用的联机分析法。仪器分析正向自动化、数字化、计算机化和遥测的方向发展。仪器分析已成为分析工作的重要手段。化学分析历史悠久,是分析化学的基础,尤其是滴定分析,操作简便,快速,所需设备简单,且具有足够的准确度。因而,它仍是一类具有很大实用价值的分析方法。
二、定量分析的一般程序
定量分析的任务是确定样品中有关组分的含量,完成一项定量分析任务,一般要经过以下步骤。
(1)取样 所谓样品或试样是指分析工作中被采用来进行分析的体系,它可以是固体、液体或气体。分析化学对试样的基本要求是其在组成和含量上具有一定的代表性,能代表一定的总体。合理的取样是分析结果是否准确可靠的基础,取有代表性的样品必须采用特定的方法和程序。一般来说要多点取样(指不同部位、深度),然后将各点的样品粉碎之后混合均匀,再从混合均匀的样品中取少量物质作为试样进行分析。
(2)试样的分解 定量分析一般用湿法分析,即将试样分解后转入溶液中,然后进行测定。分解试样的方法很多,主要有酸溶法、碱溶法和熔融法,操作时可根据试样的性质和分析的要求选用适当的分解方法。
(3)测定 根据分析要求以及样品的性质选取合适的分析方法进行测定。
(4)数据处理 根据测定的有关数据计算出组分的含量, 并对分析结果的可靠性进行分析,最后得出结论。