第1章概无论1.1分析化学的定义·任务和作用分析化学(analyticalchemistry)是发展和应用各种理论、方法、仪器和策略以获取有关物质在相对时空内的组成和性质的信息的门科学1-2],又被称为分析科学。分析化学是最早发展起来的化学分支学科,并且在早期化学的发展中一直处丁前沿和重要地位,被称为“现代化学之母”。我国化学界前辈徐寿先生(1818--1884)曾对分析化学学科给予很高评价。他说:“考质求数之学,乃格物之大端,而为化学之极致也”。所谓考质,即定性分析;所谓求数,即定量分析。可见分析化学是一门极其重要的、应用广泛的、理论与实际紧密结合的基础学科。分析化学与化学、物理学、生命科学、信息科学、材料科学、环境科学、能源科学、地球与空间科学等都有密切的联系,且相互交叉和渗透,因而有分析科学的称谓,并不过分。分析化学在国民经济的发展、国防力量的壮大、科学技术的进步和自然资源的开发等各方面的作用是举足轻重的。例如,从丁业原料的选择、工艺流程条件的控制直至成品质量检测,资源勘探、环境监测、海洋调查、武器和新型材料的研制以及医药、食品的质量分析和突发公共卫生事件的处理等分析化学都发挥重要作用。分析化学不仅是科学技术的眼睛,用于发现问题,而且参与实际问题的解决。分析化学是高等学校化学、应用化学、材料科学、生命科学、环境科学、医学、药学、农学、地学等专业的重要基础课之一。通过本课程的学习,学生可以掌握分析化学的基本理论、基础知识和实验方法,培养严谨的科学态度、踏实细致的作风、实事求是的科学道德和初步从事科学研究的技能,提高其综合素质和创新能力。[11Kaller R,Mermet J M,Otto M,et al,Analytical Chemistry.Wiley-VCH,1998.[2”同上。李克安,金钦汉译,分析化学.北京,北京大学出版社,2001
筑1等设论21. 2 分析方法的分类与选择根据分析要求、分析对象、测定原理、试样用量与待测成分含量的不同及工作性质等,分析方法可分为许多种类。1.2.1定性分析、定量分析和结构分析定性分析(qualitativeanalysis)的任务是鉴定物质油哪些元素、原子团或化合物所组成,定量分析(quantitativeanalysis)的任务是测定物质中有关成分的鑫量:结构分析(structureanalysis)的任务是研究物质的分子结构、晶体结构或综合形态。.1.2.2化学分析和仪器分析以物质的化学反应及其计量关系为基础的分析方法称为化学分析法(chemicalanalysis)。化学分析是分析化学的基础,又称经典分析法,主要有重量分析(gravimetry)(称重分析)法和滴定分析(titrimetry)(容量分析)法等。重量分析法和滴定分析法主要用于高含量和中含量组分(又称常量组分,即待测组分的质量分数在1%以上)的测定。重量分析法的准确度很高,至今还是一些组分测定的标准方法,但其操作繁琐,分析速度较慢。滴定分析法操作简便,条件易于控制,省时快速且测定结果的准确度高(相对误差约为士0.2%),是重要的例行分析方法。以物质的物理性质和物理化学性质为基础的分析方法称为物理分析法(physicalanalysis)和物理化学分析法(physicochemical&nalysis)。这类方法通过测量物质的物理或物理化学参数来进行,需要较特殊的仪器,通常称为仪器分析,是本系列教材下册的内容。化学分析和仪器分析是分析化学的两大分支,两者互为补充且前者是后者的基础之一。化学分析仍有重要的应用价值,不可忽视。1.2.3无机分析和有机分析无机分析(inorganicanalysis)的对象是无机物质,有机分析(organicanalysis)的对象是有机物质。两者分析对象不同,对分析的要求和使用的方法多有不同。针对不同的分析对象,还可以进一步分类,如冶金分析、地质分析、环境分析,药物分析、材料分析和生物分析等
31.2.4常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析根据分析过程中所需试样量的多少,可分类如表1.1。表1.1基于试样用量的分析方法的分类分析方法试样用量/mg试液体积/mL>100常分析(meso)>10半微量分析(semimicro)10~1001~10微量分析(micro)0.1~100.01~1超微量分析(ultramicro)<0.1<0.01根据试样中被分析的组分在试样中的相对含量的高低可分类为常量组分(major,>1%)分析、微量组分(micro,0.01%~1%)分析,痕量组分(trace,<0.01%)分析和超痕量组分(uitratrace,约0.0001%)分析。1.2.5例行分析和仲裁分析一般分析实验室对日常生产流程中的产品质量指标进行检查控制的分析称为例行分析(routineanaiysis)。不同企业部门间对产品质量和分析结果有争议时,请权威的分析测试部门进行裁判的分析称为仲裁分析(arbitralanalysis)。1.2.6分析方法的选择对分析方法的选择通常应考虑以下几方面:a.测定的具体要求,待测组分及其含量范围,欲测组分的性质b,获取共存组分的信息并考虑共存组分对测定的影响,拟定合适的分离富集方法,以提高分析方法的选择性;C.对测定准确度、灵敏度的要求与对策;d.现有条件、测定成本及完成测定的时间要求等。综合考虑、评价各种分析方法的灵敏度、检出限、选择性、标准偏差、置信概率等因素,再查阅有关文献,拟定有关方案并进行条件试验,借助标准样检测方法的实际准确度与精密度,再进行试样的分析并对分析结果进行统计处理。1.3分析化学发展简史与发展趋势分析化学有悠久的历史,在科学史上,分析化学曾经是研究化学的开路先
个4锋,它对元素的发现、相对原子质量的测定、定比定律、倍比定律等化学基本定律的确立、矿产资源的勘察利用等,都曾作出重要贡献。一般认为,分析化学学科的发展经历了三次巨大的变革。第一次在20世纪初,由于物理化学溶液理论的发展,为分析化学提供了理论基础,使分析化学由一种技术发展为门科学。第二次变革发生在20世纪中叶,物理学和电子学的发展,促进了各种仪器分析方法的发展,改变了经典分析化学以化学分析为主的局面。20世纪70年代以来,计算机科学、生命科学、环境科学、新材料科学等发展的需要,基础理论及测试手段的完善,促使分析化学进入第三次变革时期。由子现代分析化学完全可能为各种物质提供组成、含量、结构、分布、形态等等全面的信息,使得微区分析、薄层分析、无损分析、瞬时分析以及在线(on一line)、实时(real一time)甚至是活体内(invivo)原位分析新方法应运而生。今后,分析化学将主要在生物、医学、药物、环境、能源、材料、安全等前沿领域,继续沿着高灵敏度(达分子级、原子级水平)、高选择性(复杂体系)、准确、快速、简便、经济、分析仪器自动化、数字化、计算机化和信息化的纵深方向发展,以解决更多、更新、更复杂的课题。在不断发展变化的大干世界中,分析化学将进一步发挥重要作用。1.+分析化学参考文献分析化学参考文献的种类和形式多样,如丛书、大全、手册、教材、期刊、论文、政府出版物以及专利等,又有因特网,真可谓数量庞大、增长迅速。作为一位分析化学工作者应能通过多种途径和媒体,如纸质媒体和电子媒体,查阅有关的分析化学文献资料。1.4.1丛书、大全和手册[1]·高小霞.分析化学丛书.北京:科学出版社、(1986年开始出版,全书六卷29册)[2] Kolthoff I M, Elving P J. Treatise on Analytical Chemistry.NewYork:JohnWiley&Sons.(1959年起,全书分三部分共34卷.1978年第2版)[3] Cooper D, et. al. Analytical Chemistry by Open Learing. London:Wiley&Sons,1987.(全书共29卷)[4J Meites L, Handbook of Analytical Chemistry.NewYork:McGrawHill,1963-[5]杭州大学化学系分析化学教研室.分析化学手册.第2版.北京:化学工业出版社,1997
5[6]R C Weast.CRC Handbook of Chemistry &Physics.66th ed.CRCPress,1986.1.4.2参考书1武汉大学,分析化学.第4版,北京:高等教育出版社,2000[2]彭崇慧,冯建章,张锡瑜等.定量化学分析简明教程.第2版.北京:北京大学出版社,1997.[3]华中师范大学,东北师范大学,陕西师范大学,北京师范大学分析化学,第3版.北京:高等教育出版社,2001[4]湖南大学化学化工学院组,分析化学.北京:科学出版社,2001.E5J Skoog DA,West DW,Holler FJ.Fundamentals of Analytical Chemistry.7th ed. Harcourt College Publisher,1996.[6J David Harvey.Modern Analytical Chemistry.McGraw-Hill,2000[7] Kellner R,Mermet J M,Otto M,et.al, Analytical Chemistry.Wein-heim:Wiley-VCH,1998.[(中译本)李克安,金钦汉译.北京:北京大学出版社,2001.7[8]武汉大学化学系.仪器分析.北京:高等教育出版社,2001.[9] Harris D C. Quantitative Chemical Analysis, 6th ed. Freeman,2003.[10JChristian GaryD.Analytical Chemistry.6th ed.Wiley,2004.1.4.3杂志(部分期刊附有网站)[1]分析化学,中国化学会主办。1973年创刊.(http://www.ciac.jl.cn/fxhx)[2]分析测试学报,中国分析测试学会主办,1982年创刊[3]分析试验室,中国有色金属学会等主办,1982年创刊.[4]药物分析杂志,中国药学会主办.1981年创刊.(http://ywfxzz、peri-odicals.com,cn/default.html)[5]分析科学学报,武汉大学、北京大学、南京大学联合主办.1982年创刊,[6]TheAnalyst(英).1877年创刊.(http://www.rsc.org/is/journals/current/analyst/anlpuh.htm)[7]AnalyticalChemistry(美).1929年创刊.(http://pubs.acs,org/journals/ancham)[8]AnalyticalLetter(美).1967年创刊[9]AnalyticalAhstracts(英).1954年创刊[1o]Talanta(英).1958年创].(htip://www.sciencedirect.com/science/