第一章绪论《分析化学》教学同步课件（化学工业出版社）

分析化学 绪 论 分析化学的任务 分析化学是研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及相关理论的一门学科。 分析化学的主要任务是采用各种方法和手段，获取分析数据，确定物质体系的化学组成，测定其中有关成分的含量和鉴定体系中物质的结构和形态，解决关于物 质体系构成及其性质的问题。 分析化学的作用 分析化学：作为化学学科的一个重要分支，对化学学科本身的发展有突出的贡献。 化学科学中元素的发现，相对原子质量的测定，元素周期律的建立，许多化学定理、理论的发现和确证都 离不开分析化学。 "人类有科技就有化学，化学从分析化学开始"。 在科学技术方面，分析化学的作用已远远超出化学领域，在生命科学、材料科学、环境科学、 能源科学等众多领域的研究中，都需要知道物质的组成、含量、结构和形态等各种信息。 例如，高新技术产品对材料的要求，不仅需要掌握其痕量杂质元素组成的变化，而且要了解元素及其形态的空间分布。 更为突出的事例是，20世纪末人类基因测序工程被认为是一项类似人类登月的伟大工程，当该工程面临困难而进展缓慢时，是分析化学家对毛细管电泳分析方法的重大革新，才使这项伟大的工程得以提前完成，从而揭开了后基因时代的序幕。可以认为分析化学实 际上已成为"从事科学研究的科学"。 在经济建设方面，分析化学的应用非常广泛。在农业方面，土壤的成分和性质的研究，化肥、农药的分析及农作物生长过程的研究，都要用到分析化学的理论、技术和方法。 在工业领域，资源的勘探、工业原料的选择、工业流程的控制、生产成品的检验以及三废处理和综合利用都需要分析化学提供各种数据和信息。分析化学已在工农业生产和环境保护等各领域的质量控制系统的建立方面作出了重大贡献。 在医药卫生和食品安全方面，临床检验和诊断、病理机制研究、药品质量全面控制、中草药有效成分的分离和测定、药物代谢和药物动力学研究、药物制剂的稳定性、生物利用度和生物等效性研究、食品中的非法添加和污染物检测都离不开分析化学。 1999年，比利时发生的食品二噁英污染事件，正是分析化学家发现了毒性饲料中的二噁英。 总之，分析化学与很多学科息息相关，其应用范围涉及经济和社会发展的各个方面。当代 科学技术和经济建设及社会发展向分析化学提出了严峻的挑战，也为分析化学的发展创造了良好的机遇，拓展了分析化学的研究领域。 分析方法的分类 分析化学的方法可根据分析任务(目的)、分析对象、测定原理、操作方法和试样用量的不同进行分类。 1. 按照分析任务分类：定性分析、定量分析、结构分析和形态分析 定性分析的任务是鉴定试样由哪些元素、离子、基团或化合物组成，即确定物质的组成； 定量分析的任务是测定试样中某一或某些组分的量，有时是测定所有组分，即全分析； 结构分析的任务是研究物质的分子结构或晶体结构； 形态分析的任务是研究物质的价态、晶态、结合态等存在状态及其含量。 一般情况下，需先进行定性分析，弄清试样是什么，而后进行定量分析。 在试样的成分已知时，可以直接进行定量分析。 对于结构未知的化合物，需首先进行结构分析，确定化合物的分子结构。 随着现代分析技术尤其是联用技术和计算机、信息学的发展，常可同时进行定性、定量和结构分析。 2. 按照分析对象分类：无机分析和有机分析 无机分析的对象是无机物，由于组成无机物的元素多种多样，因此在无机分析中要求鉴定试样是由哪些元素、离 子、原子团或化合物组成，以及各组分的相对含量。 有机分析的对象是有机物。虽然组成有机物的元素种类并不多，主要是碳、氢、氧、氮、硫和卤素等，但有机物的化学结构却 很复杂，化合物的种类有数百万之多，因此，有机分析不仅需要元素分析，更 重要的是进行基团分析和结构分析。 按照被分析的对象或者试样，还可将分析方法进一步分类。 例如分析对象为食品则称为食品分析，还有水分析、岩石分析、钢铁分析等。 此外，根据研究的领域，还可将分析方法分类为药物分析、环境分析和临床分析等。 3. 按照分析化学的测定原理分类：化学分析和仪器分析 化学分析是利用物质的化学反应及其计量关系确定被测物质的组成及其含量的分析方法，是分析化学的基础，又称为经典分析法。被分析的物质称为试样(或样品)，与试样起反应的物质称为试剂。试剂与试样所发生的化学变化称为分析化学反应。 根据分析化学反应的现象和特征鉴定物质的化学成分，称为化学定性分析；根据分析化学反应中试样和试剂的用量，测定物质中各组分的相对含量，称为化学定量分析。 化学定量分析又分为重量分析和滴定分析或容量分析。 化学分析所用仪器简单，结果准确，因而应用范围广泛。但只适用于常量组分的分析，且灵敏度较低，分析速度较慢。 仪器分析是以物质的物理或物理化学性质为基础，使用较特殊仪器进行分析的方法。 根据物质的某种物理性质，如相对密度、相变温度、折射率、旋光度及光