《分析化學(xué)》是編者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗并結(jié)合當(dāng)前高等教育教學(xué)改革實際編寫而成。全書共十一章,以化學(xué)分析為主,介紹部分光度分析(分光光度法)的內(nèi)容。按照讀者的認(rèn)知規(guī)律,內(nèi)容安排如下:緒論、定量分析的一般步驟、定性分析、誤差及分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理、滴定分析、酸堿滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法、重量分析法和沉淀滴定法、可見分光光度法和分離與富集方法等。為了提高讀者的學(xué)習(xí)效率和分析解決問題的能力,每章附有思考題和習(xí)題。
《分析化學(xué)》可作為高等院校化學(xué)、化工、制藥、材料、環(huán)境、藥學(xué)、醫(yī)檢、食品、生物和冶金等專業(yè)的教材,也可作為從事與分析化學(xué)相關(guān)人員的參考書。
本書針對化學(xué)分析的邏輯順序?qū)⒎治龅囊话悴襟E安排在前半部分(第二章),并補(bǔ)充了絕大多數(shù)分析化學(xué)教材沒有的定性分析的內(nèi)容(第三章),在第四章誤差及分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理中增加了Excel在實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。
為適應(yīng)新形勢下分析化學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢和分析化學(xué)課程教學(xué)特點,結(jié)合國家和學(xué)校教材建設(shè)的“十三五”規(guī)劃,我們組織具有多年教學(xué)經(jīng)驗的教師團(tuán)隊,編寫這本《分析化學(xué)》教材。本教材可供化學(xué)、化工、制藥、材料、環(huán)境、藥學(xué)、醫(yī)檢、食品、生物和冶金等專業(yè)使用,并可供其他相關(guān)專業(yè)和相關(guān)科研人員、教師參考。
為了充分體現(xiàn)教材的先進(jìn)性、適用性和完整性,我們在總結(jié)現(xiàn)有大量相關(guān)教材的編寫體系和內(nèi)容的基礎(chǔ)上,對內(nèi)容進(jìn)行了增減和重新編排,對有關(guān)概念和理論進(jìn)行了深入淺出的提煉。本教材的主要特點在于:針對化學(xué)分析的邏輯順序?qū)⒎治龅囊话悴襟E提到內(nèi)容的前半部分(第2章),并補(bǔ)充了絕大多數(shù)分析化學(xué)教材中沒有的定性分析的內(nèi)容(第3章),在第4章誤差及分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理中增加了Excel在實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。
本書由時清亮和潘炳力任主編,吳峰敏和鄭英麗任副主編。第1章、第2章、第4章、第10章、第11章由吳峰敏編寫,第5章、第6章、第9章由鄭英麗編寫,第3章、第7章、第8章、附錄由潘炳力編寫,由時清亮通讀全文并審閱定稿。參與本書編寫、圖表整理、校對工作的還有魏風(fēng)軍、張春飛、趙菁、徐華、朱常寶、高振昊等。
本書在編寫過程中得到河南科技大學(xué)教材出版基金、河南省高等學(xué)校青年骨干教師培養(yǎng)計劃(2015GGJS-051)和河南省科技攻關(guān)計劃(162102310086)的支持,在此表示感謝。本書參考了同類教材和有關(guān)文獻(xiàn),在此對相關(guān)作者表示由衷的感謝。
由于編者的水平有限,書中難免有不當(dāng)之處,敬請讀者批評指正。
編者
2016年3月
時清亮,河南科技大學(xué)副教授,1982年至今承擔(dān)“分析化學(xué)”、“大學(xué)化學(xué)”的理論和實驗教學(xué)工作。
曾獲得河南省教學(xué)成果一等獎。
第1章緒論1
1.1分析化學(xué)的任務(wù)和作用1
1.1.1什么是分析化學(xué)1
1.1.2分析化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系1
1.1.3分析化學(xué)的作用1
1.2分析方法的分類2
1.2.1化學(xué)分析方法2
1.2.2儀器分析方法3
1.3分析化學(xué)的發(fā)展簡史3
1.4分析化學(xué)的發(fā)展3
1.4.1分析化學(xué)的發(fā)展趨勢4
1.4.2分析化學(xué)的研究熱點4
第2章定量分析的一般步驟5
2.1分析試樣的采取和制備5
2.1.1取樣的基本原則5
2.1.2取樣操作方法6
2.1.3濕存水的處理7
2.2試樣的分解7
2.2.1機(jī)物的分解8
2.2.2有機(jī)物的分解10
2.3測定方法的選擇11
2.4分析結(jié)果準(zhǔn)確度的保證和評價12
思考題與習(xí)題14
第3章定性分析15
3.1導(dǎo)言15
3.1.1反應(yīng)進(jìn)行的條件15
3.1.2鑒定方法的靈敏度和選擇性16
3.1.3空白試驗和對照試驗17
3.1.4系統(tǒng)分析和分別分析17
3.2陽離子分析18
3.2.1常見陽離子的分組18
3.2.2第一組陽離子的分析18
3.2.3第二組陽離子的分析20
3.2.4第三組陽離子的分析25
3.2.5第四組陽離子的分析29
3.2.6兩酸兩堿系統(tǒng)分組方案31
3.2.7陽離子Ⅰ~Ⅳ組H2S系統(tǒng)分析簡圖32
3.3陰離子分析32
3.3.1陰離子的分析特性32
3.3.2分析試液的制備33
3.3.3陰離子的初步試驗33
3.3.4陰離子的分別鑒定35
3.4定性分析的一般步驟37
3.4.1試樣的外表觀察和準(zhǔn)備37
3.4.2初步試驗37
3.4.3陽離子分析38
3.4.4陰離子分析38
3.4.5分析結(jié)果的判斷38
思考題與習(xí)題38
第4章誤差及分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理39
4.1定量分析中的誤差39
4.1.1準(zhǔn)確度與誤差39
4.1.2精密度與偏差40
4.1.3準(zhǔn)確度與精密度的關(guān)系41
4.1.4誤差的分類及減免誤差的方法42
4.1.5隨機(jī)誤差的分布服從正態(tài)分布43
4.1.6有限次測定中隨機(jī)誤差服從t分布44
4.1.7公差46
4.2分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理47
4.2.1可疑數(shù)據(jù)的取舍47
4.2.2顯著性檢驗49
4.3有效數(shù)字及其運算規(guī)則50
4.3.1有效數(shù)字的意義和位數(shù)51
4.3.2數(shù)字修約規(guī)則51
4.3.3數(shù)字運算規(guī)則52
4.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸分析53
4.5Excel在實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用54
思考題與習(xí)題58
第5章滴定分析60
5.1滴定分析概述60
5.2滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件60
5.2.1滴定分析法的分類60
5.2.2滴定反應(yīng)的條件61
5.2.3滴定方式61
5.3標(biāo)準(zhǔn)溶液62
5.4標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示方法62
5.4.1物質(zhì)的量濃度62
5.4.2滴定度63
5.5滴定分析結(jié)果的計算64
5.5.1被測組分的物質(zhì)的量nA與滴定劑的物質(zhì)的量nB的關(guān)系64
5.5.2被測組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算65
5.5.3計算示例66
思考題與習(xí)題68
第6章酸堿滴定法70
6.1酸堿平衡的理論基礎(chǔ)——酸堿質(zhì)子理論70
6.1.1酸堿定義70
6.1.2酸堿反應(yīng)71
6.1.3溶劑的質(zhì)子自遞反應(yīng)71
6.1.4酸堿解離平衡及相對強(qiáng)弱71
6.2不同pH溶液中酸堿存在形式的分布情況——分布曲線73
6.2.1一元酸73
6.2.2二元酸74
6.2.3三元酸74
6.3酸堿溶液pH的計算75
6.3.1質(zhì)子條件75
6.3.2一元弱酸(堿)溶液pH的計算77
6.3.3兩性物質(zhì)溶液pH的計算78
6.3.4其他酸堿溶液pH的計算80
6.4酸堿滴定終點的指示方法83
6.4.1指示劑法83
6.4.2電位滴定法86
6.5一元酸堿的滴定87
6.5.1強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸87
6.5.2強(qiáng)堿滴定弱酸89
6.5.3強(qiáng)酸滴定弱堿91
6.6多元酸、混合酸和多元堿的滴定92
6.6.1多元酸的滴定92
6.6.2混合酸的滴定94
6.6.3多元堿的滴定95
6.7酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定95
6.7.1酸標(biāo)準(zhǔn)溶液95
6.7.2堿標(biāo)準(zhǔn)溶液96
6.8酸堿滴定法的應(yīng)用和計算示例97
6.8.1應(yīng)用示例97
6.8.2計算示例100
6.9酸堿滴定法終點誤差102
6.9.1滴定強(qiáng)酸的終點誤差102
6.9.2滴定弱酸的終點誤差103
6.10非水溶液中的酸堿滴定104
6.10.1非水滴定中的溶劑104
6.10.2溶劑的性質(zhì)105
6.10.3拉平效應(yīng)和區(qū)分效應(yīng)105
6.10.4非水溶液滴定條件的選擇106
6.10.5非水滴定的應(yīng)用106
思考題與習(xí)題107
第7章配位滴定法112
7.1導(dǎo)言112
7.2乙二胺四乙酸的配合物及其穩(wěn)定性113
7.2.1乙二胺四乙酸的性質(zhì)113
7.2.2乙二胺四乙酸與金屬離子的配合物114
7.3影響乙二胺四乙酸配合物穩(wěn)定性的因素116
7.3.1乙二胺四乙酸的酸效應(yīng)116
7.3.2金屬離子的配位效應(yīng)117
7.3.3條件穩(wěn)定常數(shù)118
7.3.4配位滴定中適宜酸度范圍的選擇119
7.4配位滴定曲線121
7.5配位滴定的金屬指示劑122
7.5.1金屬指示劑122
7.5.2金屬指示劑的要求122
7.5.3常用的金屬指示劑123
7.6混合離子的配位滴定方法123
7.6.1控制溶液酸度124
7.6.2掩蔽和解蔽方法的運用126
7.6.3其他配位滴定方法128
7.7配位滴定的滴定方式128
7.7.1直接滴定129
7.7.2返滴定129
7.7.3置換滴定130
7.7.4間接滴定131
7.8終點誤差131
思考題與習(xí)題133
第8章氧化還原滴定法136
8.1氧化還原反應(yīng)平衡136
8.1.1標(biāo)準(zhǔn)電極電位與條件電極電位136
8.1.2條件電極電位的影響因素138
8.1.3氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度140
8.1.4氧化還原反應(yīng)的速率與影響因素141
8.2氧化還原滴定原理144
8.2.1氧化還原滴定曲線及終點的確定144
8.2.2試樣的預(yù)處理147
8.3高錳酸鉀法148
8.3.1高錳酸鉀法簡介148
8.3.2高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液149
8.3.3應(yīng)用示例150
8.4重鉻酸鉀法151
8.5碘量法152
8.5.1碘量法原理152
8.5.2標(biāo)準(zhǔn)溶液153
8.5.3碘量法的應(yīng)用154
8.6其他氧化還原滴定法156
8.6.1硫酸鈰法156
8.6.2溴酸鉀法156
8.6.3亞砷酸鈉-亞硝酸鈉法157
8.7氧化還原滴定有關(guān)計算158
思考題與習(xí)題161
第9章重量分析法和沉淀滴定法165
9.1重量分析概述165
9.1.1重量分析法的分類及特點165
9.1.2重量分析對沉淀形式和稱量形式的要求165
9.2沉淀的溶解度及其影響因素166
9.2.1沉淀平衡與溶度積166
9.2.2影響沉淀溶解度的因素166
9.3沉淀的類型和沉淀的形成168
9.3.1沉淀的類型168
9.3.2沉淀的形成168
9.4沉淀的純度169
9.4.1影響沉淀純度的主要因素169
9.4.2提高沉淀純度的措施171
9.5沉淀條件的選擇171
9.5.1晶形沉淀的沉淀條件171
9.5.2定形沉淀的沉淀條件172
9.5.3均相沉淀法173
9.6沉淀的過濾、洗滌、烘干與灼燒173
9.6.1沉淀的過濾與洗滌173
9.6.2沉淀的烘干與灼燒174
9.7重量分析的計算和應(yīng)用示例174
9.7.1重量分析結(jié)果的計算174
9.7.2應(yīng)用示例175
9.8沉淀滴定法概述176
9.9銀量法確定終點的方法176
9.9.1莫爾法176
9.9.2佛爾哈德法178
9.9.3法揚司法179
9.9.4電位滴定法180
思考題與習(xí)題180
第10章可見分光光度法182
10.1吸光光度法的基本原理183
10.1.1物質(zhì)對光的選擇性吸收183
10.1.2光的吸收基本定律——朗伯-比爾定律185
10.1.3偏離朗伯-比爾定律的原因186
10.2分光光度計及其基本部件187
10.2.1儀器的基本構(gòu)造187
10.2.2儀器的類型188
10.3顯色反應(yīng)及其條件的選擇190
10.3.1顯色反應(yīng)的選擇190
10.3.2顯色劑的選擇190
10.3.3影響顯色反應(yīng)的因素191
10.4吸光度測量條件的選擇192
10.5吸光光度法的應(yīng)用194
10.5.1定量分析194
10.5.2示差分光光度法(量程擴(kuò)展技術(shù))196
10.5.3動力學(xué)分光光度法197
10.5.4配合物組成及其穩(wěn)定常數(shù)的測定198
思考題與習(xí)題199
第11章分析化學(xué)中的分離與富集方法200
11.1沉淀分離法200
11.1.1機(jī)沉淀劑沉淀分離法200
11.1.2有機(jī)沉淀劑沉淀分離法202
11.1.3共沉淀分離法203
11.2溶劑萃取分離法204
11.2.1分配系數(shù)、分配比和萃取效率、分離因數(shù)205
11.2.2萃取體系的分類和萃取條件的選擇206
11.2.3有機(jī)物的萃取分離208
11.3色譜法209
11.3.1紙色譜209
11.3.2薄層色譜法210
11.4離子交換分離法212
11.4.1離子交換樹脂212
11.4.2離子交換分離操作法214
11.5現(xiàn)代分離技術(shù)簡介216
11.5.1固相萃取216
11.5.2液膜分離法217
11.5.3超臨界流體萃取218
思考題與習(xí)題218
附錄220
附錄1弱酸和弱堿的解離常數(shù)220
附錄2常用酸溶液和堿溶液的相對密度和濃度221
附錄3常用的緩沖液222
附錄4金屬配合物的穩(wěn)定常數(shù)224
附錄5金屬離子與氨羧配位劑形成的配合物的穩(wěn)定常數(shù)(lg KMY)226
附錄6一些金屬離子的lgαM(OH)值226
附錄7標(biāo)準(zhǔn)電極電位表(18~25℃)227
附錄8條件電極電位(φΘ′)228
附錄9難溶化合物的溶度積常數(shù)(18℃)229
附錄10國際相對原子質(zhì)量表(2003年)229
附錄11一些化合物的相對分子質(zhì)量230
參考文獻(xiàn)233