分析化学2005年四川省化学竞赛教练员培训资料整理--资料

分析化学讲座

§1 分析化学的学科特点及主要研究内容

分析化学是研究鉴定物质的化学组成和测定物质组分含量的一门科学。它是化学科学的一个重要分支。鉴定物质所含的组分是定性分析研究的内容，测定各组分的相对含量是定量分析研究的内容。

现代分析化学内容极其丰富，按照测定原理和方法不同可分为化学分析法和仪器分析法。仪器分析法是以被测定物质的某种物理性质或物理化学性质为基础的分析方法。这类方法都需要较特殊的仪器，故称之为仪器分析法。它主要包括光学分析法、电学分析法、色谱分析法质谱分析法和放射化学分析法等等．现代仪器分析法发展十分迅速，手段不断更新，生产实践中的许多定性定量分析任务都可用仪器分析来完成。但是，以化学反应为基础的化学分析法仍然是必不可少的基础分析方法，它具有简单、经济、操作方便和准确度较高的特点。它主要包括重量分析法和滴定分析法(酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法)。 分析化学是在无机化学理论的基础上，深入讨论了溶液化学平衡理论．为分析方法的建立打下了坚实的基础。在讨论酸碱平衡、络合平衡、氧化还原平衡和沉淀溶解平衡这四大平衡时．十分注重理论的严密性，同时也兼顾了处理复杂化学平衡的实用性。力求用简便的方法求解复杂平衡体系的有关问题，这部分理论对化学工作者来讲是极其重要的。

实践性很强是分析化学这门学科的特点。分析化学建立的理论体系都是直接为分析方法作为基础的,而各种分析方法直接用于解决实际工作提出的分析课题。因此在学习各种定性定量分析方法时，我们一定要注重理论联系实际，注重提高动手操作的能力，培养解决实际问题的能力。这样才能真正学好分析化学。

§2 有效数字及其运算规则

一、 有效数字的意义

在定量分析中,为了得到可靠的结果,不仅要准确测定每一数据,而且要进行正确的记录和计算。由于测定值不仅表示了试样中被测组分的含量多少,而且还反

映了测定的准确程度。因此了解有效数字的意义,掌握正确的使用方法,避免随意性,是非常重要的。

有效数字是指在定量测量工作中实际能测量到的数字，有效数字既表明了测量物理量的大小，又表明了测量数据的准确程度，有效数字的位数实际上就指出了测量的相对误差有多大。在测量物理量的过程之中,记录实验数据和计算测定结果究竟应该保留几位有效数字,应该根据分析仪器的准确度和有效数字的计算规则来确定,人为地增减数字的位数是错误的。以质量测量为例，使用万分之一的分析天平进行称量时，由于万分之一的分析天平的感量是±0.0001g, 因此在读出和记录质量时应该保留小数点后面的4位数字。读数诸如1.0010g、0.9668g、0.0741g等等。如果某物体质量记录为1.0 g,由于该质量记录仅保留了小数点后面1位数字,因此可以判断它是在感量为±0.1g的台秤上称得的。

有效数字的位数的最后一位称为可疑数字。例如滴定中用去标准溶液的体积为21.68 mL,前3位数字因滴定管上有刻度都能准确读数,但第4位数字因在两个刻度之间,只能由分析者估计读出,故此数字不太准确,我们称它为不确定数字或可疑数字。由于可疑数字所表示的量是客观存在的,是通过测量得到的，仅因为受到仪器、量器的刻度精细程度的限制,在估计时会受到观测者主观因素的影响而不能对它准确认定,因此它仍然是一位有效数字，通常认为可疑数字有±1个单位的绝对误差，如果该项测量的可疑数字不是±1个单位，在记录该数据时要特别加以说明。综上所述,有效数字是由全部准确数字和最后一位(只能是一位)可疑数字组成,它们共同决定了有效数字的位数。有效数字位数的多少反映了测量的准确度。根据有效数字可以直接计算出该数字的相对误差。例如用分析天平称取了1.0000g试样,如果该天平称量的绝对误差是±0.0002g ,那么相对误差是±0.02%。若用台秤称取试样1.0g ,称量的绝对误差为±0.2g , 则相对误差为%=±20%。可见测量的准确度较前者低得多。上述计算结果表明,在测定准确度允许的范围内,数据中有效数字的位数越多,表明测定的准确度越高。显然,不按照有效数字的使用规则去记录过多位数是毫无意义的。有效数字中的“0”是十分重要的，不可任意取舍。例如滴定管的初始读数为零时,应记作0.00 mL,而不是0 mL。对于数据中的“0”,其情况要作具体分析。例如下面各数有效数字的位数分别为:1.0005五位，0.5000,31.05%,6.023×1023四位，0.0540,1.86×10-5三位，0.054,0.40%二位，0.5,

0.002%一位。以上情况表明,小数的数字之间与数字之后的“0”是有效数字,因为它们是由测量所得到的。而小数数字前面的“0”是起定位作用的,它的个数与所取的单位有关而与测量的准确度无关,因而不是有效数字。例如20.00 mL改用L为单位时,表示成0.02000 L,有效数字均是四位。有些数据中的有效数字的位数比较模糊,例如2800,一般可视为四位,如果根据测量的实际情况,采用科学计数法将其表示成2.8×103、2.80×103或2.800×103,则分别表示二、三或四位有效数字,其位数就明确了。对于非测量所得的数字,如倍数、分数关系,它们没有不确定性,其有效数字可视为无限多位,根据具体的情况来确定。还有π、e等常数也如此处理。pH、、pK是负对数值,其有效数字的位数仅取决于小数点后数字的位数,因其整数部分只说明了该数据的方次。 二、 有效数字修约规则

在分析测试的过程中,可能涉及到使用数种准确度不同的仪器或量器,因而所得数据的有效数字位数也不尽相同。在进行具体的数学计算时，必须按照统一的规则确定一致的位数,再进行某些数据多余的数字的取舍,这个过程称为“数字修约”。有效数字修约的原则是“四舍六入五留双”。具体的做法是,当被修约数字≤4时将其舍去; 被修约数字≥6时就进一位;如果被修约数字恰好为5时，前面数字为奇数就进位,前面数字为偶数则舍去。例如将下列数据全部修约为四位有效数字时:0.53664―― 0.5366， 0.58346―― 0.5835， 10.2750―― 10.28。

注意,进行数字修约时只能一次修约到指定的位数,不能数次修约,否则会得出错误的结果。例如将15.4565修约成两位有效数字时,应一步到位:15.4565―― 15。如果按下述方式进行是错误的:15.4565―― 15.456―― 15.46―― 15.5―― 16。在一般商品交换中人们习惯采用“四舍五入”的数字修约规则,逢五就进,这样必然会造成测量结果系统偏高。在测量学中采用科学的修约规则,逢五有舍有入,则不会因此而引起系统误差。 三、 有效数字的运算规则 (一) 加减法

当几个数据相加或相减时,它们的和或差保留几位有效数字,应以参加运算的数字中小数点后位数最少(即绝对误差最大)的数字为依据。例如0.0121,25.64和1.027三个数相加,由于25.64中的“4”已经是不确定数字,这样三个数相加后,小

数点后的第2位就已不确定了。将三个数字相加，得到26.6791，经过修约得到结果为26.68显而易见,三个数据中以第二个数的绝对误差最大,它决定了总和的绝对误差为±0.01。

（二）乘除法

对几个数据进行乘除运算时,它们的积或商的有效数字位数,应以其中相对误差最大的(即有效数字位数最少的)那个数为依据。例如欲求0.0121,25.64和1.027相乘之积。第一个数是三位有效数字,其相对误差最大。因此,应以它为根据对结果进行修约，使用计算器得到结果为0.318620588，修约后的结果为0.319。即0.0121×25.6×1.03=0.319。按照运算规则进行关于有效数 …… 此处隐藏：3111字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……