第七章 化学分析法基础
一、分析化学的任务和作用
分析化学是化学学科的一个重要分支，它主要包括定性分析和定量分析。定性分析的任务是确定物质是由哪些元素、离子、官能团和化合物组成；定量分析的任务是测定物质中有关组分的相对含量。
现代分析化学定义为：研究物质组成、含量、结构及其它多种信息的一门科学。 二、分析方法分类
1、无机分析和有机分析
无机分析的对象是无机物。他们大多是电解质，因此一般都是测定其离子或官能团来表示各组分的含量。
有机分析的对象是有机物。它们大都是非电解质，因此一般是测定其元素或官能团来确定组分的含量。但也经常通过测定物质的某些物理常数如沸点、冰点及沸程等来确定其组成 及含量
2、化学分析及仪器分析
由于反应类型不同，操作方法不同，化学分析法又分成：重量分析法，滴定分析法，气体分析法。
仪器分析法有：光学分析法，电化学分析法，色谱分析法和其它分析法
仪器分析法的特点是快速，灵敏，能测低含量组分及有机物结构等。化学分析法的特点是所用仪器简单、方法成熟、适合常量分析。 3、例行分析和仲裁分析
例行分析是指一般化验室配合生产的日常分析，也称常规分析。为控制生产正常进行需要迅速报出分析结果。这种例行分析成为快速分析也称为中控分析。
仲裁分析（也称裁判分析）在不同单位对分析结果有争议时，要求有关单位用指定的方法进行准确的分析，以判断原分析结果的可靠性。 三、滴定分析法的要求和分类
滴定分析法是化学分析法中最主要的分析方法。进行分析时，先用一个已知准确浓度的溶液做滴定剂，用滴定管将滴定剂滴加到被测物质的溶液中，直到滴定剂与被测物质按化学计量关系定量反应完全为止。然后根据滴定剂的浓度和滴定操作所好用的体积计算被测物的含量。
1、滴定分析中的名词术语
标准溶液 已知准确浓度的溶液
滴定 将标准溶液通过滴定管滴加到被测物质溶液中的操作。
化学计量点 在滴定过程中，滴定剂与被测组分按照滴定反应方程式所示计量关系
定量地完全反应时称为化学计量点
指示剂 指示化学计量点到达而能改变颜色的一种辅助试剂 滴定终点 因指示剂颜色发生明显改变而停止滴定的点
终点误差 滴定终点与化学计量点不完全吻合而引起的误差，也称滴定误差 2、滴定分析法的要求和分类
可作为滴定分析基础的化学反应 滴定分析法是以化学反应为基础的分析方法，但是并非所有的化学反应都能作为滴定分析方法的基础，作为滴定分析基础的化学反应必须满足以下几点
① 反应要有确切的定量关系，即按一定的反应方程式进行，并且反应进行的完全 ② 反应迅速完成，对速度慢的反应，有加快的措施 ③ 主反应不受共存物质的干扰，或有消除的措施 ④ 有确定化学计量点的方法
综上所述可知进行滴定分析，必须具备以下3个条件：
（1） 要有准确称量物质质量的分析天平和测量溶液体积的器皿 （2） 要有能进行滴定的标准溶液
（3） 要有准确确定化学计量点的指示剂
3、滴定分析法分类 滴定分析法一般分为四类：酸碱滴定法，配位滴定法，氧化还原滴定法，沉淀滴定法。
第二节酸碱滴定
1、共轭酸碱对 酸（HA）失去质子后变成碱（A-），而碱（A-）接受质子后变成酸（HA），他们是相互的依存关系叫做共轭关系。HA是A-的共轭酸，A-是HA的共轭碱，HA-A-称为共轭酸碱对。
2、缓冲溶液 缓冲溶液是一种能对溶液的酸度起稳定作用的溶液。向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱（或因化学反应溶液中产生了少量酸或碱），或将溶液稍加稀释，溶液的酸度基本保持不变，这种作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。 缓冲溶液的组成有下列4种： （1） 弱酸及其共轭碱 （2） 弱碱及其共轭酸 （3） 两性物质
（4） 高浓度的强酸、强碱。但这种溶液不具有抗稀释的作用。 选择缓冲溶液时应考虑下列原则： （1） 缓冲溶液对测定过程无干扰
（2） 根据所需控制的PH值，选择相近pKa或pKb的缓冲溶液
（3） 应有足够的缓冲容量，即缓冲组分的浓度要大一些，一般在0.01-0.1mol/L之间
二、滴定方法
一、酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的滴定方法，滴定剂通常是强酸或强碱，被测定物是酸碱及能与酸碱直接或间接其反应的物质，酸碱滴定法是滴定分析中非常重要的分析方法。 学习酸碱滴定法，主要掌握下列三点：
（1） 学会判断那些物质能用酸碱滴定法测定
（2） 了解滴定过程中溶液PH的变化，尤其是化学计量点附近溶液PH 的变化 （3） 正确选择指示剂
二、酸碱滴定，一般没有外观变化，长须借助指示剂大的颜色改变来确定滴定终点
1、变色原理 酸碱指示剂一般是结构复杂的有机弱酸或弱碱，他们的酸式和其共轭碱式具有不同的颜色。在滴定过程中，溶液PH改变时，指示剂或给出质子由酸式变成其共轭碱式，或接受质子有碱式变为其共轭酸式因其结构的改变，这就是其变色原理。
2、变色范围 指示剂开始变色至变色终了时所对应的PH范围称为指示剂的变色范围。 由于人眼对各种颜色的敏感程度不同，加以两种颜色有互相掩盖的作用，影响观察，实测到的酸碱指示剂的变色范围会有所差异。在变色范围内指示剂颜色变化最明显的哪一点的PH值，称为滴定指数，以pT表示，这点就是实际滴定终点。
3、混合指示剂 在酸碱滴定中，有时需要将滴定终点限制在很窄的PH 值范围内，这时可采用混合指示剂，混合指示剂配制方法有两种：一种方法是用两种指示剂按一定比例混合而成；另一种方法是用一种指示剂与另一种不随H+浓度变化而改变颜色的染料混合而成。这两种方法配成的混合指示剂，都是利用彼此颜色之间的互补作用，使眼色的变化更加敏锐。
4、酸碱滴定中最重要的是了解滴定过程中溶液PH 的变化规律，再根据PH 的变化规律选择最合适的指示剂确定终点。然后通过计算求出被测物的含量 三、酸碱标准溶液的配置和标定
酸碱滴定法中常用的碱标准溶液是NAOH，酸标准溶液是HCL或H2SO4（当需要加热或温度较高情况下，使用H2SO4溶液）。
1、NAOH标准溶液的配置和标定
（1）配制方法 氢氧化钠有很强的吸水性和吸收空气中的二氧化碳，因而市售氢氧化钠中常含有碳酸钠，由于碳酸钠的存在，对指示剂的使用影响较大，
应设法出去，除去碳酸钠的最常用的方法是，将氢氧化钠先配成饱和溶液（约50%），在此浓碱中碳酸钠几乎不溶，慢慢沉淀出来，可吸取上层清液配置成所需标准溶液。 （2）标定方法 称取下述定量的与105-110℃烘制质量恒定的基准邻苯二甲酸氢钾，称准至0.0001g,溶于下述规定体积的无二氧化碳水中，加2滴酚酞指示剂（10g/l），用配置好的氢氧化钠溶液滴定至溶液呈粉红色，同时做空白试验。
四、应用实例
第三节 配位滴定
一、利用形成配合物反应为基础的滴定分析方法成为配位滴定法，又称络合滴定法
作为配位滴定的反应必须符合以下条件：
① 生成的配合物要有确定的组成，即中心离子与配位剂严格按一定比例化和 ② 生成的配合物要有足够的稳定性 ③ 配合反应速度要足够快
④ 有适当地反映化学计量点到达的指示剂或其他方法
二、EDTA及其分析应用EDTA是乙二胺四乙酸的
简称