化验员读本第四、五、六章

1. 化验员读本第四、五、六章 主讲:王存中 2010.4

2. 第四章分析实验室用水 • 在分析工作中经常要用到水，需要将水纯化，制备能满足分析实验室工作要求的纯水. • “分析实验室用水”有相应的国家标准，规定了其质量，具有一定的级别，可视为用量最大的试剂。不同的分析方法。如化学分析和仪器分析、常量分析和痕量分析等，要求使用不同级别的“分析实验室用水”。 • 市场上作为饮用水的“纯净水”、“蒸馏水”能否作为化验室的分析用水。主要看其经过检验，是否达到国家标准规定的分析实验室用水规格，达到此标准的规定的水方可用于化验工作。而分析实验室用水并不控制细菌等指标，因而不能作为饮用水。

3. 一、源水的杂质（一般可分为5类） • 1、电解质 水中电解质包括可溶性无机物、有机物及带电的胶体离子等. 电导率可以反映天然水中电解质杂质的含量。 水中各种阴、阳离子的含量可以用离子色谱及原子吸收等分析方法测定。 • 2、有机物 主要指天然或人工合成的有机物质，如有机酸、有机金属化合物等。通常用化学耗氧量法或总有机碳测定仪测定其含量。 • 3、颗粒物质 包括泥砂、尘埃、有机物、微生物及胶体颗粒等。可用颗粒计算器测定其含量。 • 4、微生物 水中的微生物包括细菌、浮游生物和藻类等。可用膜过滤法和培养法定量测定。 • 5、溶解气体 水中的溶解气体包括N2、02、Cl2、H2S、CO、CO2、CH4等，可用气相色谱及化学法测定其含量。

4. 二、实验用水的质量要求: • 我国GB6682-92规定分析实验室用水分三个等级： • 一级水：将二级水经过石英设备蒸馏或离子交换混合床处理后，再经0.2μm 滤膜过滤制取。一级水用于制备标准水样或超痕量物质的分析。如高效液相色谱分析用水。 • 二级水：将三级水进行再蒸馏的方法制备。用于无机痕量分析等试验，如原子吸收分析用水。 • 三级水：适用于一般实验工作。可用蒸馏、反渗透或离子交换等方法制备。

5. 三、分析实验室用水的制备、储存及使用

6. 纯水分级表

7. 四、实验室用水的注意事项: • 空气中二氧化碳等的溶入和容器的污染，其电导率会迅速变化。玻璃可溶出多种无机物，而塑料溶出的有机物在紫外线有吸收，这些物质都影响到纯水的质量。因此一级水不能储存，二级水、三级水也应尽快使用。 • 比如一、二级水的电导率≤0.1，三级水≤0.5 ； • 吸光度（254nm，1cm光程），一级水≤0.001、二级水≤0.01。

8. 五、分析实验室用水的储存和选用 各种级别的分析实验室用水。纯度越高要求储存的条件越严格，成本也越高。应根据不同分析方法的要求合理选用。 储存水的新容器在使用前需用盐酸溶液(20%)浸泡2～3天。再用待储存的水反复冲洗，然后注满，浸泡6h以上方可使用。 分析实验室用水的制备、储存及使用.

9. 六、特殊要求的实验用水: • 因空气中含有微量氨与二氧化碳，因而对有特殊要求的实验用水，建议用新制备的纯水，使用相应的技术条件处理和检验。 • 不含氨的水 • 不含二氧化碳的水 • 不含酚的水 • 不含有机物的水

10. 第五章 溶液配制与浓度计算第一节 溶液的基本知识一、溶液的定义 • 一种以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中构成的均匀而又稳定的体系叫溶液。水是一种很好的溶剂，由于水的极性较强，能溶解很多极性化合物。 • 分散相的粒子直径小于l nm的分散体系称为真溶液（简称溶液） ，直径在1～100 nm的称为胶体溶液，直径大于100 nm的成为悬浊液。

11. 二、溶解过程 • 在一定温度下，将固体物质分散到水中，叫做溶解。 • 液体物质重新被吸引到固体表面上，这个过程叫做结晶。 • 当溶解速度等于结晶速度，这时存在着动态平衡。此时的溶液叫做饱和溶液。 • 在溶解过程中，溶质和溶剂体积之和并不就是溶液的体积。即溶解过程不是机械混合过程，而是物理－化学过程。 • 研细溶质、搅动、振荡和加热溶液的方法可加速物质的溶解。

12. 三、溶解度 • 溶解度即在一定温度下，某种物质在100g溶剂中达到溶解平衡状态时所溶解的克数。在常温下，在100 g溶剂中，能溶解10 g以上的物质称为易溶物质，溶解度在1～10g的称为可溶物质，在lg以下的称为微溶及难溶物质。这并不是严格的分类方法。 • 配制饱和溶液的方法（略）

13. 第二节 化学试剂 • 一、化学试剂的分类和规格 • 一般按试剂的化学组成或用途进行分类。 • 二、化学试剂的规格 • 化学试剂的规格反映试剂的质量，试剂规格一般按试剂的纯度及杂质含量划分若干级别。我国的化学试剂规格按纯度和使用要求分为高纯（有的叫超纯、特纯）、光谱纯、分光纯、基准、优级纯、分析纯和化学纯等7种。 • 国家和主管部门颁布质量指标的主要是后3种即优级纯、分析纯、化学纯。

14. 表 化学试剂的规格

15. 基准试剂（容量）是一类用于标定滴定分析标准溶液的标准物质，可作为滴定分析中的基准物用，也可精确称量后用直接法配制标准溶液。基准试剂主成分含量一般在99.95%～100. 05%，杂质含量略低于优级纯或与优级纯相当。 • 优级纯主成分含量高，杂质含量低，主要用于精密的科学研究和测定工作。 • 分析纯主成分含量略低于优级纯，杂质含量略高，用于一般的科学研究和重要的测定。

16. 化学纯品质较分析纯差，但高于实验试剂，用于工厂、教学实验的一般分析工作。化学纯品质较分析纯差，但高于实验试剂，用于工厂、教学实验的一般分析工作。 • 实验试剂杂质含量更多，但比工业品纯度高。主要用于普通的实验或研究。 • 在购买化学试剂时，知道试剂的等级和包装单位。化学试剂的包装单位的净质量（固体）或体积（液体）。包装单位的大小根据化学试剂的性质，用途和经济价值而决定的。

17. 三、化学试剂的合理选用 应根据不同的工作要求合理地选用相应级别的试剂。试剂的价格与其级别及纯度关系很大，在满足实验要求的前提下，选用试剂的级别就低不就高。 痕量分析要选用高纯或优级纯试剂，以降低空白值和避免杂质干扰，同时，对纯水的制取、仪器的洗涤方法也应有特殊的要求; 化学分析可使用分析纯试剂; 有些教学实验，如酸碱滴定也可用化学纯试剂代替; 但配位滴定最好选用分析纯试剂，试剂中杂质金属离子封闭指示剂，使终点难以观察。

18. 对分析结果准确度的要求高的工作，(如仲裁分析、进出口商品检验、试剂检验等) 可选用优级纯、分析纯试剂。 • 车间控制分析可选用分析纯、化学纯试剂。 • 化学试剂虽然都按国家标准检验，但不同制造厂或不同产地的化学试剂在性能上有时表现出某种差异。实验时要注意产品”厂家”、 “批号”，不同厂家、批号的试剂应作对照试验。必要时应作专项检验和对照试验。 • 未经药理检验的化学试剂是不能作为医药使用的。

19. 四、化学试剂的使用方法 • 应熟知最常用的试剂的性质。有危险性的试剂可分为易燃易爆危险品，毒品、强腐蚀剂3类。 • 分装或配制试剂立即贴上标签。绝不可在瓶中装上不是标签指明的物质。不能用试剂的要慎重处理，不应乱倒。 • 为保证试剂不受沾污，用清洁的牛角勺从试剂瓶中取出试剂，绝不可用手抓取。 • 如试剂结块可用洁净的棒或瓷药铲将其捣碎后取出。

20. 液体试剂可用洗干净的量筒倒取，不要用吸管伸人原瓶试剂中吸取液体，取出的试剂不可倒回原瓶。打开易挥发的试瓶塞时不可把瓶口对准脸部。液体试剂可用洗干净的量筒倒取，不要用吸管伸人原瓶试剂中吸取液体，取出的试剂不可倒回原瓶。打开易挥发的试瓶塞时不可把瓶口对准脸部。 • 在夏季由于室温高试剂瓶中很易冲出气液，最好把瓶子在冷水中浸一段时间，再打开瓶塞。取完试剂后要盖紧塞子，不可换错瓶塞。放出有毒、有味气体的瓶子还应该用蜡封口。 • 不可用鼻子对准试剂瓶口猛吸气，如果必须嗅试剂的气味，可将瓶口远离鼻子，用手在试剂瓶上方扇动，使空气流吹向自己而闻出其味。绝不可用舌头品尝试剂。

21. 五、引起化学试剂变质的原因 • 有些性质不稳定的化学试剂，由于储存过久或保存条件不当，会造成变质，影响使用。 • 常见的化学试剂变质的原因如下： • 1.氧化和吸收二氧化碳 • 易被氧化的还原剂，如硫酸亚铁、碘化钾，由于被氧化而变质。碱及碱性氧化物易吸收二氧化碳而变质，如NaOH、KOH、MgO、CaO、ZnO也易吸收CO2变成碳酸盐。酚类易氧化变质。 • 2.湿度的影响 • （1）潮解：有些试剂易吸收空气中的水分发生潮解，如CaCl2、MgCl2、ZnC12、 KOH、NaOH等。

22. （2）风化：含结晶水的试剂露置于干燥的空气中时，失去结晶水变为白色不透明晶体或粉末。如Na2 SO4·10H2O、CuSO4·5H2O等。风化后的试剂取用时其分子质量难以确定。 • 3.挥发和升华 浓氨水若盖子密封不严，久存后由于NH3的逸出，其浓度会降低。挥发性有机溶剂，如石油醚等，由于挥发会使其体积减少。因其蒸气易燃，有引起火灾的危险。碘、萘等也会因密封不严造成量的损失及污染空气。

23. 4.见光分解 过氧化氢溶液见光后分解为水和氧，甲醛见光氧化生成甲酸，CHCl3氧化产生有毒的光气，HNO3在光照下生成棕色的NO2。因此这些试剂一定要避免阳光直射。有机试剂一般均存于棕色瓶中。 5.温度的影响 高温加速试剂的化学变化速度，也使挥发、升华速度加快，温度过低也不利于试剂储存，在低温时有的试剂会析出沉淀，如甲醛在6℃以下析出三聚甲醛，有的试剂发生冻结。

24. 第三节 分析化学中的计量关系 一、 法定计量单位 法定计量单位是由国家以法令形式规定使用或允许使用的计量单位。我国的法定计量单位是以国际单位制单位为基础，结合我国的实际情况制定的。 SI基本单位

25. 二、分析化学中常用法定计量单位 • 1.物质的量 • “物质的量” 是表示物质的基本单元多少的一个物理量，国际上规定的符号为nB，它的单位名称为摩尔，符号为mol，中文符号为摩。 • 1mol是指系统中物质单元B的数目与0.012 kg碳-12的原子数目相等。在使用摩尔(mol)时其基本单元应予指明，它可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子和这些粒子的特定组合。

26. 2、质量 • 用符号m表示。质量的单位为(kg)，在分析化学中常用克(g)，毫克(mg)，微克（μg)。 • 它们的关系为： • 1kg=1000 g； 1g=1000mg； • 1mg=1000μg； 1μg=1000ng • 3.体积 • 用符号V表示，国际单位为立方米(m3)，在分析化学中常用升(L)、毫升(mL)和微升(μL)。它们之间系为： • 1m3 =1000L； 1L＝1000mL； • 1mL =1000μL

27. 4.摩尔质量 • 摩尔质量定义为质量(m)除以物质的量(nB)。 • 摩尔质量的符号为MB，单位为(Kg/mol). 千 克／摩. m 即 MB =——在分析化学中单位常用(g/mol). nB • 5.密度 • 密度作为一种量的名称，符号为ρ，单位为千克/米3( kg/m3)，常用单位为克/厘米3 ( g/cm3)或克/毫升( g/mL)。由于体积受温度的影响，对密度必须注明温度。

28. 第四节 溶液浓度表示方法 • 化验工作中常用的溶液的浓度表示方法有以下几种。 • 一、B的物质的量浓度 • B的物质的量浓度，常简称为B的浓度，是指B的物质的量除以混合物的体积，以cB表示，单位为mol/L，即 • nB • CB=—— • V • 式中 cB——物质B的物质的量浓度，mol/L； nB——物质B的物质的量，mol； • V ——混合物（溶液）的体积，L。 • cB是浓度的国际符号，下标B指基本单元。

29. 二、B的质量分数 B的质量分数是指B的质量与混合物的质量之比。以wB表示。由于质量分数是相同物理量之比，因此其量纲为1，但是在量值的表达上这个1并不出现而是以纯数表达。例如，w(HCI) = 0.38，也可以用“百分数” 表示，即w(HCI) =38%。 如果分子、分母两个质量单位不同，则质量分数应写上单位，如mg/g，μg/g，ng/g等。 • 质量分数还常用来表示被测组分在试样中的含量。

30. 三、B的质量浓度 • B的质量浓度是指B的质量除以混合物的体积，以ρB表示，单位为g/L，即 • mB • ρB=—— • V • 式中 ρB——物质B的质量浓度，g/L； • mB——物质B的质量，g； • V ——混合物（溶液）的体积，L。 • 当浓度很稀时，可用mg/L，μg/L或ng/L表示（过去有用ppm、ppb、ppt表示，应予废除）。

31. 四、B的体积分数 • 混合前B的体积除以混合物的体积称为B的体积分数，（适用于溶质B为液体)以φB表示。将原装液体试剂稀释时，多采用这种浓度表示，如φ( C2H5OH)= O.70，也可以写成φ(C2H5 OH) = 70%，可量取无水乙醇70 mL加水稀释至100 mL。 • 体积分数也常用于气体分析中表示某一组分的含量。 • 五、比例浓度 • 包括容量比浓度和质量比浓度，容量比浓度是指液体试剂相互混合或用溶剂（大多为水）稀释时的表示方法。质量比浓度是指两种固体试剂相互混合的表示方法。 • 六、滴定度（略）

32. 第五节 一般溶液的配制和计算 • 一般溶液是指非标准溶液，它在分析工作中常作为溶解样品，调节pH值，分离或掩蔽离子，显色等使用。配制一般溶液精度要求不高，1～2位有效数字，试剂的质量由架盘天平称量，体积用量筒量取即可。 • 一、物质的量浓度溶液的配制和计算式中 • mB——固体溶质B的质量，g； • cB——欲配制溶液物质B的物质的量浓度，mol/L； • V ——欲配溶液的体积，mL； MB——溶质B的摩尔质量，g/mol。

33. 二、质量分数溶液的配制和计算 • 溶质是固体物质 • m1=mw m2=m-m1 ？ • 式中 m1——固体溶质的质量，g； • m2——溶剂的质量，g； • m ——欲配溶液的质量，g； • w ——欲配溶液的质量分数。 • 溶质是浓溶液 • V0 ρ0 w0= Vρw 式中 V0，V ——溶液稀释前后的体积，mL； ρ0，ρ——浓溶液、欲配溶液的密度，g/mL； • w0，w ——浓溶液、欲配溶液的质量分数。

34. 三、质量浓度溶液的配制和计算 • 例 欲配制20 g/L亚硫酸钠溶液1OO mL，如何配制？ • ［解］　　 • 配法：称取2g亚硫酸钠溶于水中，加水稀释至100 mL,混匀。

35. 四、体积分数溶液的配制和计算 • 例 欲配制φ(C2H5OH) =50%乙醇溶液1000 mL，如何配制？ • [解] • 配法：量取无水乙醇500 mL，加水稀释至1000mL，混匀。 • 五、比例浓度溶液的配制和计算 • 例 欲配(2+3)乙酸溶液1L，如何配制？ • [解] • 配法：量取冰乙酸400 mL，加水600 mL，混匀。

36. 第六节 标准溶液的配制和计算 • 一、滴定分析用标准溶液的配制和计算 • 1、一般规定 • 标准溶液浓度的准确度直接影响分析结果的准确度。因此，配制标准溶液在方法、使用仪器、量具和试剂方面都有严格的要求。制备标准溶液，有如下一些规定： • (1)制备标准溶液用水，应符合三级水的规格。 • (2)试剂的纯度应在分析纯以上。 • (3)计量器具定期校正。（分析天平、滴定管、容量瓶及移液管等）

37. (4)标定标准溶液所用的基准试剂应为容量分析工作基准试剂. • (5)制备标准溶液的浓度系指20℃时的浓度，在标定和使用时，如温度有差异，应进行补正。（P435） • (6)“标定”或“比较” 时，平行试验不得少于8次，两人各作4次平行测定，每人4次平行测定结果的极差与平均值之比不得大于0.1%。结果取平均值。浓度值取四位有效数字。

38. (7)凡规定用“标定”和“比较”两种方法时，不得省略，测得的浓度值之差不得大于0.2%，以标定结果为准。(7)凡规定用“标定”和“比较”两种方法时，不得省略，测得的浓度值之差不得大于0.2%，以标定结果为准。 • (8)制备的标准溶液浓度与规定浓度相对误差不得大于5%。 • (9)配制浓度≤0.02 mol/L的标准溶液时，临用前将浓度高的标准溶液用煮沸并冷却的水稀释，必要时重新标定。 • (10)碘量法反应时，溶液的温度不能过高，一般在15～20℃之间进行。 • (11)滴定分析用标准溶液在常温(15～25℃)下，保存时间一般不得超过2个月。

39. 2、配制方法 • 标准溶液配制有直接配制法和标定法两种。 • 直接配制法 准确称取一定量的“基准物”溶于水后，转入容量瓶中用水稀释至刻度，算出其准确浓度。 作为“基准物” ，应具备下列条件： （1）纯度高。 （2）组成恒定。包括结晶水。 （3）性质稳定。不吸湿，加热时不分解，不与空气中氧气、二氧化碳等作用。 （4）易溶解。 （5）摩尔质量大。这样，称样量较多，可以减少称量误差。

40. 标定法 对不符合基准物的条件，易挥发，易吸收水分和CO2，不易提纯的物质。它们都不能直接配制标准溶液。配制后，再标定。 • 直接标定 准确称取一定量的基准物，溶于水后用待标定的溶液滴定，计算公式为 间接标定 没有标定的基准试剂，用另一已知浓度的标准溶液来标定。 • 比较 用基准物直接标定标准溶液的浓度后，采用比较法进一步对其浓度进行验证。两种标定结果之差不得大于0.2%。

41. (3).标准溶液浓度的调整及与滴定度的换算。 ｃ1-标定后的浓度，mol/L ｃ2-指定后的浓度，mol/L V1-标定后的体积，ml VH2O-加水的体积，ml V浓-加浓溶液的体积，ml ｃ浓-需加浓溶液的浓度，mol/L

42. 二、微量分析用离子标准溶液的配制和计算 • 微量分析，如比色法、原子吸收法等，所用离子标准溶液，常用mg/mL，μg/mL等表示，配制时需用基准物或纯度在分析纯以上的高纯试剂配制。浓度低于0.1mg/mL的标准溶液，临用前由较浓的标准溶液稀释。不宜存放太长时间。

43. 第七节 配制溶液注意事项 • 溶液应用纯水配制。有要求时做空白值检验。 • 见光易分解的溶液要装于棕色瓶中，挥发性试剂瓶塞要严密，见空气易变质及放出腐蚀性气体的溶液也要盖紧，长期存放时要用蜡封住。浓碱液应用塑料瓶装，要用橡皮塞塞紧，不能用玻璃磨口塞。 • 每瓶溶液必须有标签。

44. 溶液储存时可能的变质原因： 1.玻璃被侵蚀,低于1mg/ml的离子溶液不能长期储存。 2.试剂瓶密封不好，使溶液发生变化。 3.见光分解、受微生物作用逐渐使浓度变低。 4.某些配位滴定指示剂溶液放置时间较长后发生聚合和氧化反应等，不能敏锐指示终点，如铬黑T、二甲酚橙等。 5.溶液组分的挥发，使浓度降低，导致实验出现异常。

45. 配制硫酸、磷酸、硝酸、盐酸等溶液时，都应把酸倒入水中。 溶解时放热较多的试剂，不可在试剂瓶中配制）配制硫酸溶液时，应将浓硫酸分为小份慢慢倒人水中，边加边搅拌，必要时以冷水冷却烧杯外壁。 • 有机溶剂配制溶液要多搅拌或在热水浴中温热溶液，不可直接加热。易燃溶剂远离明火。有毒溶剂在通风厨操作。 • 要熟悉一些常用溶液的配制方法。 • 不能用手接触腐蚀性及有剧毒的溶液。剧毒废液应作解毒处理，不可直接倒入下水道。

46. 第八节 等物质的量规则及其应用 • 一、等物质的量规则的含义 • 等物质的量规则是按照化学反应的客观规律，利用物质的量及其导出量——摩尔质量、物质的量浓度的定义提出来的。 • 对滴定分析来讲，一般只考虑反应物即A、B的计算。设A为待测物，B为标准物。则

47. 二、等物质的量规则在滴定分析中的应用 • 根据定义，B的质量mB、摩尔质量MB、物质的量nB以及B的物质的量浓度cB和混合物的体积VB，它们之间有如下的关系： • 由以上关系可知，c、n和M与基本单元的选择有关，而m和V与基本单元的选择无关。 • 根据等物质的量规则，可进行aA的浓度c（aA）计算、A的质量和质量分数的计算。

48. 三、基本单元的确定 • 以实际反应的最小单元确定为基本单元，既符合化学反应的客观规律，又符合基本单元的定义，还照顾到以往的习惯。 • 选择基本单元时，首先必须配平反应方程式，然后根据滴定剂与被测物的关系，确定基本单元，最后利用等物质量规则计算被测物含量。

49. 一、真实值、平均值与中位数 物质中各组分的实际含量称为真实值，它是客观存在的，但不可能准确地知道。 （一）真值： 在某一时刻、某一位置或状态下，某量的效应体现出的客观值或实际值称为真值。 第六章定量分析中的误差第一节 准确度与精密度

50. 真值包括： • 理论真值：如三角形内角之和等于180°。 • 约定真值：由国际单位制所定义的真值。如1min=60s，1m=100cm等。国际计量大会将国际单位分为基本单位、辅助单位和导出单位。 • 相对真值：高一级标准器的误差为低一级标准器误差的1/5（或1/3～1/20）时，则认为高一级标准器为低一级标准器的相对真值。