分析化学1-5章的思维导图

缓冲溶液：缓冲溶液是一类能够抵制外界加入少量酸或碱或稀释的影响，维持溶液pH基本不变。（一般弱酸及其共轭碱有效缓冲范围为pH=pKa±1）缓冲溶液大都是由一对共轭酸碱对组成。

分析化学

• 1. 绪论
  • I. 分析方法的分类
    • 化学分析法
      • 滴定分析法
        • 酸碱滴定
        • 沉淀滴定
        • 配位滴定
        • 氧化还原滴定
      • 重量分析法
    • 仪器分析法
• 2. 误差及分析数据的统计处理
  • 准确度与误差
    • 误差：测量值与真实值之间的差值
      • 绝对误差：个别测量值-真实值
      • 相对误差：绝对误差/真实值×100%
    • 准确度：反映测量数值与真实数值之间的接近程度
  • 精密度与偏差
    • 偏差：测量值与平均值之间的差值
      • 标准偏差
    • 精密度：测定数据与平均值的接近程度
  • 误差的类型
    • 系统误差：
      • 1.方法误差
        • 对照试验
      • 2.仪器误差
        • 仪器校正
      • 2.试剂误差
        • 空白实验
      • 4.操作者的主官误差
    • 随机误差：无法控制的不确定因素引起的。
  • 分析结果的数据处理
    • Q检验法：Q=（Xn-Xn-1）/（Xn-X1）
    • 格鲁布斯检验法：G=（Xn-X平均）/s
  • 分析方法的检验
    • t检验法
    • F检验法
  • 有效数字
    • 对数表示的有效数字
    • 有效数字的修约规则：四舍六入五留双,如果后一位是5就按5前一位是基数就进偶数将5舍去(奇进偶舍）。
    • 在进行加减计算时以小数点后位数最少的进行修约。
    • 在进行乘除计算时以有效数字最少的进行修约。
• 3. 滴定分析
  • 主要概念
    • 1.标准溶液：已知准确浓度的试剂。
    • 2.滴定：由滴定管滴加试剂到被测溶液中的操作。
    • 3.化学计量点：被测物与标准按化学计量关系完成反应的点。
    • 4.滴定终点：使指示剂变色的点。
  • 滴定分析的分类：
    • 酸碱滴定
    • 配位滴定
    • 氧化还原滴定
    • 沉淀滴定
  • 标准溶液的配置
    • 基准物质
      • 1.直接法
        • 溶液必须要有足够的纯度
        • 物质的组成与物质的化学式完全符合
        • 性质稳定
        • 具有较大的摩尔质量
      • 2.间接法
    • 标定：用基准物质来测定溶液的准确浓度的方法。（一般用间接配置标准溶液时）
  • 滴定度：滴定度是指每毫升标准溶液相当于被测组分的质量，用T被测物/滴定剂来表示。（T=a/b*CbMaV/1000）
• 4. 酸碱滴定法
  • 1.酸碱对
    • 1.酸碱质子理论：凡是能给出质子的物质是酸，凡是能接收质子的是碱。
    • 2.共轭酸碱对：在形式上相差一个质子的两个物质。
    • 3.对于共轭酸碱对Ka*Kb=Kw，lgKa+lgKb=14.（25摄氏度时）。
  • 2.酸碱平衡
    • 1.物料平衡：在一个化学平衡中，某一给定组成的总浓度等于各相关浓度之和。
    • 2.电荷平衡：体系中正负电荷的总数是相等的，即在体系中维持电中性。
    • 3.质子平衡：得质子产物的得质子数必定等于失质子的物质失去质子的数目。
  • 3.分布系数：某一存在形式的平衡浓度占总浓度的分数。（Δi = [ci] / c）
    • 一元酸的共轭碱分布系数
    • 一元酸的分布系数
  • 4.分布曲线
    • • 当PH＜PKa时，溶液中物质主要以HA存在为主。
      • 当PH＞PKa时，物质主要以离子形式存在。
  • 5.酸碱溶液氢离子平衡浓度的计算：
    • 1.一元酸溶液的计算CKa＞＞10Kw且C/Ka＜105得氢离子的平衡浓度=
    • 2.多元酸溶液氢离子浓度的计算：Ka1＞＞Ka2时
    • 3.两性物质溶液氢离子浓度的计算：CKa2≥10Kw且c/Ka1≥10
  • 6.缓冲溶液：缓冲溶液是一类能够抵制外界加入少量酸或碱或稀释的影响，维持溶液pH基本不变。（一般弱酸及其共轭碱有效缓冲范围为pH=pKa±1）缓冲溶液大都是由一对共轭酸碱对组成。
  • 7.指示剂法：利用指示剂在一定条件下时的变色来指示滴定终点。
    • 甲基橙的变色范围：pH3.1-4.4
    • 酚酞的变色范围：pH8-10（酚酞遇酸不变色，遇碱变红）
  • 9.酸碱滴定曲线：
    • • 1.起点pH低；
      • 2.pH突跃大；
      • 3.酸碱的浓度不同，突跃长短不同；
      • 4.化学计量点时的pH为7；
  • 8.混合指示剂：由于指示剂具有一定的变色范围，因此只有当溶液的pH改变超过一定数值，指示剂才能变色，为达准确度要求可用混合指示剂使指示剂变色范围变窄。（混合指示剂的变色更敏锐）
  • 10.浓度增加10倍，突跃增加1个单位
    • • 对于强碱滴定弱酸滴定弱酸滴定突跃的长度与Ka与弱酸的浓度有关。
  • 11.酸碱的滴定
    • 一元酸碱直接滴定的条件：cKa≥10的-8次方。
    • 多元酸碱的滴定条件：cKai≥10的-9次方且Ka/Ka+1＞10的4次方
      • 若cKa1≥10的-9次方cKa2≤10的-9，Ka1/Ka2＞10的4次方这时滴定曲线上有2个突跃。
      • 若cKa1≥10的-9次方cKa2≤10的-9，Ka1/Ka2＜10的4次方这时滴定曲线上有1个突跃。
      • 若cKa1≥10的-9次方cKa2≤10的-9，Ka1/Ka2＞10的4次方这时滴定只有第一个能被滴定。
  • 12.混合碱的测定（成分为NaOH,Na2CO3，NaHCO3)：采用双指示剂法，先用酚酞为指示剂，以HCl标准溶液滴定至溶液粉红色消失，记下V1，再加入甲基橙，继续用HC滴定溶液由黄色变为橙红色，记下V2。
    • 1.V1=V2，这表明溶液中只有Na2CO3存在;
    • 2.V1≠0，V2=0，这表明溶液中只有NaOH存在;
    • 3.V1=0,V2≠0，这表明溶液中只有NaHCO3存在；
    • 4.V1＞V2，这表明溶液中有NaOH与NaCO3存在;
    • 5.V1＜V2，这表明溶液中只有Na2CO3与NaHCO3存在；
  • 13.酸碱标准溶液的配置：
    • 1.酸标准溶液:HCl标准溶液的配置一般采用间接法配置，然后用基准物质标定，常用的基准物质是无水Na2CO3和硼砂。
    • 2.碱标准溶液的配置：NaOH可选用多种基准物质，如H2C2O4·2H2O，KHC2O4,苯甲酸，和邻苯二甲酸氢钾等。
• 5. 配位滴定法
  • 1.配位滴定的滴定剂：
    • 1.无机配位剂（一般很少用）
    • 2.有机配位剂（一般常用的是EDTA)
  • 2.EDTA
    • 是一种多元酸，可用H4Y表示，其在水中的溶解度很小，也难溶于酸和一般的有机溶剂，但易溶于氨溶液和氢氧化钠溶液中，生成相应的二钠盐，所以也称其为EDTA。
    • EDTA配位的特点：
      • 1.EDTA与许多金属离子可形成配位比为1：1的稳定配合物。
      • 2.EDTA和金属离子生成的金属配合物具有相对稳定性。
      • 3.EDTA与金属离子形成的配合物大多带有电荷，水溶性也好，反应速率较快，而且无色的金属离子与EDTA生成的配合物也能够为无色，有利于指示剂确定反应终点，但有色的金属离子与EDTA形成的配合物颜色加深。
  • 3.EDTA的副反应：
    • 酸效应：由于EDTA酸根离子会和水中的氢离子结合从而影响放应的进行。
    • 水解效应：由于金属离子会结合溶液中氢氧根离子发生水解从而使影响反应。
  • 4.条件稳定常数：配合反应的完全程度可以用条件稳定常数来判断。其中K（条件）=K/酸效应系数。
  • 5.满足配位滴定的条件是：CK（条件稳定常数）≥10的6次方。
  • 6.配位滴定的滴定曲线：
    • 1.滴定突跃不仅和条件稳定常数有关还和金属离子的C有关，
    • 2.K（条件）越大，滴定突跃越大，金属离子的浓度越大，突跃越大。
    • 3.K（条件）越小，滴定突跃越小，金属离子的浓度越小，突跃越小。
  • 7.金属指示剂：
    • 铬黑T
      • 1.对三价铁离子，铝离子，铜离子，镍离子等封闭。
      • 2.滴定终点由酒红色变为蓝色。
    • 磺基水杨酸
      • 1.直接底定的离子为三价铁。
      • 2.和铁离子显黄色。
    • 二甲酚橙
      • 1.对铁离子，铝离子，镍离子等封闭。
      • 2.主要测锌离子，铅离子等稀土元素。
  • 8.金属指示剂应具备的条件：
    • 在滴定的pH范围内，游离指示剂和指示剂与金属离子的配合物的颜色应有显著的差别。
    • 指示剂与金属离子配合物的稳定性应小于EDTA与金属离子配合物的稳定性，这样才能被EDTA置换出来，显示终点颜色的变化。
    • 指示剂僵化：指示剂与金属离子形成的配合物应易溶于水，如果生成胶体或沉淀，在滴定时指示剂与EDTA的置换作用将进行缓慢而使终点延长。
  • 9.单独一种金属离子配位滴定的条件：lgClgK（条件）≥6
  • 10.混合离子分别滴定的条件：一般▲lgk≥5时一种金属离子才对另一种金属离子没有干扰。若有干扰则需要采用掩蔽的方法去除，
  • 11.常用的掩蔽方法：
    • 配位掩蔽法：干扰离子与掩蔽剂形成稳定的配合物以消除干扰。例如常用的三乙醇胺掩蔽铁离子，铝离子和锰离子，或用NH4F掩蔽铝离子。
      • 1.干扰离子与掩蔽剂形成的配合物稳定性应大于与EDTA形成配合物的稳定性，且要为无色或者浅色的才对实验没有干扰。
      • 2.掩蔽剂不与被测离子配位或者与待测离子形成配合物，其稳定性也小于与EDTA配合物的稳定性。
    • 沉淀掩蔽法：加入选择性的沉淀剂做掩蔽剂，使干扰离子形沉淀或降低其溶解度，在不分离沉淀的情况下滴定。
    • 氧化还原掩蔽法：利用氧化还原反应，变更干扰离子的价态，以消除其干扰。
  • 12.解蔽方法：将一些离子掩蔽，对某种离子进行滴定后，使用另一种试剂破坏掩蔽所产生的配合物，使被掩蔽的离子释放出来。