分析化学（供高等职业教育药学类药品制造类食品药品管理类相关专业使用第2版高职高专医

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**章 绪论 　　分析化学是研究物质的组成、结构、含量和形态的一门科学。分析化学具有极高的社会价值，对国民经济建设，尤其对药学事业的发展起到了重要的推动作用。 　　**节 概述 　　一、分析化学的分类 　　分析化学经过多年的发展，形成了各种分析方法和一套完整的分析体系，根据分析的依据不同，可做如下分类。 　　1.无机分析和有机分析根据分析对象不同，分析化学可分为无机分析和有机分析。其中，无机分析的对象是无机化合物，有机分析的对象是有机化合物。 　　2.定性分析、定量分析和结构分析根据分析任务不同，分析化学可分为定性分析、定量分析和结构分析。定性分析的任务是鉴定试样中含有的组分，即由哪些元素、离子、基团或化合物组成，也就是确定组成物质的各组分是什么；定量分析的任务是测定试样中各组分的相对含量，即确定组成物质各组分的含量有多少；结构分析的任务是研究物质的分子结构或晶体结构以及形态分析等。 　　3.常量、半微量、微量和超微量分析根据分析时所取试样量的多少也可以进行分类，见表1-1。 　　表1-1 根据试样量划分的分析方法 　　在无机定性分析中，多采用半微量分析法；在化学定量分析中，一般采用常量分析法；进行仪器分析时，多采用微量分析及超微量分析。 　　需要指出，根据试样中被测组分的含量高低，分析方法又可分为常量组分分析（＞1%）、微量组分分析（0.01%～1%）及痕量组分分析（＜0.01%）。常量组分分析一般采用化学分析法，微量组分分析和痕量组分分析一般采用仪器分析法。 　　4.化学分析和仪器分析根据测定原理不同，分析化学可分为化学分析法和仪器分析法。 　　（1）化学分析法：化学分析法是以化学反应为基础的分析方法，主要包括滴定分析法和重量分析法。滴定分析法和重量分析法通常用于高含量或中含量组分的测定，即待测组分的含量一般在1%以上。重量分析法的准确度比较高，但分析速度慢。滴定分析法操作简便、快速，测定结果的准确度也比较高（一般情况下相对误差不超过0.1%），所用仪器设备又很简单，在生产实践和科学试验中都有广泛应用。 　　（2）仪器分析法：仪器分析法是以物质的物理或物理化学性质为基础测定物质含量的分析方法，由于这类分析方法需要专用的、较特殊的仪器，所以称为仪器分析法。它包括光学分析法、电化学分析法、色谱分析法和质谱分析法等。 　　5.例行分析、快速分析和仲裁分析例行分析是指一般化验室日常生产中的分析，又称常规分析。例如炼钢厂的炉前快速分析，药厂及化工厂化验室的日常分析，要求在尽量短的时间内报出结果以作为判断生产过程运行正常与否的指标和判据，分析误差一般允许较大。 　　仲裁分析是不同单位对分析结果有争议时，要求有关单位（需是一定级别的药检所或法定检验单位）用指定的方法进行准确的分析，以判断分析结果的准确性。 　　二、分析化学的作用 　　分析化学作为研究物质组成的重要方法，已经渗透到国民经济、工农业生产和科学研究的各个方面，发挥着不可替代的重要作用。例如在食品学、医药学、生物学、农业科学、海洋学等学科中，都需要分析化学提供技术与信息支撑。分析化学也常常作为一种手段而广泛应用于化学学科本身的发展以及与化学有关的各学科领域中。无论是工农业生产的原料选择、生产过程的控制与管理、成品的质量检验，还是新技术的探索应用、新产品的开发研究等，都要以分析结果作为参考依据。它是一门社会迫切需要的实用学科，素有工农业生产和科学研究的“眼睛”之称。 　　药学和食品学是生命科学的重要部分。药品用于预防、治疗、诊断人的疾病，调节人的生理功能，它是一种特殊的化学物质。食品是指经过加工制作可以供人食用的物质。食品含有丰富的营养成分，为人类提供必需的能量。药品、食品和化学的关系非常紧密，很多药品、食品是化学合成的，其提取分离提纯需要用到化学方法，其检验、含量测定需要用分析化学的方法来完成。分析化学与药学和食品学的关系非常紧密。 　　分析化学作为食品、药品类专业的重要基础课程，通过本课程的学习，可使学生掌握与专业相关的理论知识、操作技能，为学生职业生涯的发展和从事药品、食品的生产、检验和贮存积累知识和技能经验。同时，对培养学生严谨科学的实验态度，提高分析问题和解决问题的能力，都具有特别重要的意义。 　　第二节 分析步骤与分析结果表达 　　一、分析过程的一般步骤 　　分析过程是确定物质组成信息的过程。要完成一项分析任务，通常包括以下步骤。 　　（一）任务和计划 　　根据分析任务制订初步分析计划，包括所采用的标准和分析方法，准确度和精密度要求等，还应包括所需的仪器设备、试剂等实验条件和实验可能存在的影响因素等。 　　（二）样品采集与制备 　　1.样品的采集试样采集要具有代表性。在采样过程中，必须按照一定的程序，根据物料的大小及存放情况，自物料的各个不同部位，采集一定数量、颗粒大小不等的样品。 　　2.样品的制备将采集到的原始试样处理成既能代表总体物料特性，数量又能满足检测需要最佳量的最终样品，这个过程称为试样的制备。对于均匀试样，其制备过程很简单，只需充分混合均匀即可。对于非均匀试样，一般需要经过破碎、过筛、混合和缩分等四个步骤。其中，缩分是在减小粒度的同时缩减样品量，常用的是“四分法”，样品经多次重复以上四个步骤后，使保留的试样量与试样的粒度达到试样制备要求，如图1-1所示。 　　图1-1 “四分法”示意图 　　（三）样品的分解 　　样品分解是分析工作的重要步骤之一。在分解样品时应注意以下问题：样品必须分解完全，分解过程中待测组分的量不能改变，所用试剂及反应产物对后续测定没有干扰。 　　样品的性质不同，分解的方法也不同。无机样品通常采用溶解法、熔融法和半溶法进行分解。有机样品的分解则通常采用干法、湿法和燃烧法等。此外，加压、微波加热分解技术在分析检测中也经常用到。 　　在样品分解过程中，针对不同样品以及不同的测定对象，需要选择不同的分解方法。选择样品分解方法的原则如下：①样品的分解方法应与测定方法相适应。有时测定同一组分，由于检测方法不同，选择样品的分解方法也不同。②应根据其组成和特性来选择样品的分解方法。样品能溶于水时，最好用水作溶剂。样品不溶于水时，酸性样品可用碱性溶（熔）剂分解，常见的碱性溶（熔）剂有氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾等。碱性样品可用酸性溶（熔）剂分解，常见的酸性溶（熔）剂有盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸、焦硫酸钾等。氧化性样品可用还原性溶（熔）剂分解。还原性样品可用氧化性溶（熔）剂分解。③测定同一样品中的不同组分时，需要根据待测组分的性质采用不同的样品分解方法。例如，测定钢铁中磷的质量分数时，必须采用氧化性的酸来溶解，否则会造成磷的损失，但若测定钢铁中的其他元素，则可以用盐酸等溶解。所以，在分解试样时还需考虑所测定组分的性质。④选择分解方法时，还需注意应对后续分析操作无影响。 　　对于组成复杂的试样，在定量分析时，待测组分的含量常受到样品其他组分干扰，需要在分析前进行分离。常用的分离方法有沉淀法、挥发法、萃取法、色谱法等。 　　（四）样品的预处理 　　在定量分析中，待测样品通过制备和分解处理后，通常是以溶液或气体的状态用于测定。但有时待测组分经过上述处理后，其存在形式与测定形式并不完全相符，此时还需对样品做进一步处理。例如，利用氧化还原滴定法测定铁矿石中总铁的质量分数时，样品经过溶解后，部分铁以Fe3+形态存在，若采用重铬酸钾标准溶液（即滴定液）滴定，则需先用酸性氯化亚锡将Fe3+还原为Fe2+，然后进行测定。这种在滴定前将全部待测组分转变为适宜测定形态的处理步骤，称为样品的预处理。 　　关于样品的预处理需注意以下问题：①反应必须能够定量地进行完全，使待测组分全部转变为适宜测定的形态，且反应速率要快。②过量的试剂必须易于除去（可采用加热分解、过滤沉淀和其他分离方法），并对待测组分不产生影响。③反应必须具有足够的选择性，以免其他共存组分的干扰。 　　（五）定量测定 　　根据样品的性质和分析要求，选择合适的分析方法进行测定。测定样品时应在满足测定准确度要求的前提下，选择测定步骤简便、测定快的方法，可根据待测组分的性质不同加以选择。例如，酸碱性物质，可选择酸碱滴定法测定；大多数的金属离子可选择配位滴定法测定；具有氧化性或还原性的组分可选择氧化还原滴定法测定等。对于常量组分，可选择滴定分析法和称量分析法测定；对于微量甚至痕量组分，则一般采用灵敏度较高的仪器分析法或将样品经分离、富集后再测定。在选择测定方法时，还应考虑到共存干扰组分对测定的影响，一般应选用选择性较高的分析方法。同时，还必须结合现有的实验条件，包括实验仪器设备、药品试剂以及实验人员的素质、技能等进行选择。 　　（六）数据处理及分析结果表达 　　1.分析检验记录分析检验记录是对分析检验项目整个分析检测过程的真实写照，是出具检验报告的原始凭证与依据。其记录应按页编号，原始记录应用蓝黑墨水或碳素笔书写，记录应详尽、清楚、真实、资料完整，并应归档保存。数据记录应尽量采用国家标准规定的计量单位，并按测量仪器的有效读数记录。数据整理应用清晰简明的格式把大量原始数据表达出来，并保持原始数据应有的信息。 　　2.数据处理根据分析过程中有关反应的化学计量关系、试样的用量、测量得到的结果，计算待测组分的含量。可以借助计算机技术和各种专用数据处理软件，对大批实验数据进行处理，对分析结果及其误差用统计学方法进行处理和评价。 　　3.形成检验报告检验报告一般由如下内容组成：检验报告编号，送检单位（部门）名称，受检产品名称，样品说明（生产厂名、型号和规格、产品批号或出厂日期、取样地点及方法等），检验依据的标准编号与名称，检验项目与结果，检验结论，检验报告责任人并加盖检测单位专用公章，检验报告批准日期等。 　　二、分析结果的表达 　　（一）分析化学中常用的量及法定计量单位 　　定量分析是对待测组分进行准确分析测试的过程，得到的分析结果的表示必须准确规范和完整，其物理量、单位、符号及书写方法均应符合国家法定计量单位的规定。以国际单位制（SI）单位为基础，我国发布了《中华人民共和国法定计量单位》。 　　常见的计量单位和符号见附录A。 　　（二）分析结果的表达形式 　　定量分析的任务是测定样品中各组分的相对含量，分析的结果要通过准确方式表示出来。 　　1.固体试样在固体试样中，某一组分的含量通常用其在样品中的质量分数w来表示。例如，对于组分B，其含量可以用wB表示： 　　（1-1） 　　式中，ms、mB分别为样品和被测组分的质量，二者使用单位要一致，如g、kg等。如果被测组分的含量较高，为常量组分（被测组分的含量＞1%）时，则wB的数值可以用百分比（%）来表示。例如wB=0.12，则可表示为wB=12%。 　　在仪器分析中，被测组分含量通常很低，如痕量组分（被测组分含量＜0.1%），用百分比（%）表示其含量时有时书写较困难，可采用ppm、ppb、ppt等表示。 　　ppm浓度称为百万分比浓度。被测组分质量占试样的质量（或被测组分质量占试液体积，或气体组分体积占气体试样总体积）的百万分之一，称为一个ppm。以ppm表示的含量与以百分比表示的含量之间的数值换算公式为。以ppm表示的含量=以百分比表示的含量×104。例如，对于百分比为1%的样品，其ppm含量则为1×104ppm。 　　ppb浓度称为十亿分比浓度。被测组分质量占试样的质量（或被测组分质量占试液体积，或气体组分体积占气体试样总体积）的十亿分之一，称为一个ppb。以ppb表示的含量与以ppm表示的含量的换算公式为。以ppb表示的含量=以ppm表示的含量×103、例如，对于百万分比为3ppm的样品，其ppb含量则为3×103ppb。 　　2.液体试样按照国家法定计量单位的规定，液体试样的分析结果一般用物质的量浓度来表示，单位为mol/L，mmol/L或者mol/L。在实际应用中，液体试样的测定结果也可以用质量/质量的形式或者用质量/体积的形式表示。 　　例如，在100g溶液中含有m（g）的溶质，则该溶液的浓度为m%（m/m），称为质量百分比浓度，mB/ms