化學定量分析

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化學定量分析：在定性分析基礎上和結構分析基礎上測定物質中的有關組成的含量
一、定量分析過程
定量分析的任務是測定物質中某種或某組分的含量。通常包括以下幾個步驟。
• 取樣：分析試樣具有代表性;
• 試樣分解和分析試液的製備;
• 分離及測定
• 分析結果的計算及評價
（1） 取樣：根據分析對象是氣體、液體、或固體，採用不同的取樣方法。在取樣過程中，最重要的一點是要使分析試樣具有代表性。
試樣製備：
試樣經過破碎、過篩、混勻、縮分後才能得到符合分析要求的試樣。
破碎分為粗碎、中碎和細碎甚至研磨。每次破碎後要使樣品全部通過篩孔。
縮分是使粉碎後的試樣量逐步減少，採用四分法。將過篩後的試樣混勻，堆為錐形後壓為圓餅形狀，通過中心分成四等份，棄去對角的兩份。是否需要繼續縮分，可按下述公式進行計算。
mQ（kg）：試樣的最小質量；
k：縮分常數的經驗值，試樣均勻度越差，越大，通常在0.05~1 kg•mm-2之間。
d（mm ）：試樣的最大粒度直徑。
• 採樣與縮分試樣量計算示例
• 例：採集礦石樣品，若試樣的最大直徑為10 mm， k =0.2 kg/mm2, 則應採集多少試樣？
• 解： mQ ≥ kd 2 = 0.2 ´ 10 2 = 20 (kg)
• 例： 有一樣品 mQ = 20 kg ， k =0.2 kg / mm2, 用6號篩過篩, 問應縮分幾次？
• 解： mQ ≥ kd 2 = 0.2 ´ 3.36 2 = 2.26 (kg)
縮分1次剩餘試樣為20 ´ 0.5 = 10 (kg)，
縮分3次剩餘試樣為20 ´ 0.53= 2.5 (kg) ≥ 2.26，
故縮分3次。
從分析成本考慮，樣品量儘量少，從分析誤差考慮，不能少於臨界值 mQ ≥ kd 2
（2）試樣分解和分析試液的製備
定量化學分析一般採用濕法分析，通常要求將乾燥好的試樣分解後轉移入溶液中，然後進行分離及測定。
試樣分解和分析試液的製備要求：試樣分解完全； 待測物質不損失；避免引入干擾雜質。
根據試樣性質的不同，分解的方法亦不同。
溶解法→無機試樣
熔融法 →無機試樣
微波消解法→無機試樣
灰化法 →有機試樣
Ⅰ 溶解法：水、酸、鹼或混合酸作為溶劑。一般順序為：
H2O→HCl→HNO3→鹼溶法→王水
還有硫酸、磷酸、高氯酸、氫氟酸等。
Ⅱ 熔融法
將試樣與固體熔劑混勻後置於特定材料製成的坩堝中，在高溫下熔融，分解試樣，再用水或酸浸取融塊。
K2S2O7及KHSO4為酸性熔劑，用石英或鉑坩堝。Na2CO3，NaOH，Na2O2為鹼性熔劑，用鐵、銀或剛玉坩堝。
Ⅲ 灰化法（有機試樣）
乾式消化法：試樣置於馬弗爐或氧瓶燃燒中，高溫分解或燃燒，有機物燃燒後留下的無機殘渣以酸提取後製備成分析試液。它具有試樣分解完全、操作簡便、快速，適用於小量的試樣的分析等優點。
濕式消化法：硝酸和硫酸混合物作為溶劑與試樣一同加熱煮解，優點簡便、快速。
（3）分離及測定
根據待測組分的性質、含量和對分析結果準確度的要求，選擇合適的分析方法。根據方法的靈敏度、選擇性及適用範圍等來正確選擇適合的分析方法。
當試樣共存組分對待測組分的測定有干擾時，常用掩蔽劑消除干擾，而無合適的掩蔽方法時，必須進行分離。
（4）分析結果的計算及評價
根據分析過程中有關反應的計量關係及分析測量所得數據，計算試樣中待測組分的含量。對於測定結果及誤差分布情況，套用統計學方法進行評價。
二、 定量分析結果的表示
⑴ 待測組分的化學表示形式
以待測組分實際存在形式含量表示。
以氧化物或元素形式表示
以所需的組分表示
電解質溶液的分析結果，以離子含量表示
三、 待測組分的含量表示方法
固體試樣：常用質量分數表示 wB=mB/ms （％）
含量很低時，μg/g（或10-6），ng/g(10-9)，pg/g（10-12）
液體試樣：
» 物質的量濃度：單位mol/L。
» 質量摩爾濃度：單位mol/kg。
» 質量分數：待測組分的質量除以試液的質量，量綱為1。
» 體積分數：待測組分的體積除以試液的體積，量綱為1。
» 摩爾分數：待測組分的物質的量除以試液的物質的量，量綱為1。
» 質量濃度：以mg/L, μg/L, μg/mL，n g/mL, p g/mL。
氣體試樣：常量或微量組分的含量，通常以體積分數表示。