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1、水质分析检测水质分析检测第第1 1章章 绪绪 论论1.1 1.1 水质检测的性质和任务水质检测的性质和任务水质分析检测水质分析检测是研究水及其杂质、污染物的组成、性质、含是研究水及其杂质、污染物的组成、性质、含量及其分析方法的一门学科。它在日趋严重的水环境污染治量及其分析方法的一门学科。它在日趋严重的水环境污染治理与检测中起着眼睛和哨兵的作用，给排水设计、水处理工理与检测中起着眼睛和哨兵的作用，给排水设计、水处理工艺、水环境评价、废水综合利用效果等都必须以分析结果为艺、水环境评价、废水综合利用效果等都必须以分析结果为依据，并做出正确判断和评价。依据，并做出正确判断和评价。通过学习，掌握水分析化
2、学的四大滴定方法（通过学习，掌握水分析化学的四大滴定方法（酸碱滴定法、配酸碱滴定法、配位滴定法、沉淀滴定法和氧化还原滴定法位滴定法、沉淀滴定法和氧化还原滴定法）和主要仪器分析法和主要仪器分析法（分光光度法、原子吸收光谱法和气相色谱分析法等分光光度法、原子吸收光谱法和气相色谱分析法等）的基本）的基本原理、基本理论和基本技能，掌握水质分析的基本操作。原理、基本理论和基本技能，掌握水质分析的基本操作。1.2 1.2 水分析化学的分类水分析化学的分类根据分析任务、分析对象、测定原理、操作方法和具体根据分析任务、分析对象、测定原理、操作方法和具体要求的不同，分析方法可分为许多种类。要求的不同，分析方法可
3、分为许多种类。按测定方法的原理划分为化学分析和仪器分析法按测定方法的原理划分为化学分析和仪器分析法化学分析法：化学分析法：以物质的化学反应为基础的分析方法（也称以物质的化学反应为基础的分析方法（也称为经典化学分析法），主要有重量分析法和滴定分析法。为经典化学分析法），主要有重量分析法和滴定分析法。仪器分析法仪器分析法：以物质的物理和物理化学性质为基础的分析：以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法（也称为物理和物理化学分析法）。方法（也称为物理和物理化学分析法）。A A、光学分析法、光学分析法 :紫外可见、红外、分子荧光及磷光、原子吸收、原紫外可见、红外、分子荧光及磷光、原子吸收、原子发射光
4、谱法等子发射光谱法等B B、电化学分析法：电重量分析、电位分析、电导法、库仑法、伏安、电化学分析法：电重量分析、电位分析、电导法、库仑法、伏安法、极谱分析法等法、极谱分析法等C C、色谱法：气相、液相、离子色谱法、色谱法：气相、液相、离子色谱法D D、其它方法：质谱、核磁共振、其它方法：质谱、核磁共振、X X射线、电子显微镜分析等射线、电子显微镜分析等仪仪器器分分析析法法1.3 1.3 水质指标和水质标准水质指标和水质标准2 2 水质指标水质指标物理指标：物理指标：不涉及化学反应，参数测定后水样不发生变化不涉及化学反应，参数测定后水样不发生变化化学指标化学指标微生物学指标微生物学指标按不同用水
5、目的制定的污染物的量阈值。按不同用水目的制定的污染物的量阈值。余氯为下界，其他指标均为上界限值，不可超越。余氯为下界，其他指标均为上界限值，不可超越。1 1 水质标准水质标准（1 1）物理指标物理指标 1)1)水温水温 2)2)臭味（文字描述）和臭阈值臭味（文字描述）和臭阈值3)3)色度色度4)4)浊度，混凝工艺重要的控制指标浊度，混凝工艺重要的控制指标5)5)残渣（总残渣残渣（总残渣 =可滤残渣可滤残渣 +不可滤残渣），重量法测定不可滤残渣），重量法测定 6)6)电导率，电导率仪测定电导率，电导率仪测定7)7)紫外吸光度值（紫外吸光度值（UVAUVA254254）：反映水中有机物含量）：反映
6、水中有机物含量8)8)氧化还原电位（氧化还原电位（ORPORP）：废水生物处理过程重要控制参数）：废水生物处理过程重要控制参数（2 2）微生物指标微生物指标 保障供水安全的重要指标保障供水安全的重要指标 1)1)细菌总数细菌总数 2)2)大肠菌群大肠菌群 3)3)大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌4)4)耐热大肠菌群耐热大肠菌群5)5)贾第鞭毛虫贾第鞭毛虫6)6)隐孢子虫隐孢子虫7)7)游离性余氯：游离性余氯：Cl2/HOCl/OCl-（3 3）化学指标）化学指标 1)1)pH值：值：pH=-lgH+2)2)酸度和碱度：给出质子物质的总量（酸度）酸度和碱度：给出质子物质的总量（酸度）接受质子物质的总量（
7、碱度）接受质子物质的总量（碱度）3)3)硬度：水中硬度：水中Ca2+、Mg2+离子的总量离子的总量 永久硬度：硫酸盐、氯化物等形成永久硬度：硫酸盐、氯化物等形成 暂时硬度：碳酸盐和重碳酸盐形成，煮沸后分解形暂时硬度：碳酸盐和重碳酸盐形成，煮沸后分解形 成沉淀成沉淀 4)4)总盐量（或矿化度）：水中全部阴阳离子总量总盐量（或矿化度）：水中全部阴阳离子总量 5)有有机机污污染染物物综综合合指指标标（宏宏观观地地描描述述水水中中有有机机污污染染物物，是是总总量量指指标，不针对哪类有机物）标，不针对哪类有机物）高高锰锰酸酸盐盐指指数数（CODMn）：用用KMnO4作作氧氧化化剂剂氧氧化化水水中中有有机
8、机物物所消耗的量，单位所消耗的量，单位mgO2/L，适用于轻污染的给水，适用于轻污染的给水 化学需氧量（化学需氧量（CODCr）：K2Cr2O7作氧化剂，适用于重污染的排水作氧化剂，适用于重污染的排水 生生物物化化学学需需氧氧量量（BOD）：在在一一定定时时间间温温度度下下，微微生生物物分分解解水水中中有机物发生生物化学反应中所消耗的溶解氧量，单位有机物发生生物化学反应中所消耗的溶解氧量，单位mgO2/L 总总有有机机碳碳（TOC）：总总有有机机碳碳分分析析仪仪高高温温燃燃烧烧水水样样测测定定，单单位位mgC/L总总需需氧氧量量（TOD）：水水中中有有机机物物和和还还原原性性无无机机物物在在高
9、高温温下下燃燃烧烧生生成成稳定的氧化物时的需氧量，稳定的氧化物时的需氧量，mgO2/L 根据试验目的选取取样点、取样量、采样器和取样根据试验目的选取取样点、取样量、采样器和取样方法。方法。水质分析的基本程序：水质分析的基本程序：水样采集、保存、预处理、分析、结果计算和报告水样采集、保存、预处理、分析、结果计算和报告1.4 1.4 水样的采集、保存和预处理水样的采集、保存和预处理1 1、水样的采集、水样的采集（1 1）采样断面布设：）采样断面布设：a、采样点：、采样点：断面布设断面布设和和点布设点布设。对湖泊、水库，应在进出水口布设对湖泊、水库，应在进出水口布设2 2个检测断面。个检测断面。河流
10、水系沿河流水系沿上中下游布设上中下游布设3 3个采样断面个采样断面对照断面（上游）：对照断面（上游）：反映本地区河流水质的初始情况。反映本地区河流水质的初始情况。检测断面检测断面（中游）：（中游）：反映本地区排放的废水对河段水质反映本地区排放的废水对河段水质的影响。的影响。结果断面结果断面（下游）：（下游）：反映河流对污染物的稀释净化情况。反映河流对污染物的稀释净化情况。（2 2）采样点布设：据河流的宽度和深度而定）采样点布设：据河流的宽度和深度而定在断面上选择采样垂线在断面上选择采样垂线:水面宽水面宽50m50m，设一条，设一条;水面宽水面宽50-100m50-100m，设左、右两条，设左、
11、右两条;水面宽大于水面宽大于100m100m，设左、中、右三条。，设左、中、右三条。每条垂线上设点：每条垂线上设点：表层水样：水面下约表层水样：水面下约0.50.51m1m处处;深层水样：距底质以上深层水样：距底质以上0.50.51m1m处处;中层水样：表层和深层之间的中心位置。中层水样：表层和深层之间的中心位置。b、取样量：保证分析用量、取样量：保证分析用量3倍以上，至少做倍以上，至少做2次平行样。次平行样。c、采样器：玻璃或塑料瓶或水桶，清洁（化学指标）或、采样器：玻璃或塑料瓶或水桶，清洁（化学指标）或无菌（微生物指标）。无菌（微生物指标）。玻璃采样瓶：测定含油类或其它有机物玻璃采样瓶：测
12、定含油类或其它有机物(生物生物)水样。水样。塑料采样瓶：测定水中的微量金属离子、硼、硅、氟等塑料采样瓶：测定水中的微量金属离子、硼、硅、氟等无机项目。无机项目。d、取样方法取样方法：一般水样冲洗采样瓶：一般水样冲洗采样瓶23次后再采样。次后再采样。自来水：先放水数分钟再采样。自来水：先放水数分钟再采样。井水：直接采样；或先水桶采样，再移至采样瓶井水：直接采样；或先水桶采样，再移至采样瓶江河湖泊或海水（表面水样）：距岸边江河湖泊或海水（表面水样）：距岸边12m且水下且水下2050cm直接采样。直接采样。污水、废水：重点各排放口污水、废水：重点各排放口e e、取样形式：、取样形式：瞬时废水样：瞬时
13、废水样：浓度、和流量都比较恒定，可随机采样。浓度、和流量都比较恒定，可随机采样。平均混合废水样：平均混合废水样：浓度变化但流量恒定，可在浓度变化但流量恒定，可在24h24h内每隔相内每隔相同时间，采集等量废水样，最后混合成平均水样。同时间，采集等量废水样，最后混合成平均水样。平均按比例混合废水样：平均按比例混合废水样：当排放量变化时，当排放量变化时，24h24h内每隔相同内每隔相同时间，流量大时多取，流量少时少取，然后混合而成。时间，流量大时多取，流量少时少取，然后混合而成。2、水样的保存水样的保存最好现场立即测定，以免发生物理、化学、生物变化。最好现场立即测定，以免发生物理、化学、生物变化。
14、如不能立即测定，应采用一些措施终止或减缓各种反应。如不能立即测定，应采用一些措施终止或减缓各种反应。a、冷藏冷藏：2mol.L2mol.L-1-1的碱溶液中，被还原为的碱溶液中，被还原为MnOMnO4 42-2-；五、滴定方法五、滴定方法CODCOD是指水体中已被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的是指水体中已被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，换算成氧的含量（以氧化剂的量，换算成氧的含量（以O O2 2mgLmgL-1-1计）来表示。计）来表示。CODCOD的测定分为酸性高锰酸钾法、碱性高锰酸钾法和重的测定分为酸性高锰酸钾法、碱性高锰酸钾法和重铬酸钾法。铬酸钾法。以高锰酸钾法测定的以高
15、锰酸钾法测定的CODCOD值，又称为高锰酸值，又称为高锰酸盐指数。盐指数。由于由于Cl-离子对此法有干扰，因而本法仅适合于地表水、地离子对此法有干扰，因而本法仅适合于地表水、地下水、饮用水和生活污水中下水、饮用水和生活污水中COD的测定。含的测定。含Cl-较高的工业较高的工业废水则应采用重铬酸钾法测定。废水则应采用重铬酸钾法测定。我国规定了环境水质的高锰酸盐指数的标准为我国规定了环境水质的高锰酸盐指数的标准为2-10mgO2-10mgO2 2/L/L。应用示例水样中化学耗氧量(COD)的测定化学需氧量（化学需氧量（COD）是量度水体受还原性物质（主要是有）是量度水体受还原性物质（主要是有机物）
16、污染程度的综合性指标。机物）污染程度的综合性指标。高锰酸盐指数的高锰酸盐指数的测定步骤：测定步骤：(a)分取分取100mL混匀水样混匀水样(如如CODMn高于高于5mg/L，则用水稀释至，则用水稀释至l00mL)于于250mL锥形瓶中，加锥形瓶中，加5mL(1+3)硫酸，混匀。然后加硫酸，混匀。然后加4溶液，摇匀后立即放入沸水浴中加热溶液，摇匀后立即放入沸水浴中加热30min。(b)取下锥形瓶，趁热加入取下锥形瓶，趁热加入2C204标液，摇匀，立即用标液，摇匀，立即用0.0lmol/LKMn04溶液滴定至显微红色，记录溶液滴定至显微红色，记录KMn04溶液消耗溶液消耗量。量。(c)KMn0(c
17、)KMn04 4溶液的标定：将上述已滴定完毕的溶液加热至约溶液的标定：将上述已滴定完毕的溶液加热至约7070，准确加入，准确加入2 2C C2 20 04 4标液，再用标液，再用KMn0KMn04 4溶液滴定至显微红色。记录溶液滴定至显微红色。记录KMn0KMn04 4溶液的消耗量溶液的消耗量V V。按下式求得。按下式求得KMn0KMn04 4溶液的校正系数溶液的校正系数(K)(K)。K=10.00/V K=10.00/V 式中，式中，V V标定时标定时KMn0KMn04 4溶液的消耗量溶液的消耗量(mL).(mL).若水样经稀释时，应同时另取若水样经稀释时，应同时另取lOOmLlOOmL水，
18、同水样操作步骤进水，同水样操作步骤进行空白试验行空白试验。优点：优点：a、易提纯，在、易提纯，在140250干燥后，可直接配标准溶液；干燥后，可直接配标准溶液；b、标准溶液稳定，可长期保存；、标准溶液稳定，可长期保存；c、选择性好，室温下不与、选择性好，室温下不与CI-作用，可在作用，可在HCI溶液中进行滴定。溶液中进行滴定。缺点：缺点：a、酸性范围使用，应用窄；、酸性范围使用，应用窄；b、终点时难以辨别出过量、终点时难以辨别出过量K2Cr2O7的黄色（产物的黄色（产物Cr3+呈绿色），呈绿色），因此须加入指示剂，如二苯胺磺酸钠；因此须加入指示剂，如二苯胺磺酸钠；c、有毒，应注意废液的处理；、
19、有毒，应注意废液的处理；（二）重铬酸钾法（二）重铬酸钾法原理：原理：2Cr2Cr2 2O O7 72-2-+3C +16H+3C +16H+=4Cr =4Cr3+3+3CO+3CO2 2+8H+8H2 2O O（过量）（水样有机物）（过量）（水样有机物）（回流（回流2 2小时）小时）CrCr2 2O O7 72-2-+6Fe6Fe2+2+14H+14H+=2Cr =2Cr3+3+6Fe+6Fe3+3+7H+7H2 2O O（剩余）（标准溶液）（剩余）（标准溶液）spsp：Fe(CFe(C1212H H8 8N N2 2)3 33+3+=Fe(C=Fe(C1212H H8 8N N2 2)3 3
20、2+2+氧化态（蓝色）氧化态（蓝色）还原态（棕红色）还原态（棕红色）（指示剂：邻二氮菲亚铁，又叫（指示剂：邻二氮菲亚铁，又叫试亚铁灵试亚铁灵或邻菲啰啉亚铁离子）或邻菲啰啉亚铁离子）终点时由蓝色变为棕红色终点时由蓝色变为棕红色该法适用范围广泛，可用于污水中化学需氧量的测定。该法适用范围广泛，可用于污水中化学需氧量的测定。应用实例：化学需氧量的测定应用实例：化学需氧量的测定（CODCODCrCr ）V V0 0空白试验空白试验消耗消耗硫酸亚铁铵标准溶液的量（硫酸亚铁铵标准溶液的量（mL)mL)V V1 1 滴定水样时滴定水样时消耗消耗硫酸亚铁铵标准溶液的量硫酸亚铁铵标准溶液的量（mL)mL)C C
21、 硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L)mol/L)8 8 氧的摩尔质量（氧的摩尔质量（1/4 O1/4 O2 2，g/mol)g/mol)V V水水水样的量（水样的量（mLmL）重铬酸钾标准溶液的浓度是重铬酸钾标准溶液的浓度是1/6 K1/6 K2 2CrCr2 2O O7 7 mol/L mol/L（三）碘量法（三）碘量法（三）碘量法（三）碘量法（指示剂：淀粉）指示剂：淀粉）利用利用I2的氧化性和的氧化性和I-的还原性进行滴定的方法。的还原性进行滴定的方法。半电池反应为：半电池反应为：碘难溶于水（碘难溶于水（25时时1.0010-3mol.L-1），常在配制），常
22、在配制时加入时加入KI使之溶解，这时使之溶解，这时I2与与I-结合成结合成I3-离子，溶离子，溶解度增大：解度增大：再用再用Na2S2O3溶液滴定：溶液滴定：用用 I3-标准溶液直接滴定标准溶液直接滴定强还原性强还原性物质物质（如（如Sn2+、Sb3+、S2-、SO32-等）等）电势较高的氧化性物质，可用电势较高的氧化性物质，可用 I-标准溶液还原氧化性物质，标准溶液还原氧化性物质，然后用然后用 Na2S2O3 标准溶液滴定释出的标准溶液滴定释出的 I2。测定：测定：Cu2+、CrO42-、Cr2O72-、CIO-、NO2-、H2O2氧化性物质。氧化性物质。如，如，KMnO4 在酸性溶液中，与
23、过量的在酸性溶液中，与过量的 KI 作用析出作用析出 I2：1 1、直接碘量法、直接碘量法2 2、间接碘量法、间接碘量法b、防止、防止I2的挥发和空气中的的挥发和空气中的O2氧化氧化 I-。滴定时不要剧烈振摇，使用碘量瓶，避光。滴定时不要剧烈振摇，使用碘量瓶，避光。a、控制溶液的酸度：、控制溶液的酸度：滴定必须在滴定必须在中性或弱酸性中性或弱酸性溶液中进行。溶液中进行。在碱性溶液中，在碱性溶液中，I2会发生歧化反应。会发生歧化反应。在强酸性中在强酸性中Na2S2O3 会分解。会分解。间接碘量法应注意：间接碘量法应注意：C、判断终点常用淀粉为指示剂，判断终点常用淀粉为指示剂，直接法直接法的终点是
24、的终点是从无色变蓝色；从无色变蓝色；间接法是间接法是从蓝色变无色。淀粉溶液应在滴定近终从蓝色变无色。淀粉溶液应在滴定近终点时加入，如果过早加入，淀粉会吸附较多的碘点时加入，如果过早加入，淀粉会吸附较多的碘，使滴定结果产生误差。，使滴定结果产生误差。3 3 3 3、标准溶液的配制和标定、标准溶液的配制和标定、标准溶液的配制和标定、标准溶液的配制和标定标准溶液：硫代硫酸钠和碘标准溶液。标准溶液：硫代硫酸钠和碘标准溶液。（1）Na2S2O3标准溶液标准溶液（间接法）（间接法）Na2S2O3不是基准物质，不能直接配制标准溶液。不是基准物质，不能直接配制标准溶液。只能先配制成近似浓度的标液，然后再标定。
25、只能先配制成近似浓度的标液，然后再标定。K2Cr2O7，KIO3等基准物质常用来标定等基准物质常用来标定Na2S2O3溶液溶液的浓度。的浓度。Na2S2O3溶液浓度不稳定，容易改变：溶液浓度不稳定，容易改变：NaNaNaNa2 2 2 2S S S S2 2 2 2O OO O3 3 3 3溶液的配制溶液的配制溶液的配制溶液的配制维维持持溶溶液液碱碱性性，抑抑制制细细菌菌生生长长酸酸性性 不不稳稳定定S2O32-杀杀菌菌赶赶赶赶CO2 O2分分解解氧氧化化酸酸性性S2O32-S2O32-S2O32-不不稳稳定定HSO3-,S (SO42-，(SO32-,S）S)避避光光光光催催化化空空气气氧氧
26、化化S2O32-煮沸煮沸冷却后溶解冷却后溶解NaNa2 2S S2 2O O3 35H5H2 2O O加入少许加入少许 NaNa2 2COCO3 3贮于棕色贮于棕色玻璃瓶玻璃瓶8 814d.14d.标定标定蒸馏水蒸馏水（2 2 2 2）碘标准溶液（）碘标准溶液（）碘标准溶液（）碘标准溶液（间接法）间接法）间接法）间接法）升华法可制得纯碘，但由于碘的挥发性升华法可制得纯碘，但由于碘的挥发性及对天平的腐蚀，不宜直接法配制。及对天平的腐蚀，不宜直接法配制。粗称一定量碘，加过量粗称一定量碘，加过量KI，于研钵中加少量水研磨，使，于研钵中加少量水研磨，使溶解，然后将溶液稀释，倾入棕色瓶中于暗处保存。溶解
27、，然后将溶液稀释，倾入棕色瓶中于暗处保存。可用已标定好的可用已标定好的Na2S2O3标准溶液来标定标准溶液来标定I2溶液，溶液，也可用也可用As2O3（俗名砒霜，剧毒（俗名砒霜，剧毒）来标定。）来标定。避免避免I2溶液与橡皮等有机物接触，溶液与橡皮等有机物接触，也要防止也要防止I2溶液见光、遇热。溶液见光、遇热。络合滴定法络合滴定法一、基本术语一、基本术语标准溶液标准溶液已知准确浓度的溶液。已知准确浓度的溶液。滴定滴定将标准溶液通过滴定管滴加到被测物质溶液将标准溶液通过滴定管滴加到被测物质溶液 中的操作。中的操作。化学计量点化学计量点在滴定过程中，滴定剂与被测组分按在滴定过程中，滴定剂与被测组
28、分按 照滴定反应方程式所示计量关系定量地完全反应时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。称为化学计量点。滴定终点滴定终点因指示剂颜色发生明显改变而停止滴定因指示剂颜色发生明显改变而停止滴定 的点。的点。终点误差终点误差滴定终点与化学计量点不完全吻合而引滴定终点与化学计量点不完全吻合而引 起的误差。起的误差。二、络合滴定法概述二、络合滴定法概述络合滴定法络合滴定法利用络合反应进行的滴定分析方法称利用络合反应进行的滴定分析方法称为络合滴定法。为络合滴定法。作为络合滴定的反应必须符合以下条件：作为络合滴定的反应必须符合以下条件：1 1、生成的络合物要有确定的组成，即中心离子与络
29、、生成的络合物要有确定的组成，即中心离子与络合剂严格按一定比例化合；合剂严格按一定比例化合；2 2、生成的络合物要有足够的稳定性；、生成的络合物要有足够的稳定性；3 3、络合反应速度要足够快；、络合反应速度要足够快；4 4、有适当的方法指示终点。、有适当的方法指示终点。三、络合平衡三、络合平衡1 1、络合物的稳定常数、络合物的稳定常数 金属离子与金属离子与EDTAEDTA形成络合物的稳定性，可用该络形成络合物的稳定性，可用该络合物的稳定常数合物的稳定常数K K稳稳来表示。来表示。略去电荷，可简写成略去电荷，可简写成：M+Y=MYM+Y=MY 其稳定常数其稳定常数K KMYMY为：为：稳定常数值
30、越大，络合物就越稳定稳定常数值越大，络合物就越稳定。2 2 2 2、络合物的、络合物的、络合物的、络合物的条件条件条件条件稳定常数稳定常数稳定常数稳定常数M M M M与与与与Y Y Y Y及及及及MYMYMYMY的各种副反应进行的程度，可由其副反应系数表示。的各种副反应进行的程度，可由其副反应系数表示。的各种副反应进行的程度，可由其副反应系数表示。的各种副反应进行的程度，可由其副反应系数表示。酸效应：由于氢离子与酸效应：由于氢离子与Y之间发生副反应，使得之间发生副反应，使得EDTA参加主反应的能力下降，这种现象称为酸效应。参加主反应的能力下降，这种现象称为酸效应。酸效应系数：在一定酸效应系数
31、：在一定酸效应系数：在一定酸效应系数：在一定pHpH值下值下值下值下EDTAEDTA的各种存在形式的的各种存在形式的的各种存在形式的的各种存在形式的总浓度总浓度总浓度总浓度 Y Y 与能参加主反应的与能参加主反应的与能参加主反应的与能参加主反应的YY4-4-的平衡浓度之比。的平衡浓度之比。的平衡浓度之比。的平衡浓度之比。即：即：即：即：在在在在EDTAEDTA滴定中，被测金属离子滴定中，被测金属离子滴定中，被测金属离子滴定中，被测金属离子MM与与与与EDTAEDTA络合，生络合，生络合，生络合，生成配合物成配合物成配合物成配合物MYMY为主反应。同时为主反应。同时为主反应。同时为主反应。同时M
32、M和和和和Y Y及产物及产物及产物及产物MYMY都可都可都可都可能发生副反应，使能发生副反应，使能发生副反应，使能发生副反应，使MYMY配合物的稳定性受到影响。配合物的稳定性受到影响。配合物的稳定性受到影响。配合物的稳定性受到影响。当溶液中存在酸效应时，当溶液中存在酸效应时，上式用对数形式表示为：上式用对数形式表示为：络合物的稳定性受溶液络合物的稳定性受溶液pH值的影响很大。因此在值的影响很大。因此在实际工作中应更多采用条件稳定常数。实际工作中应更多采用条件稳定常数。3.2重量分析法重量分析法一、重量分析法的分类和特点一、重量分析法的分类和特点根据被测组分与其它组分分离方法的不同，重量分析根据
33、被测组分与其它组分分离方法的不同，重量分析法可分为三种法可分为三种：1、沉淀法、沉淀法沉淀法是重量分析法中的主要方法。这种方法是将被测沉淀法是重量分析法中的主要方法。这种方法是将被测组分以难溶化合物的形式沉淀出来，再将沉淀过滤、洗组分以难溶化合物的形式沉淀出来，再将沉淀过滤、洗涤、烘干或灼烧，最后称重并计算其含量。涤、烘干或灼烧，最后称重并计算其含量。重量分析法是用适当方法先将试样中的待测组分与其它重量分析法是用适当方法先将试样中的待测组分与其它组分分离，然后用称量的方法测定该组分的含量。组分分离，然后用称量的方法测定该组分的含量。2、气化法：、气化法：利用物质的挥发性质，通过加热或其利用物质
34、的挥发性质，通过加热或其他方法使试样中的待测组分挥发逸出，然后根据他方法使试样中的待测组分挥发逸出，然后根据试样质量的减少计算该组分的含量；或者当该组试样质量的减少计算该组分的含量；或者当该组分逸出时，选择适当吸收剂将它吸收，然后根据分逸出时，选择适当吸收剂将它吸收，然后根据吸收剂质量的增加计算该组分的含量。吸收剂质量的增加计算该组分的含量。3、电解法、电解法利用电解原理，用电子作沉淀剂使金属离子在电极利用电解原理，用电子作沉淀剂使金属离子在电极上还原析出，然后称量，求得其含量。上还原析出，然后称量，求得其含量。二、重量分析对沉淀形式和称量形式的要求二、重量分析对沉淀形式和称量形式的要求1 1
35、、重量分析对沉淀形式的要求：、重量分析对沉淀形式的要求：a.沉淀的溶解度必须很小，这样才能保证被测沉淀的溶解度必须很小，这样才能保证被测组分沉淀完全。组分沉淀完全。d.沉淀应易于转化为称量形式。沉淀应易于转化为称量形式。c.沉淀力求纯净，尽量避免其他杂质的玷污。沉淀力求纯净，尽量避免其他杂质的玷污。b.沉淀应易于过滤和洗涤，为此，希望尽量获得沉淀应易于过滤和洗涤，为此，希望尽量获得粗大的晶形沉淀，如果是无定形沉淀，应注意掌粗大的晶形沉淀，如果是无定形沉淀，应注意掌握好沉淀条件，改善沉淀的性质。握好沉淀条件，改善沉淀的性质。2 2、重量分析对称量形式的要求、重量分析对称量形式的要求：a.称量形式
36、必须有确定的化学组成，这是计称量形式必须有确定的化学组成，这是计算分析结果的依据。算分析结果的依据。c.称量形式的摩尔质量要大，则少量的待测组称量形式的摩尔质量要大，则少量的待测组分可以得到较大量的称量物质，减少称量误差。分可以得到较大量的称量物质，减少称量误差。b.称量形式必须十分稳定，不受空气中水分、称量形式必须十分稳定，不受空气中水分、等的影响。等的影响。称取试样量的多少，主要决定于沉淀类型。对生称取试样量的多少，主要决定于沉淀类型。对生成体积小、易于过滤和洗涤的晶型沉淀，其称量成体积小、易于过滤和洗涤的晶型沉淀，其称量式的质量控制在式的质量控制在0.30.5g。对生成体积大、不易。对生
37、成体积大、不易过和洗涤的得无定型沉淀，其称量式的质量控制过和洗涤的得无定型沉淀，其称量式的质量控制在在0.10.2g。据此依照组分含量即可估算出应取。据此依照组分含量即可估算出应取称量的试样量。称量的试样量。3.称取试样量的估算称取试样量的估算三、沉淀的过滤和洗涤三、沉淀的过滤和洗涤过滤的目的是将沉淀与母液分离。通常过滤是通过过滤的目的是将沉淀与母液分离。通常过滤是通过滤纸或玻璃砂芯漏斗或玻璃砂芯坩埚进行。滤纸或玻璃砂芯漏斗或玻璃砂芯坩埚进行。采用采用“少量多次少量多次”的方法洗涤沉淀，即每次加少量的方法洗涤沉淀，即每次加少量洗涤液，洗后尽量沥干，再加第二次洗涤液，这洗涤液，洗后尽量沥干，再加
38、第二次洗涤液，这样可提高洗涤效率。一般洗涤样可提高洗涤效率。一般洗涤3-5次即可。次即可。四、沉淀的烘干或灼烧四、沉淀的烘干或灼烧烘干是为了除去沉淀中的水分和可挥发物质，使烘干是为了除去沉淀中的水分和可挥发物质，使沉淀形式转化为组成固定的称量形式。烘干或灼沉淀形式转化为组成固定的称量形式。烘干或灼烧的温度和时间，随沉淀不同而异。烧的温度和时间，随沉淀不同而异。吸光光度法吸光光度法比色分析法比色分析法紫外分光光度分析法紫外分光光度分析法(UV)可见分光光度分析法可见分光光度分析法(Vis)3.3 吸收光谱吸收光谱基于物质对基于物质对光光的的选择性吸收选择性吸收建立的分析方法，称为建立的分析方法，
39、称为吸光光度法或分光光度法。吸光光度法或分光光度法。n 仪器简单、操作简便、快速仪器简单、操作简便、快速 n灵敏度高灵敏度高：测定下限可达测定下限可达10-510-6molL-1,10-4%10-5%。n准确度较高准确度较高：相对误差为：相对误差为2%5%。能够满足能够满足微量组分的测定要求。微量组分的测定要求。n应用广泛应用广泛分光光度法的特点：分光光度法的特点：1、光的基本性质、光的基本性质光是一种电磁波。光是一种电磁波。自然界中存在各种不同波长的电自然界中存在各种不同波长的电磁波，电磁波按其波长的不同可分为不同区域：磁波，电磁波按其波长的不同可分为不同区域：一、吸光光度法基本原理一、吸光
40、光度法基本原理 X射线射线 0.1 10nm 中红外光中红外光 2.5 50 m 可见光可见光 400 760nm 近紫外光近紫外光 200 400nm 远紫外光远紫外光 10 200nm 近红外光近红外光 0.75 2.5 m无线电波无线电波 1 1000m微微 波波 0.1 100cm 远红外光远红外光 50 1000 m光谱名称光谱名称波长范围波长范围跃迁类型跃迁类型辐射源辐射源分析方法分析方法X X射线射线0.10.110nm10nmK K和和L L层电子层电子 X X射线管射线管X X射线光谱法射线光谱法远紫外光远紫外光1010200nm200nm中层电子中层电子氢灯氢灯真空紫外光真
41、空紫外光度法度法近紫外光近紫外光200200400nm400nm价电子价电子氢灯氢灯紫外光度法紫外光度法可见光可见光400400750nm750nm价电子价电子钨灯钨灯比色及可见比色及可见光度法光度法近红外光近红外光0.750.752.5m2.5m分子振动分子振动碳化硅热棒碳化硅热棒近红外光度法近红外光度法中红外光中红外光2.52.55.0m5.0m分子振动分子振动同上同上中红外光度中红外光度法法远红外光远红外光5.05.01000m1000m分子振动和分子振动和转动转动同上同上远红外光度远红外光度法法微波微波0.10.1100cm100cm分子转动分子转动电磁波发生器电磁波发生器微波光谱法微
42、波光谱法无线电波无线电波1 11000m1000m核磁共振光核磁共振光谱法谱法分光光度法所使用的光谱范围在分光光度法所使用的光谱范围在200nm-1000 m 之间。其中之间。其中200nm400nm为为紫外光区紫外光区，400nm760nm为为可见光区可见光区，760nm 1000 m为为红外光区红外光区。单色光：单色光：具有单一波长的光称为具有单一波长的光称为单色光单色光。复合光复合光：由不同波长的光组成的光称为：由不同波长的光组成的光称为复合光复合光。可见光：可见光：人眼能感觉到的光称为人眼能感觉到的光称为可见光可见光。可见光是由可见光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等红、橙、黄、绿、青、
43、蓝、紫等各种色光各种色光按一定强度比例混合而成的。按一定强度比例混合而成的。橙橙红红黄黄绿绿青青青蓝青蓝蓝蓝紫紫图图 互补色光示意图互补色光示意图图中处于直线关系图中处于直线关系的两种色光为互补色的两种色光为互补色光。光。实验证明，如果把适当颜色的两种光按一实验证明，如果把适当颜色的两种光按一定强度比例混合，可以成为白光，这两种定强度比例混合，可以成为白光，这两种色光称为色光称为互补色光。互补色光。对溶液来说，溶液呈现不同的颜色是由于溶液中对溶液来说，溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的质点的质点(离子或分子离子或分子)对不同波长的光具有选择性对不同波长的光具有选择性吸收而引起的。吸收而引起的。当
44、白光通过某种溶液时，如果物质对各种波长的当白光通过某种溶液时，如果物质对各种波长的光完全吸收，则溶液光完全吸收，则溶液呈现黑色呈现黑色；如果完全反射，；如果完全反射，则呈现白色；则呈现白色；如果对各种波长的光均匀吸收，如果对各种波长的光均匀吸收，则则呈现灰色；呈现灰色；如果选择地吸收某些波长的光，则呈如果选择地吸收某些波长的光，则呈现透射光的颜色。现透射光的颜色。也就是说，如果只吸收或最大程度的吸收某种波也就是说，如果只吸收或最大程度的吸收某种波长的光，则溶液呈现的是这种波长光的补色光。长的光，则溶液呈现的是这种波长光的补色光。物质呈现颜色与吸收光波长的关系见表物质呈现颜色与吸收光波长的关系见
45、表9-29-2吸收光吸收光波波长长nm吸收光吸收光颜色颜色物质颜物质颜色色400-450紫黄绿450-480蓝蓝黄黄480-490绿蓝绿蓝橙橙490-500蓝绿蓝绿红红500-560绿绿紫红紫红560-580黄绿黄绿紫紫580-610黄黄蓝蓝610-650橙橙绿蓝绿蓝650-760红红蓝绿蓝绿表表9-2 9-2 物质颜色和吸收光颜色的关系物质颜色和吸收光颜色的关系图图9-2 9-2 不同颜色的可见光波长不同颜色的可见光波长如果将各种波长的单色光依次通过某一固定如果将各种波长的单色光依次通过某一固定浓度的有色溶液，测量每一波长下有色溶液浓度的有色溶液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度对光的吸
46、收程度(即即吸光度吸光度 A A)，然后以，然后以波长波长为横坐标，为横坐标，吸光度吸光度为纵坐标作图，得到一条为纵坐标作图，得到一条曲线，称为曲线，称为吸收光谱曲线吸收光谱曲线(简称吸收曲线简称吸收曲线)。从曲线可以清楚地看到有色溶液对光的吸收情从曲线可以清楚地看到有色溶液对光的吸收情况。（图况。（图9-3）2、吸收光谱曲线、吸收光谱曲线图图9-3 KMnO4 溶液的溶液的吸收曲吸收曲线线(1)(2)(3)(4)3 3、光的吸收定律、光的吸收定律 朗伯朗伯比耳定律：比耳定律：式中：式中：I0为入射光强度；为入射光强度；It为透射光强度；为透射光强度；A为吸光度；为吸光度；b为液层厚度为液层厚
47、度(即光程长度即光程长度)；C为溶液浓度；为溶液浓度；K为比例常数；为比例常数；c：溶液的浓度，单位：溶液的浓度，单位gL a：吸光系数，单位：吸光系数，单位Lgcm 式中，式中，A：吸光度，描述溶液对光的吸收程度；：吸光度，描述溶液对光的吸收程度；b：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)，通常以，通常以cm为单位；为单位；c：溶液的摩尔浓度，单位：溶液的摩尔浓度，单位molL；：摩尔吸光系数，单位：摩尔吸光系数，单位Lmolcm；透光度透光度(透光率、透射比透光率、透射比)T透光度透光度T:描述入射光透过溶液的程度描述入射光透过溶液的程度。T=I t /I0A lg T吸光度吸光度A与透光
48、度与透光度T的关系的关系:在多组分体系中，如果各种吸光物质之在多组分体系中，如果各种吸光物质之间没有相互作用，这时体系的总吸光度间没有相互作用，这时体系的总吸光度等于各组分吸光度之和，即吸光度具有等于各组分吸光度之和，即吸光度具有加和性。加和性。二、显色反应及显色条件的选择二、显色反应及显色条件的选择 测定某种物质时，如果待测物质本身有较深的测定某种物质时，如果待测物质本身有较深的颜色，就可以进行直接测定，但大多数待测物质是颜色，就可以进行直接测定，但大多数待测物质是无色或很浅的颜色，故需要选适当的试剂与被测离无色或很浅的颜色，故需要选适当的试剂与被测离子反应生成有色化合物再进行测定子反应生成
49、有色化合物再进行测定，此反应称为显此反应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂。色反应，所用的试剂称为显色剂。1 1、显色反应的选择、显色反应的选择显色反应一般应满足下列要求：显色反应一般应满足下列要求：a.选择性好：选择性好：干扰少或干扰容易消除。干扰少或干扰容易消除。b.灵敏度高灵敏度高：有色物质的有色物质的 应大于应大于104。c.有色化合物的组成恒定有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。，符合一定的化学式。d.有色化合物的性质应足够稳定有色化合物的性质应足够稳定，至少保证在测，至少保证在测量过程中溶液的吸光度基本恒定。量过程中溶液的吸光度基本恒定。e.有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大
50、有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大，即即显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明显区别，显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明显区别，一般要求两者的吸收峰波长之差一般要求两者的吸收峰波长之差 （称为对比（称为对比度）大于度）大于60nm60nm。2、显色条件的选择、显色条件的选择酸度对显色反应的影响主要表现为：酸度对显色反应的影响主要表现为：a.影响显色剂的平衡浓度和颜色影响显色剂的平衡浓度和颜色 b.影响被测金属离子的存在状态影响被测金属离子的存在状态 c.影响络合物的组成影响络合物的组成 显色反应的适宜酸度是通过实验来确定的。具体显色反应的适宜酸度是通过实验来确定的。具体方法是：固定溶液中被测组分