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「学习」分析化学与日常学习生活番外篇

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摘要

分析化学作为本科阶段学生的必修课,是化学基础且传统的分支学科。笔者再次[1]被迫进一步从已经操练过的分析化学实验第四大滴定法与分析理论课堂学习的重量分析法与分光光度法中,反思、复习、总结出第二篇联系日常生活实际与分析化学实验知识的课程小论文。本文中笔者用超出以往的无聊方式总结分析化学的学习经验。

关键词

分析化学、学习、复习、无聊

第一章 开门见山

本文主要复习理论课堂讲授的沉淀滴定法、重量分析法与吸光光度法。文章最后是一个简单的总结。

第二章 简单复习

下面分三小节简单复习了一下分析化学部分章节学习内容。

2.1 沉淀滴定法

沉淀溶解滴定法存在许多干扰因素,例如共沉淀、吸附与外来离子包藏等,至使可用于沉淀滴定的反应极少。即使是可以直接利用的反应,例如银量法,即银与卤素、拟卤素等阴离子的沉淀反应,其实际操作过程远比酸碱滴定法复杂。

好在有前人不懈探索,他们为我们整理总结出了分别适合在中性或弱碱性以及强酸性条件下利用银量法进行滴定分析的莫尔法与佛尔哈德法,还有利用吸附指示剂指示滴定终点的法扬司法。

即便如此,上述三种方法的应用也并不简单。

莫尔法要求控制铬酸根离子的浓度适当,同时滴定碘离子与硫氰根离子的误差较大。莫尔法还应避免有色离子、与银离子产生沉淀或配位作用的其他离子或分子的影响。

佛尔哈德法要求滴定过程中充分摇动溶液,以减轻硫氰化银对银离子的吸附作用。特别的,在用佛尔哈德法反滴定氯离子时,最好向溶液中添加密度大于水的有机溶剂是其覆盖在卤化银的表面,以阻隔硫氰根置换氯离子。此外在滴定碘离子时,要记得加入过量硝酸银使碘离子完全沉淀以后再加入硫酸铁铵指示剂,以免三价铁离子氧化碘离子。记得还要除去一些能与硫氰根发生反应的干扰离子与分子。

法扬司法要防止沉淀聚集,通常加入糊精以达到此目的。特别的,氯化银由于临界过饱和度较小,被滴物溶液浓度不能太大,以免均相成核作用显著,迅速生成的大量微小晶核聚集成无定形沉淀;而被滴物浓度又不能太稀,以免生成的少量沉淀吸附指示剂不足,使终点指示剂变色不易观察。

最后,对混合离子应用沉淀滴定法时要留意两种待测离子浓度比值的常用对数的绝对值应大于五。

2.2 重量分析法

重量分析法与沉淀滴定法有一些不值得一提的相似点,即重量分析法中的沉淀分析法与沉淀滴定法都会产生沉淀。沉淀分析法对沉淀形式与称量形式的要求可以简单的总结为三个字:纯、稳、重,这与沉淀滴定法对滴定产物的要求:快、稳、纯,类似。

沉淀分析法讲究从溶液中分离杂质并尽量多的生成沉淀形式,比如利用在同离子效应的尽量避免盐效应、酸效应与配位效应的影响,大大的降低沉淀溶解度;控制溶液浓度,陈化,以生成大块纯净的晶形沉淀。

为了避免沉淀剂局部过浓,采用均匀沉淀法,通过化学过程,逐步、均匀地在溶液内部生成构晶离子,使沉淀缓慢均匀地析出。

2.3 吸光光度法

吸光光度法、或称分光光度法,在有机化学中又称光谱法。在分析化学与有机化学的教学中均强调了光吸收的基本定律,即朗伯-比尔定律。由朗伯-比尔定律的数学表达式可以很容易的推断出,可以依据吸光度与吸光物质的含量的正比关系,测定绘制出一条线性的标准曲线以确定被测物质的含量。

然后利用吸光度与透射比的常用对数之和为零的关系,确定出吸光物质含量的相对误差等于透射比测量的相对误差与透射比的自然对数之比。这样绘图,计算就能得出吸光度在零点二到零点八之间,可以保证吸光物质含量的测量的相对误差较小,且当吸光度等于零点四三四时,测量的相对误差最小。

此外,同样依据吸光度等于摩尔吸收系数与液层厚度及吸光物质的浓度三者之积,基本可以推导出示差吸光光度法中两次测定的吸光度之差等于摩尔吸收系数与液层厚度及吸光物质的浓度差,与双波长吸光光度法中吸光度之差等于液层厚度及吸光物质的浓度与对应不同波长光的摩尔吸收系数之差的乘积。可得在应用双波长吸光光度法时,吸光度之差与吸光物质浓度同样成正比的结论,且由于双波波长相近,试样背景几乎无影响。

摩尔吸收系数与入射光波长相关,对“吸光度等于摩尔吸收系数与液层厚度及吸光物质的浓度三者之积”一式左右两边对入射光波长求若干阶导数,可得“吸光度对入射光波长的若干阶导数等于摩尔吸收系数对入射光波长的若干阶导数与液层厚度及吸光物质的浓度三者之积”,于是吸光度的导数值依然与吸收物的浓度成正比,导数光度分析法因这一理论基础得到应用。

比较有意思的是,有机化学教材中利用吸光光度法原理的仪器被称作光谱仪,即spectrometer[2],而分析化学教材管它叫分光光度计,即spectrophotometer[3]。我到现在都没有弄清出这二者之间到底有什么区别。

第三章 结语

不踏踏实实打好基础,就无法攻尖端、攀高峰,有时表面上看好像是爬上去了,但实际底子是空的[4]。世界上的万事万物都处于普遍联系之中,普遍联系引起事物的运动发展[5]。

参考文献

[1].聂诗政.分析化学与日常学习生活[OL].喔优秀.2021. https://ovay.co/2021/11/21/analytical-chemistry-and-daily-life/

[2].邢其毅,裴伟伟,裴坚等.基础有机化学(下)[M].第三版.北京:高等教育出版社,2005:172-173

[3].武汉大学等.分析化学上册[M].第六版.北京:高等教育出版社,2016:320-321

[4].本书编写组.思想道德修养与法律基础[M].第八版.北京:高等教育出版社,2018:43-44

[5].本书编写组.马克思主义基本原理[M].第一版.北京:高等教育出版社,2021:31-32

— Dec 12, 2021