《定量化学分析简明教程》与...定量化学分析主要内容的比较_李娜.pdf

Univ.Chem.2023,38(6),7581 75 收稿：2022-12-23；录用：2023-02-02；网络发表：2023-02-06*通讯作者，Email: 专题 doi:10.3866/PKU.DXHX202212061 定量化学分析简明教程与国外典型分析化学教材中定量化学定量化学分析简明教程与国外典型分析化学教材中定量化学分析主要内容的比较分析主要内容的比较 李娜1,*，吴熙2 1北京大学化学与分子工程学院，北京 100871 2黑龙江省教育厅，哈尔滨 150001 摘要摘要：本文比较了北京大学定量化学分析简明教程与国外主要分析化学教材中定量化学分析的一部分内容，主要涉及误差与分析数据处理、溶液中的化学平衡与容量滴定分析。各教材对化学分析部分的基本内容、方法与思路基本一致，对内容展示的方式、顺序、切入点有所不同，为读者提供了不同的视角。定量化学分析简明教程在保证阐明基本概念、原理与方法的前提下，保持简明特色。国外大部分教材对溶液中的化学平衡基本概念进行详细介绍，适合没有学过普化原理的学生学习。未来的分析化学教材中，化学分析的内容可能会因为学科前沿的发展、新方法的出现而精简，建议适当加强在建立分析方法中涉及的步骤或流程、误差与数据处理的内容，建议涵盖建立分析化学方法应考虑的问题(即分析化学语言)以及分析方法特性评价的部分，建议进一步凝练溶液中化学平衡问题处理的思想方法，因为这些构成了理解分析化学思路的基础，以及发展分析方法和实施认证新方法的保证。关键词关键词：定量化学分析；教材；误差与分析数据处理；化学平衡；容量滴定分析法 中图分类号：中图分类号：G64；O6 A Brief Comparison of Quantitative Chemical Analysis Content in Representative Analytical Chemistry Textbooks by Authors at Peking University and Overseas Na Li 1,*,Xi Wu 2 1 College of Chemistry and Molecular Engineering,Peking University,Beijing 100871,China.2 Education Department of Heilongjiang Province,Harbin 150001,China.Abstract:This paper gives a brief comparison of the quantitative chemical analysis content in representative analytical chemistry textbooks by authors at Peking University and overseas.Specifically,the content of introduction,error and data analysis and treatment,as well as chemical equilibria and volumetric titration are evaluated.The compared textbooks cover largely the same basic contents,methods and ways to solve analytical problems.Each book presents the content in its own style,sequence,and point cut,providing diversified perspectives on analytical chemistry.Quantitative Chemical Analysis by authors at Peking University is a concise textbook which elucidates all the basic concepts,principles and methods in limited number of pages.Most overseas textbooks provide a detailed introduction of the basic physical chemistry perspective of chemical equilibria,thus,general chemistry course may not be a prerequisite.The future development of analytical chemistry and related disciplines,as well as the emergence of new analytical methods may become parts of the analytical chemistry textbooks.As a result,the chemical analysis part may be reduced as we cannot make the size of the textbook bigger and bigger without limit.Nevertheless,the procedure and steps to solve problems of analytical chemistry remains the same.In the future analytical chemistry 76 大 学 化 学 Vol.38 textbooks,the basics and principles in the workflow of the analytical chemistry procedure,and errors and analytical data treatment are suggested to be enhanced.The language/terminology of analytical chemistry and figures of merit of analytical methods are suggested to be introduced.The way to solve complicated chemical equilibria should be further condensed based on the physical chemistry principle.All of the above are the basis for understanding how to solve an analytical chemistry problem,how to develop an analytical method,and how to validate a new analytical method.Key Words:Quantitative chemical analysis;Textbook;Errors and analytical data treatment;Chemical equilibrium;Volumetric titrimetry 分析化学，或称之为识别不同物质以及测定其组成的艺术，在科学研究中居重要地位。分析化学的重要性在化学早期发展中就已经显露出来，其相关记载包含遍及整个科学领域的大量定量工作1。一般地，定量化学分析(以下简称化学分析)教材包括但不限于以下几方面：分析化学简介(一般是绪论部分内容，包括分析化学定义、分析过程、样品采集与制备与分析化学基本计算)，误差与分析数据处理，溶液中的四大化学平衡与容量滴定方法，沉淀重量法，分光光度法，基本分离方法，常用仪器分析定量方法及其应用。正如David Harvey在其教材前言中所写，“Analytical chemistry,however,is more than equilibrium chemistry and a collection of analytical methods;it is an approach to solving chemical problems.2”无论是化学分析还是仪器分析教材，都需要向学生传授分析化学家解决问题的基本思路与研究范式。因此，需要介绍分析过程所涉及的所有步骤、方法原理，以及对最终分析结果的评价方法。化学分析部分也可完整优雅示例解决分析化学问题的思路与方法。其中化学平衡基本原理与数据处理方法不仅是定量化学分析的基础，也是仪器分析以及其他相关课程的基础。本文以北京大学分析化学教材为例，就化学分析部分的内容与国外主要分析化学教材进行简单比较，通过比较挖掘教材的共性与各自特点，以期从中获得参考与启示。因篇幅所限，主要涉及误差与分析数据处理、溶液中的化学平衡与容量滴定分析。此外，由于作者水平有限，所采用的比较方法与角度可能不是最合适的，也可能有失偏颇，请读者批评指正。1 教材选择教材选择 1.1 北京大学教材北京大学教材 北京大学分析化学教学组编写的与化学分析内容相关的教材有三部。定量化学分析简明教程(以下简称简明教程)3第1版于1985年出版，大约12年改版一次，第4版于2020年出版。教材言简意赅，重点鲜明，特别突出了基本概念与方法原理的阐述。对解决化学平衡问题的系统方法进行了介绍，在络合滴定部分(根据化学名词4，容量滴定中可以使用络合滴定或配位滴定，以下使用络合滴定)采用副反应与副反应系数的方式处理络合平衡，通过抓住主要影响因素简化平衡处理，并在氧化还原平衡、沉淀平衡等部分进行进一步应用。统一的处理方式加之简化假设，使复杂平衡问题的处理逻辑明确，系统性强。此外，随着分析方法的发展、教材使用专业范围的增加，教材补充了常用仪器分析定量方法，体现了在内容上跟进学科发展、突出教学理念、明确建立分析化学方法的思路。英文教材Quantitative Chemical Analysis 5的化学分析部分与简明教程在内容、逻辑、风格上基本一致。北京大学分析化学教学团队于2005年出版的分析化学教程6，将化学分析与仪器分析贯通，并配有分析化学教程习题解析7。教材的指导思想是：基于学科完整体系，融合经典与现代，突出“量”的概念。教材贯通了化学分析和仪器分析内容，保持化学分析理论的系统性并充实新内容；保持仪器分析内容的相对稳定性并融入新发展、新技术。在分析化学概论、分析数据的统计处理、标准样品与质量控制、复杂物质的分离等章节将化学分析与仪器分析有机结合，充分体现理论处理No.6 doi:10.3866/PKU.DXHX202212061 77 的系统性、测定方法的互补性。此外，还增加了生化分析、环境分析、热分析与有机元素分析、放射化学分析、电路和测量技术基础以及计算机在分析化学中的应用，充分反映了分析化学的研究进展，以及对社会的贡献。分析化学教程的化学分析部分内容与简明教程基本一致，由于简明教程最近改版，且使用面广，本文以简明教程为主进行比较。1.2 国外化学分析经典教材国外化学分析经典教材 考虑教材使用范围以及地区代表性，选择以下分析化学教材进行比较。由于有些教材书名相同，在之后的介绍中以教材最主要作者指代教材。Quantitative Chemical Analysis(第4版，Isaak M.Kolthoff等编)1是最早出版的、最广泛使用的定量化学分析教材，其集理论教材与实验教材于一身，二者有机结合。教材的主要作者Izaak Maurits Kolthoff(18941993)被誉为现代分析化学之父，他从分析化学是科学的基础学科分支这一角度编写该部教材。前三版的书名是Textbook of Quantitative Inorganic Analys