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导读
引用
Harris, D. C. (2012). Exploring Chemical Analysis (5th ed.). W. H. Freeman.
章节概要
第5版约640页，共24章，编号从第0章到第23章。每章以一个简短的现实故事开篇（河水中的可卡因残留、凤凰号火星着陆器上的滴定、臭氧空洞等），编号小节之间穿插专栏、课堂演示实验，有几章还附有参考实验步骤。出版社将本书描述为面向主要兴趣通常不在化学的学生的一学期入门教材。书末有术语表、四个数据附录（溶度积、酸解离常数、标准还原电势、氧化数与氧化还原方程式配平）、"Ask Yourself"问题的解答以及习题答案。
第0章：分析过程
简要介绍分析化学家的工作和分析的一般步骤，并附一个关于如何构建代表性样品的专栏。
第1–2章：化学测量；实验工具
第1章讲SI单位、单位换算、浓度单位、溶液配制，并初步介绍平衡常数。第2章是实验操作指南：安全、废物处理与绿色化学、实验记录本、分析天平、滴定管、容量瓶、移液管和注射器、过滤、干燥、玻璃量器的校准以及样品制备方法，并附有校准50 mL滴定管的参考步骤。
第3–5章：数学工具箱；统计；质量保证与校准方法
数据处理的核心部分。第3章讨论有效数字、误差类型、不确定度传递，并介绍电子表格和用Excel作图。第4章涵盖高斯分布、F检验、Student t及电子表格t检验、判断离群值的Grubbs检验、最小二乘拟合和校准曲线；一个专栏借流行病学的例子说明如何选择零假设。第5章介绍质量保证（含控制图）、方法验证、标准加入法和内标法。
第6–7章：滴定入门；重量分析与燃烧分析
第6章阐述容量分析的原理和计算，其中有一节讲鱼缸里的化学（出版社提到了来自海水水族箱的课堂数据），随后讨论溶度积、混合物滴定和涉及银离子的滴定。第7章讲沉淀、重量分析计算和燃烧分析。
第8–11章：酸碱入门；缓冲溶液；酸碱滴定；多元酸碱
这是全书最长的一组章节。第8章建立[H⁺]、[OH⁻]与pH之间的关系，并展开弱酸、弱碱平衡。第9章介绍Henderson–Hasselbalch方程、缓冲溶液的配制与缓冲容量，以及指示剂的作用原理。第10章构建强、弱酸碱的滴定曲线，讨论终点的确定，介绍凯氏定氮法，并演示如何用电子表格模拟滴定。第11章以氨基酸为例推广到二元体系，并讨论在给定pH下哪种物种占优势。
第12–13章：深入讨论化学平衡；EDTA滴定
第12章增加了离子强度、活度系数、电荷平衡与物料平衡、平衡的系统处理方法以及分布分数方程。第13章讲金属螯合物、EDTA、金属指示剂、滴定技术、金属–EDTA平衡对pH的依赖关系以及滴定曲线。
第14–17章：电极电势；电极测量；氧化还原滴定；电化学仪器分析方法
第14章从氧化还原化学和原电池讲到标准电势、能斯特方程、E°与平衡常数的关系以及参比电极。第15章讲指示电极、液接电势、离子选择性电极和用玻璃电极测pH。第16章讨论氧化还原滴定理论、氧化还原指示剂和涉及碘的滴定。第17章介绍电重量分析与库仑分析、电流分析法、伏安法和极谱法。
第18–20章：要有光；分光光度法：仪器与应用；原子光谱法
第18章介绍光的性质、吸收与比尔定律，以及测量中的实际问题。第19章讲分光光度计、混合物分析、分光光度滴定、分子吸收光时发生了什么，以及发光分析。第20章讲火焰、石墨炉和等离子体原子化、温度的影响、仪器、干扰以及电感耦合等离子体质谱。
第21–23章：色谱与质谱原理；气相色谱与液相色谱；其他色谱方法与毛细管电泳
第21章解释什么是色谱、如何描述色谱图以及谱带为何展宽，随后介绍质谱及质谱图所含的信息。第22章讲气相色谱、经典液相色谱和高效液相色谱，以及样品制备。第23章补充离子交换色谱、离子色谱、分子排阻色谱和亲和色谱，接着讲毛细管电泳，最后以芯片上的DNA分型作结。
核心概念
第0–5章：测量与数据
- 代表性样品：其组成能反映被分析物料整体组成的样品。
- 不确定度传递：各测量量的不确定度如何在计算结果中合成。
- F检验、t检验和Grubbs检验：用于比较精密度、比较平均值以及决定是否剔除离群值的统计检验。
- 标准加入法与内标法：能补偿基体效应和仪器响应波动的校准方法。
第6–13章：平衡与滴定
- 溶度积：支配难溶盐溶解的平衡常数。
- Henderson–Hasselbalch方程：缓冲溶液pH、pKa与碱酸比之间的关系。
- 平衡的系统处理：写出全部平衡式并结合电荷平衡和物料平衡来求解体系。
- EDTA滴定：用一种结合能力随pH变化的螯合剂滴定金属离子。
第14–17章：电化学
- 能斯特方程：电池电势如何取决于反应物和产物的浓度（活度）。
- 离子选择性电极：电势只对某一种离子有选择性响应的电极，最常见的是玻璃pH电极。
第18–23章：光谱与分离
- 比尔定律：吸光度与浓度和光程长度成正比。
- 谱带展宽：色谱峰在柱中迁移时变宽的现象，它限制了分离度。
- 毛细管电泳：在细毛细管内的电场中按迁移差异分离离子的方法。
评析
优点
- 内置解题辅导。 据出版社介绍，每个例题后都有一道"Test Yourself"题，把问题拆成更简单的步骤；目录显示书末附有"Ask Yourself"问题的解答和习题答案。另有单独出售的题解手册。
- 处处结合实际。 章首故事和专栏把分析方法与生物学、环境科学、医学和行星科学联系起来；出版社列出的第5版新增应用包括在火星上检测高氯酸盐、食品容器中的双酚A以及芯片上的DNA分型。
- 使用电子表格但不依赖它。 电子表格在第3章就引入，并在t检验、最小二乘和滴定曲线中反复使用，但出版社指出不打开电子表格也能使用本书；适合用电子表格求解的习题标有图标。
- 课堂演示与实验实践。 平衡和电化学各章穿插演示实验，第2章及其参考步骤则为实验室工作提供了实用入门。
局限
- 偏重平衡与滴定。 24章中有12章（第6–17章）讲平衡、滴定和电化学，而光谱和分离总共只有6章。需要深入学习仪器分析的学生还需要另一本教材。
- 软件和案例已显陈旧。 第5版出版于2012年，电子表格说明更新到Excel 2007，菜单和命令与现行版本不同。
- 没有用于结构测定的分子光谱。 目录中没有红外光谱和NMR；质谱是在色谱一章中引入的。
在课程中的定位
本书是本课程中最容易入门的定量分析教材。Harris和Lucy的 Quantitative Chemical Analysis 出自同一作者，以更大的篇幅讲授相近的内容；出版社把 Exploring Chemical Analysis 定位为面向主要兴趣在化学之外的学生的一学期课程，因此它适合非化学专业学生，化学专业学生则可以直接使用 Quantitative Chemical Analysis，或两书并用。David Harvey的 Analytical Chemistry 2.1 是面向第一门分析化学课程的开放教材，覆盖相同的领域（平衡、统计、光谱、色谱、电化学），是获取补充讲解和习题的有用免费资源。
在仪器分析方面，Rouessac和Rouessac的 Chemical Analysis 以较少的理论概览了20多种仪器方法，正好填补Harris仅有六章仪器分析所留下的空白；Skoog、Holler和Crouch的 Principles of Instrumental Analysis 是讲解仪器原理与设计的高年级教材。Bard、Faulkner和White的 Electrochemical Methods 是研究生教材，适合专攻电化学的学生在学完第14–17章之后继续阅读。
如何使用本书
本书适合一学期的分析化学课程，尤其适合生物学、地质学、环境科学等化学以外专业的学生。预期的基础是普通化学，包括化学计量和对平衡的初步了解；平衡在第1章中会再次讲到。
一学期的实用计划：
- 核心： 第0–5章（测量、实验工具、误差、统计和质量保证），然后是第6章和第8–10章（滴定、酸碱、缓冲溶液、酸碱滴定）。它们是任何分析实验的基础。
- 电化学与光谱： 读第14–15章和第18–19章，掌握电势、电极、比尔定律和分光光度法。
- 分离： 读第21–22章，了解色谱原理和主要色谱方法。
- 视时间和兴趣选读： 第7章（重量分析与燃烧分析）、第11–13章（多元体系、活度与平衡的系统处理、EDTA）、第16–17章（氧化还原滴定与电化学仪器分析）、第20章（原子光谱）和第23章（其他色谱方法与毛细管电泳）。
做完每个例题的"Test Yourself"题再继续往下读，然后做"Ask Yourself"问题，并对照书末解答检查。第一次实验前先读第2章，并按其中介绍的方法记录实验记录本。即使使用较新版本的Excel，电子表格习题也值得一做，因为最小二乘、滴定曲线等技巧可以直接迁移。