高等分析化学-01

1、高等分析化学高等分析化学高等分析化学高等分析化学高等分析化学高等分析化学Advance Analytical ChemistryAdvance Analytical ChemistryAdvance Analytical ChemistryMobile:mail: 1. 现代有机波谱分析现代有机波谱分析 ，张华，化学工业出，张华，化学工业出版社，版社，2005；2. 分析化学新进展分析化学新进展 ，王尔康，高等教育出，王尔康，高等教育出版社，版社，2002；3. 分析化学的明天：学科发展前沿与挑战分析化学的明天：学科发展前沿与挑战，梁文平，梁文平 庄乾坤主编，国家自然

2、科学基金委庄乾坤主编，国家自然科学基金委员化学科学部组编，员化学科学部组编， 2003年年09月；月；4. 分析化学分析化学，宫为民，大连理工大学出版，宫为民，大连理工大学出版社，社， 2000。第一节第一节第一节第一节第一节第一节现代分析化学现代分析化学现代分析化学现代分析化学现代分析化学现代分析化学一、分析化学的定义一、分析化学的定义二、分析化学的特点二、分析化学的特点三、分析化学的作用三、分析化学的作用四、现代分析化学四、现代分析化学1 研究物质组成、形态、结构等相关化学信息的研究物质组成、形态、结构等相关化学信息的科学，研究分析方法的科学。科学，研究分析方法的科学。化学中的信息科学，以

3、降低系统的不确定度化学中的信息科学，以降低系统的不确定度为目的。为目的。分析化学的主要任务：分析化学的主要任务：获取物质的化学成分、含量与结构获取物质的化学成分、含量与结构方面的信息。方面的信息。 1.1.分析化学中突出分析化学中突出“量量”的概的概念念 如：测定的数据不可随意取舍；数据准确度、偏差大小与采用的分析方法有关。 2.2.分析试样是一个获取信息、分析试样是一个获取信息、降低系统的不确定性的过程降低系统的不确定性的过程 2 3.3.实验性强实验性强 强调动手能力、培养实验操作技能，提高分析解决实际问题的能力。 4.4.综合性强综合性强 涉及化学、生物、电学、光学、计算机等，体现能力与

4、素质。 分析化学工作者应具有很强的责任分析化学工作者应具有很强的责任心心。2在化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码在化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码在化学研究工作中的作用：新物质鉴定在化学研究工作中的作用：新物质鉴定 结构与性能结构与性能在现代化学工业中的作用：质量控制与自动检测在现代化学工业中的作用：质量控制与自动检测分析化学与社会：环境、体育、案件侦破分析化学与社会：环境、体育、案件侦破3经典分析化学：经典分析化学：定量分析系统，重量法，容定量分析系统，重量法，容量法，溶液反应，四大平衡，化学热力学。量法，溶液反应，四大平衡，化学热力学。（分析技术）（分析技术）现代分析化学：现

5、代分析化学：化学计量学，传感器过程控化学计量学，传感器过程控制，自动化分析，专家系统，生物技术与制，自动化分析，专家系统，生物技术与生物过程，微型化分析等。生物过程，微型化分析等。（分析科学，仪器分析）（分析科学，仪器分析）2021-11-252021-11-25理论对象（问题）技术生产科学技术2021-11-25第二节第二节第二节第二节第二节第二节 分析化学的分类与分析化学的分类与分析化学的分类与分析化学的分类与分析化学的分类与分析化学的分类与进展进展进展进展进展进展 一一 、按分析任务分类、按分析任务分类 二、二、 按分析对象分类按分析对象分类 三、三、 按分析方法分类按分析方法分类 四、

6、按数量级分类四、按数量级分类 一、三次重大变革一、三次重大变革 二、发展基本规律二、发展基本规律 三、三、发展方向发展方向1. 按分析任务分类按分析任务分类 (1) 定性分析(Qualitative Analysis) 元素、离子、基团、官能团或化合物 (2) 定量分析(Quantitative Analysis) 含量 (3)结构分析(Structural Analysis) 形态分析，立体结构，结构与活性 (1)无机分析无机分析 (Inorganic Analysis) (2)有机分析有机分析 (Organic Analysis) (3)生物分析生物分析 (Biological Analy

7、sis) (4) 药物分析药物分析 (Pharmaceutical Analysis) )化学分析化学分析( (Chemical Analysis) )： 重量分析重量分析(Gravimetric Analysis) 容量分析容量分析(Titrimetric Analysis）仪器分析仪器分析(Instrumental Analysis) 电化学分析电化学分析(Electrometric Analysis) 光化学分析光化学分析(Optical Analysis) 色谱分析色谱分析(Chromatography) 波谱分析波谱分析(Spectrum Analysis)分分析析化化学学化学分析仪

8、器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析重量分析滴定分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱 常量，常量， 微量，微量， 痕量痕量( (1010-6-6),),超痕量超痕量( (1010-9-91010-12-12) ) 克克 毫克毫克 微克微克 纳克纳克 皮克皮克 飞克飞克 10 10-3-3 10 10-6-6 10 10-9-9 10 10-12-12 10 10-15-15 ppm ppb pptppm ppb ppt 第一次变革：第一次变革：上世纪初，分析

9、化学和物理化学上世纪初，分析化学和物理化学 第二次变革：第二次变革：第二次世界大战前后至上世纪第二次世界大战前后至上世纪6060年代年代 第三次变革：第三次变革：从上世纪从上世纪7070年代末到现在，综合性的边缘年代末到现在，综合性的边缘科学科学( (化学，物理学，数学，计算机科学，精密仪器制造化学，物理学，数学，计算机科学，精密仪器制造) )技术技术学科学科分析化学分析化学分析科学分析科学经典化学分析经典化学分析仪器分析仪器分析基本规律基本规律: : 学科之间的交叉渗透学科之间的交叉渗透 ( (包括联用技术包括联用技术) )发展趋势发展趋势: : 有机物有机物无机物生物活性物质生物活性物质常

10、量微量痕量分子水平分子水平手工操作仪器自动全自动智能化仪器智能化仪器社会社会其它科学技术领域其它科学技术领域社会需要社会需要研究与发展研究与发展分析问题分析问题分析化学分析化学分析化学与社会和其它分析化学与社会和其它科学技术领域的关系科学技术领域的关系4自动化自动化微型化微型化新技术新技术新仪器新仪器新原理新原理化学计量学化学计量学在线分析在线分析原位分析原位分析实时分析实时分析活体分析活体分析接口接口生物分析生物分析分析化学分析化学主要发展方向主要发展方向环境分析环境分析过程分析过程分析表面分析表面分析大分子表征大分子表征化学图像化学图像无损分析无损分析单细胞分析单细胞分析单细胞单聚集体分析

11、单细胞单聚集体分析教育教育传感器传感器固定化固定化定性定性其它科技领域其它科技领域联用技术联用技术分离技术分离技术仪器和计算机仪器和计算机现代分析化学现代分析化学分离分析（定量）分离分析（定量）GCGC气相色谱气相色谱LCLC液相色谱液相色谱TLCTLC薄层色谱薄层色谱CECE毛细管电泳毛细管电泳SFCSFC超临界流体色谱超临界流体色谱结构分析（定性）结构分析（定性）UVUV紫外光谱紫外光谱IRIR红外光谱红外光谱NMRNMR核磁共振光谱核磁共振光谱MSMS质谱质谱原子吸收光谱原子吸收光谱ICPICP，发射光谱，发射光谱X X射线荧光光谱射线荧光光谱状态分析（形态表面状态分析（形态表面）阳极溶

12、出伏安法阳极溶出伏安法X X射线光电子能谱射线光电子能谱电子能谱电子能谱扫描电镜扫描电镜X X射线衍射射线衍射热分析热分析1 1）电化学分析法电化学分析法：电位分析法，电解分析法，库仑：电位分析法，电解分析法，库仑分析法等分析法等2 2）色谱分析法色谱分析法：GCGC，LCLC，TLCTLC，CECCEC等等仪器分析方法仪器分析方法3 3）光学分析法光学分析法非光谱法非光谱法光谱法光谱法分子光谱：分子光谱：UV, IR, NMR,UV, IR, NMR, 荧光，拉曼荧光，拉曼原子光谱：原子吸收光谱，原子光谱：原子吸收光谱， 原子发射光谱，原子发射光谱， 原子荧光光谱，原子荧光光谱， X X射线

13、荧光光谱射线荧光光谱折射法折射法X X射线衍射法射线衍射法旋光测定法旋光测定法4 4）质谱法质谱法：MSMS，MS/MS, GC/MS, LC/MS, MS/MS, GC/MS, LC/MS, CE/MS, ICP/MS. CE/MS, ICP/MS.5)5)其它分析方法其它分析方法：热化学法，电子能谱，：热化学法，电子能谱， 扫描电镜。扫描电镜。仪器分析方法仪器分析方法第三节第三节第三节第三节第三节第三节光分析基础光分析基础光分析基础光分析基础光分析基础光分析基础一、光分析法一、光分析法二、电磁辐射的基本性质二、电磁辐射的基本性质三、光与物质的相互作用三、光与物质的相互作用四、四、 光分析方

14、法的分类光分析方法的分类1)1) 光分析法光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系。及结构关系。2)2) 作用方式作用方式：吸收、发射、反射、折射、散：吸收、发射、反射、折射、散射、干涉、衍射等；光分析法在研究物质射、干涉、衍射等；光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其组成、结构表征、表面分析等方面具有其它方法不可取代的地位。它方法不可取代的地位。一、光分析方法一、光分析方法1)1) 电磁辐射电磁辐射：以接近光速（真空中为光速）沿波以接近光速（真空中为光速）沿波前方向传播的

15、交变磁场和电场前方向传播的交变磁场和电场二、电磁辐射的基本性质二、电磁辐射的基本性质2)2) 光的波粒二象性光的波粒二象性：3)3) 电磁波谱电磁波谱：4)4)电磁波谱及对应的波谱技术电磁波谱及对应的波谱技术三、光与物质相互作用三、光与物质相互作用三、光与物质相互作用三、光与物质相互作用 四、光分析方法的分类四、光分析方法的分类第四节第四节第四节第四节第四节第四节吸收光谱和发射光谱吸收光谱和发射光谱吸收光谱和发射光谱吸收光谱和发射光谱吸收光谱和发射光谱吸收光谱和发射光谱一、吸收光谱一、吸收光谱二、发射光谱二、发射光谱三、光波谱分析方法比较三、光波谱分析方法比较四、四、光波谱分析方法原理光波谱分

16、析方法原理及缩写及缩写一、吸收光谱一、吸收光谱二、发射光谱二、发射光谱二、发射光谱二、发射光谱三、几种光波谱分析方法比较三、几种光波谱分析方法比较注：信息丰富，适用；有信息，较适用；信息少，可用；无信息，不适用。四、各种光波谱分析方法的原理及缩写四、各种光波谱分析方法的原理及缩写分析方法分析方法缩写缩写分析原理分析原理波谱图特征波谱图特征结构信息结构信息紫外光谱UV吸收紫外辐射的能量，引起分子中电子能级的跃迁相对吸收紫外辐射的能量随吸收光波长的变化吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息红外光谱吸收红外辐射的能量，引起偶极距净变化产生分子的振动和转动能级变化相对透射红外辐射的能量

17、随透射光波长（波数）的变化波峰的位置、强度和形状，提供官能团或化学键的特征振动频率核磁共振在外磁场中，具有核磁距的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁吸收射频能量随化学位移（共振频率）的变化谱峰的化学位移、强度、耦合裂分和耦合常数，提供H核和C核的数目、所处化学环境、连接方式和几何构型的信息有机质谱分子在离子源中被电离，形成各种离子，通过质量分离器按不同的m/z分离以棒图形式表示离子的相对峰度随质荷比m/z的变化分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息拉曼光谱Ram采用激光照射物质，引起具有极化率变化的拉曼活性振动，产生拉曼光谱散射光能量随拉曼位移的变化谱

18、峰的位置、强度和形状，提供官能团或化学键的特征振动频率四、各种光波谱分析方法的原理及缩写四、各种光波谱分析方法的原理及缩写分析方法分析方法缩写缩写分析原理分析原理波谱图特征波谱图特征结构信息结构信息电子自旋EPR在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁吸收光能量或微分能量随磁场强度变化谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息荧光光谱FS被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态发射荧光发射的荧光能量随光波长的变化荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息X射线电子能谱XPSX射线照射物质的表面，使表面原子中不同能级的电子激发成自由电子XPS测定的是分子中原子芯层电子的结合能(电子能)，谱带位置与原子种类、分子结构有关利用物质表面外层价电子产生的光电子来研究物质的价态、电子结构及不同物质之间的相互作用X射线多晶（粉末）衍射光谱XRD利用X射线作用于晶体粉末样品产生的衍射现象不 同 衍 射 角 度（2）衍射线的强度通过测定晶面间距或晶体结构参数分