分析化学绪论

1、教学要求与安排教学要求与安排1. 学时学时: 讲课讲课24h 2. 成绩评定成绩评定: 平时成绩、考试成绩平时成绩、考试成绩3. 学习方法学习方法: 预习、听讲、复习、做作业；课预习、听讲、复习、做作业；课堂讨论；归纳总结堂讨论；归纳总结教材教材1. 华东理工大学，四川大学化工学院华东理工大学，四川大学化工学院.分析化学分析化学 (第六版第六版). 高等教育出版社高等教育出版社, 2009.2.武汉大学，武汉大学，分析化学（第四版）分析化学（第四版）.高教出版社，高教出版社，2000.3.华中师大，东北师大，陕西师大华中师大，东北师大，陕西师大.分析化学分析化学（第二版）（第二版）.高教出版社

2、，高教出版社，1998.绪论绪论第第1章章 分析化学概论分析化学概论 1.1 分析化学的任务和作用（了解）分析化学的任务和作用（了解） 1.2 分析方法的分类（掌握）分析方法的分类（掌握） 1.3 分析化学的进展简况分析化学的进展简况 （了解）（了解）1-1分析化学的任务和作用分析化学的任务和作用1.1.1 定义定义：研究物质化学组成、结构信息、分研究物质化学组成、结构信息、分 析方法及相关理论的科学。析方法及相关理论的科学。分析化学的定义（FECS对分析化学的定义） Analytical Chemistry is a scientific discipline that develops a

3、nd applies methods, instruments and strategies to obtain information on the composition and nature of matter in space and time. 分析化学分析化学是一门发展并运用各种方法、仪器及策略以在时空的维度里获得有关物质组成及性质的信息的一门科学。 Analytical Chemistry Information Science1.1.2 分析化学内容 吸取当代科学技术的最新成就（包括化学、吸取当代科学技术的最新成就（包括化学、物理、数学、电子学、生物学等），利用物理、数学、电子

4、学、生物学等），利用物质的一切可以利用的性质，物质的一切可以利用的性质，研究研究新的检新的检测原理测原理，开发，开发新的仪器设备新的仪器设备，建立表征测，建立表征测量的量的新方法和新技术新方法和新技术，最大限度地从时间，最大限度地从时间和空间的领域里获取物质的和空间的领域里获取物质的结构信息和质结构信息和质量信息量信息。 In-between-science1.1.3 1.1.3 分析化学的特点分析化学的特点 1.分析化学中突出分析化学中突出“量量”的的概念概念 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.分析试样是一个获取分析试样是一个获取信息、降低系统的不确

5、定信息、降低系统的不确定性的过程性的过程 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.综合性强综合性强 涉及化学、生物、电学、光学、计算机等,体现能力与素质。 分析化学工作者应具有很分析化学工作者应具有很强的责任心强的责任心。1.1.4 任务任务：定性分析：确定化学组成定性分析：确定化学组成定量分析：确定相对含量定量分析：确定相对含量结构分析：确定化学结构、形态、能态及对化学性质结构分析：确定化学结构、形态、能态及对化学性质的影响的影响 分子结构，晶体结构，分子聚集体的高级结构 蛋白质的构象(-螺旋、型结构，球状蛋白的三级结构） Conformati

6、on analysis DNA测序（DNA Sequencing)动态分析：表征组成、含量、结构、形态、能态的动动态分析：表征组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征力学特征Adenine (A) Guanine (G) 腺嘌呤腺嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤 BaseSuger-phosphoate backboog Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U) 胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 尿嘧啶尿嘧啶例如：茶叶例如：茶叶 茶叶中有哪些微量元素？茶叶中咖啡碱的茶叶中有哪些微量元素？茶叶中咖啡碱的含量？咖啡碱的化学结构？微量元素的形态？含量？咖啡碱的化学结构？微量元素的形态？

7、化学成分的空间分布？在不同的生长阶段，化学成分的空间分布？在不同的生长阶段，茶叶中的营养成分的变化？茶叶中的营养成分的变化？1.1.5 作用作用： 分析化学已成为分析化学已成为21世纪生命科学和纳米世纪生命科学和纳米 科技发展的关键科技发展的关键 基因组计划、蛋白组计划等的实现基因组计划、蛋白组计划等的实现 纳米技术的发展和应用纳米技术的发展和应用 人类在分子水平上认识世界人类在分子水平上认识世界 生态环境保护检测和发现污染源生态环境保护检测和发现污染源 早期诊断疾病保证人类健康早期诊断疾病保证人类健康 兴奋剂的检测兴奋剂的检测 原子量的准确测定原子量的准确测定 生命过程的控制生命过程的控制

8、工农业生产的发展工农业生产的发展 矿物的勘探矿物的勘探 产品的质量检查产品的质量检查 工业方面工业方面 工艺过程质量控制工艺过程质量控制 商品检验商品检验 环境检测环境检测 水、土成分调查水、土成分调查 农业方面农业方面 农药、化肥、残留物、营养分析农药、化肥、残留物、营养分析 其它部门：国防、公安、航天、医药、食品、材料、能其它部门：国防、公安、航天、医药、食品、材料、能 源、环保等都离不开分析化学。源、环保等都离不开分析化学。 正因为如此，正因为如此，分析化学的水平分析化学的水平被认为是衡量一个国被认为是衡量一个国 家家科学技术水平科学技术水平的重要标志之一。的重要标志之一。 二噁英 世纪

9、之毒苏丹红三聚氰氨农药残留 120多年前，恩格斯在自然辩证法中就告诫人们：不要过分陶醉对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。 1-2分析方法的分类分析方法的分类 根据分析任务、分析对象、测定原理、操作方根据分析任务、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。法和具体要求的不同，分析方法可分为许多种类。 1 定性分析、定量分析和结构分析定性分析、定量分析和结构分析 2 无机分析和有机分析无机分析和有机分析 3 化学分析和仪器分析化学分析和仪器分析 4 常量分析、半微量分析和微量分析常量分析、半微量分析和微量分析 5 例行分析和仲裁分析例行分析和仲裁

10、分析1.2.1* 定性分析定性分析-Qualitative analysis:鉴定物质由哪些鉴定物质由哪些元素、原子团或化合物所组成；元素、原子团或化合物所组成；* 定量分析定量分析-Quantitative analysis:测定物质中有关测定物质中有关的成分的含量。的成分的含量。* 结构分析结构分析- Structure analysis:研究物质的分子结研究物质的分子结构或晶体结构。构或晶体结构。 根据化学家在化学中的作用： 波义耳 定性研究的创始 贝格曼 定量研究的创始1.2.2 * 无机分析无机分析-Inorganic analysis ，组成无机，组成无机物的元素种类较多，要求鉴定

11、物质的组成和物的元素种类较多，要求鉴定物质的组成和测定各成分的含量。测定各成分的含量。* 有机分析有机分析-Organic analysis ，组成有机物，组成有机物的元素种类不多，但结构相当复杂，分析的的元素种类不多，但结构相当复杂，分析的重点是官能团分析和结构分析。重点是官能团分析和结构分析。2022-3-2分分析析化化学学化学分析仪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1.2.3原理不同原理不同 1.化学分

12、析法化学分析法-Chemical analysis:以物以物质的质的化学反应化学反应为基础的分析方法。经典为基础的分析方法。经典分析法，有重量分析法和滴定分析（容分析法，有重量分析法和滴定分析（容量分析）法。量分析）法。(1)滴定分析法分类：滴定分析法分类：酸碱滴定法酸碱滴定法：是以质子传递反应为基础的是以质子传递反应为基础的 一种滴定分析法。一种滴定分析法。沉淀滴定法沉淀滴定法：是以沉淀反应为基础的一种是以沉淀反应为基础的一种 滴定分析法。滴定分析法。配位滴定法配位滴定法：是以配位反应为基础的一种是以配位反应为基础的一种 滴定分析法。滴定分析法。氧化还原滴定法氧化还原滴定法：是以氧化还原反应

13、为基是以氧化还原反应为基 础的一种滴定分析法础的一种滴定分析法(2)重量分析法重量分析法(Gravimetry)：是通过化学反应及一系列操作步骤使试样中的待测组分转化为另一种化学组成恒定的化合物，再称量该化合物的质量，从而计算出待测组分的含量。 2. 仪器分析法仪器分析法-Instrumental analysis: 以物质的以物质的物理和化学性质物理和化学性质为基础的分析为基础的分析方法称为物理和物理化学分析法。这类方法方法称为物理和物理化学分析法。这类方法需要特殊的仪器。有光学分析法；电化学分需要特殊的仪器。有光学分析法；电化学分析法析法 ；热分析法；色谱法等。；热分析法；色谱法等。1.2

14、.4按试样用量及操作规模分：按试样用量及操作规模分： 常量、半微量、微量和超微量分析常量、半微量、微量和超微量分析 方法试样质量试液体积常量分析常量分析0.1g10ml半微量分析半微量分析0.01-0.1g1-10ml微量分析微量分析0.1-10mg0.01-1ml超微量分析超微量分析0.1mg1%), 微量分析(0.01-1%), 痕量分析(0.01) 常量，微量，痕量（10-6），超痕量（10-910-12） 克 毫克 微克 纳克 皮克 飞克 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 ppm ppt ppb1.2.5 *例行分析例行分析- Routine analysis:一般

15、化验室一般化验室日常生产中的分析。日常生产中的分析。*仲裁分析仲裁分析-Referee analysis:不同单位对分不同单位对分析结果有争论时，请权威的单位进行裁析结果有争论时，请权威的单位进行裁判的分析工作判的分析工作.定量分析过程定量分析过程1. 1. 取样取样具有代表性2.试样的预处理（储存、分解、制备）试样的预处理（储存、分解、制备） 溶液，污染3. 3. 测定测定 方法的选择（常量-化学分析；微量-仪器分析）4.4.分析结果的计算与评价分析结果的计算与评价 计算结果、获得数据的可信程度,分析报告1-3 分析化学的进展简况一一 分析化学的历史分析化学的历史 起源起源：古代炼金术古代炼

16、金术 手段：手段：人类的感官和双手人类的感官和双手16世纪：世纪：天平的出现，向定量迈进了一大步天平的出现，向定量迈进了一大步19世纪：世纪：化学方法，鉴定物质的组成和含量的化学方法，鉴定物质的组成和含量的 技术技术20世纪以来分析化学的主要变革世纪以来分析化学的主要变革时期时期19001940194019501970Present特点特点经典分析经典分析化学分析为主化学分析为主近代分析近代分析仪器分析为主仪器分析为主现代分析现代分析化学计量学为主化学计量学为主理论理论热力学热力学溶液四大平衡溶液四大平衡热力学热力学化学动力学化学动力学热力学热力学化学动力学化学动力学物理动力学物理动力学仪器仪

17、器分析天平分析天平光度光度 极谱极谱电位电位 色谱色谱自动化分析仪自动化分析仪 联用技术联用技术分析对分析对象象无机化合物无机化合物有机和无机样品有机和无机样品有机、无机、生物有机、无机、生物及药物样品及药物样品二二. 发展趋势发展趋势1.由分析对象来看由分析对象来看 有机物分析无机物分析活性物质活性物质2.2.由分析对象的数量级来看由分析对象的数量级来看常量微量痕量分子水平分子水平3.3.由分析自动化程度来看由分析自动化程度来看手工操作仪器自动化智能化仪器智能化仪器分析化学主分析化学主要发展趋向要发展趋向生物分析环境分析 过程分析表面分析大分子表征化学图象无损分析单细胞分析单分子单聚集体分析

18、化学计量学在线分析原位分析实时分析接口教育定性传感器固定化自动化微型化新技术新原理新仪器 分离技术仪器和计算机联用技术其它科技领域活体分析环境保护与分析化学环境保护与分析化学1. 碘盐：碘盐：黑龙江省集贤村黑龙江省集贤村,1000多人多人.约约200个傻子个傻子,引引用水、土壤严重缺碘所致。用水、土壤严重缺碘所致。2. 绿地毯的秘密绿地毯的秘密钼钼：新西兰某牧场，钼矿场矿工往：新西兰某牧场，钼矿场矿工往返的路上三叶草碧绿繁茂，生机勃勃。钼参与两种返的路上三叶草碧绿繁茂，生机勃勃。钼参与两种酶的反应：将硝酸根离子还原为铵离子，利于植物酶的反应：将硝酸根离子还原为铵离子，利于植物合成氨基酸；参与合

19、成合成氨基酸；参与合成“钼铁蛋白钼铁蛋白”，与氮分子结合，与氮分子结合生成氨。生成氨。3. 莫名其妙的自燃莫名其妙的自燃硫：硫： 经地质学家考察，开采硫磺经地质学家考察，开采硫磺矿，硫磺粉尘与空气接触极易燃烧，形成矿，硫磺粉尘与空气接触极易燃烧，形成“鬼火鬼火”。4.置人于死地的骨骼痛置人于死地的骨骼痛镉镉：1955年日本富山县，痛痛年日本富山县，痛痛病，骨骼严重变形，发脆病，骨骼严重变形，发脆易折，镉中毒。村子上游易折，镉中毒。村子上游是神岗铅锌矿区，废水中是神岗铅锌矿区，废水中含镉，灌溉稻田，污染饮含镉，灌溉稻田，污染饮水。镉使骨骼脱钙，造成水。镉使骨骼脱钙，造成骨质疏松。痛苦终生。骨质疏

20、松。痛苦终生。我国分析化学现状 1) 分析测试人员发展情况分析测试人员发展情况. 分析测试人员人分布主要为高等学校2 3 万名; 环保及各产业部门约7 万名; 进出口商检部门3000 名, 石油化工行业分析人员占10% , 冶金部门分析人员占7% , 地质部门也有一支较庞大的分析队伍. 分析测试领域现有中科院院士14 名, 博士点约15 个. 恢复研究生招生以来, 培养的硕士生在2 000名以上, 博士生在200 名以上. 2) 研究机构状况研究机构状况. 随着设备仪器在我国的较大发展, 现已建立了许多测试中心及开放实验室。1）国家分析测试中心）国家分析测试中心国家有色金属及电子材料测试中心国家电化学和光谱研究分析中心国家钢铁材料测试中心中国上海分析测试中心中国广州分析测试中心国家环境分析测试中心国家建筑材料测试中心国家化学建材测试中心国家色谱研究分析中心国家地质实验测试中心2）中国科学院开放实验室）中国科学院开放实验室 3）国家教委直属高等学校测试中心）国家教委直属高等学校测试中心 （备（备3000多万美元）多万美元）中山大学，中国科技大学，四川大学吉林大学，兰州大学，南开大学武汉大学，浙江大学，清华大学厦门大