第一章 仪器分析概论

1、0:57:30主讲主讲:马登军马登军电话：电话-mail:0:57:30一、一、课程性质课程性质二、学时二、学时四、考核方式四、考核方式五、五、成绩成绩计算计算二、二、教材教材六、实验安排六、实验安排七、实验课要求七、实验课要求八、教学要求八、教学要求课程介绍课程介绍课程介绍课程介绍课程介绍课程介绍一、一、一、一、一、一、课程性质课程性质课程性质课程性质课程性质课程性质Property of the course 仪器分析仪器分析是是化学工程与工艺化学工程与工艺本科专业的选本科专业的选修修（必修）（必修）专业基础课。专业基础课。 通过本课程的学习，要掌握通过本课程的学

2、习，要掌握部分部分仪器分析方法仪器分析方法的的基本原理基本原理、特点、适用范围和、特点、适用范围和使用方法使用方法，具备应，具备应用仪器进行分析操作的基本技能。了解其他现代仪用仪器进行分析操作的基本技能。了解其他现代仪器分析方法。器分析方法。 该课程是在完成教学计划规定的公共、基础和该课程是在完成教学计划规定的公共、基础和技术基础课教学之后开设，它为以后的专业课程、技术基础课教学之后开设，它为以后的专业课程、毕业设计或论文等教学环节奠定基础。毕业设计或论文等教学环节奠定基础。 2022-4-18二、二、二、二、二、二、课程学时课程学时课程学时课程学时课程学时课程学时Period of the

3、course总总40学时：课堂教学学时：课堂教学2222学时学时 实验教学实验教学16学时（四个实验项目）学时（四个实验项目） 考试考试2 2学时学时第一章第一章 绪论（绪论（1学时）学时）第二章第二章 电化学分析法电化学分析法（3学时学时）第三章第三章 色谱分析法（色谱分析法（5 5学时）学时）第四章第四章 光谱分析法导论（光谱分析法导论（1学时）学时）第五章第五章 原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法 （4学时）学时）第六章第六章 红外红外光谱分析法光谱分析法 （4学时）学时）第七章第七章 热分析热分析（2学时）学时）第八章第八章 其它光谱分析法（其它光谱分析法（2 2学时）学时）2022

4、-4-18四个实验项目：四个实验项目：实验实验1：气相色谱法测定乙醇中的少量杂质：气相色谱法测定乙醇中的少量杂质实验实验2：火焰原子吸收仪器工作条件的选择和水中钙的：火焰原子吸收仪器工作条件的选择和水中钙的实验实验3：红外吸收光谱法分析苯甲酸的结构：红外吸收光谱法分析苯甲酸的结构实验实验4：热分析法测定硫酸铜晶体：热分析法测定硫酸铜晶体每个实验项目每个实验项目4学时。学时。每组实验人数每组实验人数5-6人。人。2022-4-18实验课要求实验课要求:1）每次实验前必须预习，写好实验预习报告，否则不允）每次实验前必须预习，写好实验预习报告，否则不允许参加实验；许参加实验；2）每次实验完成后必须由

5、教师检查数据并签字确认；）每次实验完成后必须由教师检查数据并签字确认；3）分组不能随意调整；如确因紧急情况需要，只能一对）分组不能随意调整；如确因紧急情况需要，只能一对一调整，不能增减每组人数；一调整，不能增减每组人数；4）每次实验报告及时上交，报告中的各项内容都要认真）每次实验报告及时上交，报告中的各项内容都要认真填写，实验成绩计入期末总成绩；填写，实验成绩计入期末总成绩；5）实验时严格遵守实验室纪律，服从指导教师的管理；）实验时严格遵守实验室纪律，服从指导教师的管理；6）所有实验必须参加，缺实验者取消课程的考试资格。）所有实验必须参加，缺实验者取消课程的考试资格。2022-4-18三、三、

6、三、三、三、三、课程的考核方法课程的考核方法课程的考核方法课程的考核方法课程的考核方法课程的考核方法Examine method of the course 闭卷考试闭卷考试四、四、四、四、四、四、课程的成绩计算课程的成绩计算课程的成绩计算课程的成绩计算课程的成绩计算课程的成绩计算Grade computed of the course期末成绩占期末成绩占60%，平时成绩占平时成绩占10%，实验成绩占实验成绩占70%。2022-4-18五、教材及五、教材及五、教材及五、教材及五、教材及五、教材及参考文献参考文献参考文献参考文献参考文献参考文献references1.清华大学分析化学教研室现代仪

7、器分桥北京：清华大清华大学分析化学教研室现代仪器分桥北京：清华大学出版社，学出版社，1983(理论理论)2.戴树桂等仪器分析北京：高等教育出版社，戴树桂等仪器分析北京：高等教育出版社，1984(适中适中)3.高鸿高鸿. 仪器分析仪器分析. 江苏科技江苏科技 1986年年 ( 适中适中)4.赵藻藩，周性尧等仪器分析北京：向等教育出版社，赵藻藩，周性尧等仪器分析北京：向等教育出版社，1990(理论理论 )5.潭湘成仪器分析北京：化学工业出版社，潭湘成仪器分析北京：化学工业出版社，1990(专业专业)6.方禹之仪器分析方禹之仪器分析. 上海：华东师范大学出版社，上海：华东师范大学出版社，19907.

8、朱世盛仪器分析上海：复且大学出版社，朱世盛仪器分析上海：复且大学出版社，19838.南开大学南开大学(仪器分析仪器分析)编写组仪器分析北京：人民教育出编写组仪器分析北京：人民教育出版社，版社，19782022-4-18 学习要求学习要求 1.1.要求掌握所学仪器分析方法的基本原理、基本要求掌握所学仪器分析方法的基本原理、基本概念、基本计算、仪器的基本结构与各部件作用。概念、基本计算、仪器的基本结构与各部件作用。了解方法的优、缺点，能根据实际样品的分析要了解方法的优、缺点，能根据实际样品的分析要求，正确选择相应的仪器分析方法。求，正确选择相应的仪器分析方法。 2.2.要求独立、按时、按量完成布置

9、的作业。作业要求独立、按时、按量完成布置的作业。作业会以一定比例计入最后成绩。会以一定比例计入最后成绩。 3.3.仪器分析实验课是本门课程的重要组成部分，仪器分析实验课是本门课程的重要组成部分，实验成绩占总成绩的实验成绩占总成绩的30%30%，要重视实验过程的动手，要重视实验过程的动手操作和报告的规范性。操作和报告的规范性。2022-4-180:57:30第一章第一章第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论绪论绪论 一、什么是一、什么是仪器分析仪器分析What is instrumental analysis二、仪器分析的特点二、仪器分析的特点Characteristic of the in

10、strumental analysis三、仪器分析与化学分析三、仪器分析与化学分析的相互关系的相互关系The correlation with instrumental analysis and chemical analysis第二节第二节第二节第二节第二节第二节 仪器分析概述仪器分析概述仪器分析概述仪器分析概述仪器分析概述仪器分析概述introductionSummarize of the instrumental analysis0:57:30 一、什么是仪器分析一、什么是仪器分析一、什么是仪器分析 What is instrumental analysis 1.仪器分析原理仪器分析原理

11、 定义：定义：仪器分析是指采用比较仪器分析是指采用比较复杂、特复杂、特殊的仪器设备殊的仪器设备，通过测定某些，通过测定某些物理或物物理或物理化学性质理化学性质以确定待测目标的以确定待测目标的组成、含组成、含量、结构量、结构的一类分析方法。的一类分析方法。 仪器分析的依据：仪器分析的依据：原则上凡能用仪器来原则上凡能用仪器来表征物质特征的性质，都可以用来作为表征物质特征的性质，都可以用来作为分析该物质的依据。分析该物质的依据。0:57:30 2.仪器分析的内容和任务仪器分析的内容和任务 仪器分析内容包括：仪器分析内容包括：电化学分析，光谱电化学分析，光谱分析，分析，质谱分析，核磁与顺磁波谱分析，

12、质谱分析，核磁与顺磁波谱分析，色谱分析，色谱分析，电泳分析，热分析，放射化电泳分析，热分析，放射化学分析，表面和微区分析，流动注射分学分析，表面和微区分析，流动注射分析法等。析法等。 仪器分析的任务：仪器分析的任务：定性分析、定量分析、定性分析、定量分析、结构分析、表面状态分析、微区分析以结构分析、表面状态分析、微区分析以及化学反应参数的测定、医学诊断分析及化学反应参数的测定、医学诊断分析等等。等等。 0:57:303. 仪器分析的分类仪器分析的分类分类原则：一般按最后分析过程所观测的性质分类。分类原则：一般按最后分析过程所观测的性质分类。通常包括：通常包括：电化学分析法、电化学分析法、光学分

13、析法、光学分析法、色谱分析法、色谱分析法、其他仪器分析法。其他仪器分析法。0:57:30电化学分析法光学分析法其他仪器分析法色谱分析法电位分析法电导分析法电解分析法 库仑分析法 极谱分析法仪器分析方法光谱分析法原子光谱法分子光谱法X射线光谱法 核磁共振波谱法非光谱分析法质谱分析法热分析法放射化学分析法气相色谱分析法高效液相色谱分析法薄层色谱分析法纸色谱法0:57:30 二、仪器分析的特点二、仪器分析的特点二、仪器分析的特点二、仪器分析的特点二、仪器分析的特点二、仪器分析的特点 Characteristic of the instrumental analysis 1.仪器分析的发展仪器分析的发

14、展 分析化学的三个发展阶段，三次变革分析化学的三个发展阶段，三次变革 阶段一：阶段一：分析化学的第一次变革分析化学的第一次变革 16世纪，天平的出现，分析化学具有了科学的内涵；世纪，天平的出现，分析化学具有了科学的内涵； 20世纪初，依据溶液中的四大反应，形成了分析化学世纪初，依据溶液中的四大反应，形成了分析化学的理论基础，分析化学从操作技术变成了一门科学。的理论基础，分析化学从操作技术变成了一门科学。 20世纪世纪40年代前，分析化学占主导地位，仪器分析种年代前，分析化学占主导地位，仪器分析种类少、精度低。类少、精度低。 仪器分析是从仪器分析是从20世纪初世纪初发展起来的，相对于化学分析发展

15、起来的，相对于化学分析法而言，它又有法而言，它又有近代分析法近代分析法之称。之称。0:57:30 阶段二：阶段二： 20世纪世纪40年代后，仪器分析大发展时期。分析化学与年代后，仪器分析大发展时期。分析化学与仪器分析并重，仪器分析自动化程度低。仪器分析并重，仪器分析自动化程度低。 16世纪，天平的出现，具有了科学的内涵；世纪，天平的出现，具有了科学的内涵； 一系列科学重大发现，为仪器分析的建立和发展奠定一系列科学重大发现，为仪器分析的建立和发展奠定了基础。了基础。 （1）Bloch.F和和Purcell E M，建立了核磁共振测定方，建立了核磁共振测定方法，诺贝尔化学奖法，诺贝尔化学奖1952

16、年。年。 （2）Mardin A J P和和Synge R L M，建立了气相色谱，建立了气相色谱分析法，诺贝尔化学奖分析法，诺贝尔化学奖1952年。年。 （3）Heyrovsky J,建立了极谱分析法，诺贝尔化学奖建立了极谱分析法，诺贝尔化学奖1959年。年。 （4）材料科学的兴起，）材料科学的兴起，X射线荧光分析和电子能谱分射线荧光分析和电子能谱分析方法的建立。析方法的建立。 （5）环境科学的兴起：红外遥测技术，电化学的在线）环境科学的兴起：红外遥测技术，电化学的在线传感器的发展。传感器的发展。 仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。0:57:

17、30 阶段三：阶段三： 20世纪世纪80年代初，生命科学的发展和计年代初，生命科学的发展和计算机的应用，带来了算机的应用，带来了分析化学的第三次分析化学的第三次变革。变革。仪器分析起主导作用仪器分析起主导作用。 （1）DNA的测定分离是通过毛细管电泳的测定分离是通过毛细管电泳完成的。完成的。 （2）计算机控制的数据采集与处理；）计算机控制的数据采集与处理； （3）化学计量学、化学信息学的建立；）化学计量学、化学信息学的建立； （4）以计算机为基础的新仪器不断出现，）以计算机为基础的新仪器不断出现，联用技术的发展。联用技术的发展。0:57:30 2.仪器分析的特点仪器分析的特点 优点：优点： (

18、1)操作简便，分析速度快。样操作简便，分析速度快。样min (2)灵敏度高。可以分析含量很低的组分。灵敏度高。可以分析含量很低的组分。 ppmppbppt(相对相对)、10-910-12g(绝绝对对)。 (3)准确度高。相对标准偏差一般较小准确度高。相对标准偏差一般较小(许多仪许多仪器分析方法为器分析方法为2%左右左右)。 ppmppb的相对误的相对误差差1%10。 (4)需要试样量少，无损分析。需要试样量少，无损分析。 (5)自动化程度高。利于自动分析、在线分析。自动化程度高。利于自动分析、在线分析。 (6)用途非常广泛。用途非常广泛。0:57:30 局限性：局限性： （1） 仪器复杂昂贵。

19、成本较高仪器复杂昂贵。成本较高 （2） 相对分析方法。需要标准物质来对照相对分析方法。需要标准物质来对照 （3） 相对误差较大。不适于分析常量和高含相对误差较大。不适于分析常量和高含量组分量组分0:57:30 3.仪器分析发展的新趋势仪器分析发展的新趋势 （1）新方法、新仪器不断出现、更新周期加）新方法、新仪器不断出现、更新周期加快。快。 （2）电子计算机的广泛应用）电子计算机的广泛应用自动化、数自动化、数字化、智能化。字化、智能化。 （3）方法的联用显出优越性。）方法的联用显出优越性。 （4）新的分析理论、技术、新的方法。）新的分析理论、技术、新的方法。 （5）仪器分析的应用范围日益扩大。）

20、仪器分析的应用范围日益扩大。0:57:30 分析化学分类分析化学分类分分析析化化学学分析对象定定性性分分析析、定定量量分分析析、结结构构分分析析无无机机分分析析有有机机分分析析化化学学分分析析、仪仪器器分分析析、物质性质目的任务所需试样量常量分析半微量分析微量分析常量组分分析半微量组分分析微量组分分析组分相对含量三、仪器分析与化学分析的关系三、仪器分析与化学分析的关系三、仪器分析与化学分析的关系三、仪器分析与化学分析的关系三、仪器分析与化学分析的关系三、仪器分析与化学分析的关系The correlation with instrumental analysis and chemical ana

21、lysis0:57:31分类分类试样质量试样质量/mg试液体积试液体积/ml常量分析100100010100半微量分析10100110微量分析0.1100.011分类分类组分相对含量组分相对含量/%常量组分分析1半微量组分分析0.011微量组分分析0.010:57:31化学分析化学分析: 以物质所发生的化学反应为依据的分析方法以物质所发生的化学反应为依据的分析方法重量分析法重量分析法滴定分析法滴定分析法: 酸碱、配位、氧化还原、沉淀酸碱、配位、氧化还原、沉淀仪器分析：仪器分析：以物质的物理或物化性质为依据的分析方法以物质的物理或物化性质为依据的分析方法光学分析法：紫外光学分析法：紫外-可见分光光度法可见分光光度法电化学分析法：电化学分析法：色谱分析：色谱分析：其他仪器分析法：其他仪器分析法：相互关系：相互关系： 两者没有严格的界限两者没有严格的界限0:57:31仪器分析应用领域仪器分析应用领域仪器分析应用领域仪器分析应用领域仪器分析应用领域仪器分析应用领域 社会：社