中国科学院分析化学之一-现代分析化学原理与技术课件

1、welcome欢迎大家来到研究生院 现代分析化学原理与技术 中国科学院研究生院 李向军 教学楼109室 课程特点与其它课程的关系2 课程目的第一章 概述一 化学和分析化学现代分析化学分析化学的任务化学分析与仪器分析分析仪器的分类分析化学的发展方向课程主要内容第一章 概述化学和分析化学 化学的地位 分析化学的地位（example） 分析与测试 2 现代分析化学 当前分析化学面临的第三次变革要求不仅能确定分析对象中的元素、基团和含量，而且能回答原子的价态、分子的结构和聚集态、固体的结晶形态、短寿命反映中间产物的状态和生命化学物理过程中的激发态。不仅能提供空间分析的数据，而且可做表面、内层和微区分析

2、，甚至三维空间的扫描分析和实践分辨数据分析，尽可能快速、准确和全面的提供丰富的信息和有用的数据。 分析化学的飞跃发展使分析化学的定义、基础、原理、方法、仪器及技术都发生了根本的变化。 三 分析化学的任务 （1）分析化学要突出方法学的研究，要注重方法的集成，解决深层次的科学问题；（2）分析化学的发展要与国家需求紧密结合，为国家安全和社会经济发展做出贡献，并做好技术储备；（3）分析化学要加强和注重仪器研制工作（不光是指成型仪器的研制，也包括对现有仪器的改进。性能的提高、仪器配件及元件的研发等），突破目前国内分析仪器研究平台太差的瓶颈；（4）分析化学除了进行高灵敏、高选择的物种分离和检测外，类间关系

3、(分子间相互作用，信息关联，数量筛选等）及作用机理的研究也应引起重视；（5）蛋白质组学将为我国分析科学提供难得的发展机会；（6）注重与生物、信息、材料、环境、人类健康等学科的交叉与合作；（7）对传统分析化学技术的新 发展也应给予关注。 2 在化合物分析技术方面：常量范围内主要以重量法、容量法为主要分析手段但特异性有限，操作方法繁杂。随着比色技术的发展，人们最初利用比色计可进行痕量范围阴离子测定，并已发展到利用可见紫外分光光度计、极谱仪、离子色谱仪分析内容更多的阴离子化合物，使分析技术更加快速、灵敏、准确和实用 3在痕量有机化学分析技术方面：随着生物技术、食品分析、药物检验等领域的发展，根据分析

4、理论在样品处理技术方面，仅靠萃取、浓缩、沉淀等分离方法还不够，将上述分离技术与薄层色谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪及相关仪器相结合拓宽了这一领域的实用范围。 4在微观和表面分析技术方面：随着显微技术的发展，人们不仅要了解物质表面现象，还要对物质内部的组成有更深刻地认识，它是通过某种持定信息手段，如图片、图像、三维成像等反映出来，并对某种化学结构组成进行定性、定量分析目前通过电子显微镜、电子探针、电子能谱、共聚焦激光显微镜等分析技术使这一领域的研究上升到一个新的阶段 仪器分析作为一门特殊学科脱颖而出，已经成为分析化学的主要组成部分。 仪器分析是研究有关物质分析的理论与技术的一门科学它与化学分析同属

5、分析化学范畴 与分析仪器发明相关的诺贝尔奖获得者 5射线式分析仪器：根据x射线穿透性的原理，测定物质的结构及组成 6. 色谱类分析仪器：利用各物质组分在流动相和固定相之间交换、分配、吸附等作用的差异，达到分离鉴定的目的 7电子光学和离子光学式分析仪器：在特定的物理环境中通过对被电离物质荷质比的分离，来鉴定物质的结构组成 8物性测定仪器：根据物理特性及方法，检测物质的组成和性质 9其它专用型和多用型仪器：利用化学测定方法，通过仪器完成各阶段的测定步骤按照应用对象分类 ： 表1 可以鉴定原子的方法方法 主要应用原子发射光谱 分析矿物、金属和合金 原子吸收光谱 元素精确定量、金属元素痕量分析X光荧光

6、光谱 特别适用于稀土元素中子活化分析 精确定量，痕量和超痕量分析元素 和大多数元素的同位素电化学分析 可氧化还原的物质，包括金属离子 和有机物质电感耦合等离 同位素分析，多元素同时测定，痕子体质谱 量元素分析 表3 分离分析方法方法 主要应用气相色谱 适用于分析复杂组分的挥发性有机化合物， 同分异构体和旋光异构体以及痕量组成液相色谱 分离不太挥发的物质超临界流体色谱 可分离重于其相色谱能分离的样品，柱温可 比汽相色谱低，分离速度和效率以及定性选 择 性比液相色谱优越排阻和筛析色谱 根据分子量大小分离高聚物逆流色谱 分离生化和植化样品，制备少量样品薄层色谱 适宜于分离极性有机化合物，高速经济毛细

7、管电泳 分离无机和有机离子、中性化合物、氨基酸、 肽、蛋白质、低聚糖核苷酸、DNA 六、分析化学的发展方向 不仅要解决静态物质的成份问题，而且要解决瞬时变化的暂态分析；不仅要解决整体的总量分析，而且要解决微区、薄层、表面分析以及元素存在的价态、状态和形态分析；不仅要解决量的问题、而且要解决结构问题。已从过去的单纯数据提供者，上升为解决问题的参予者。已发展成为一门多学科性的综合科学。 主要的发展方向 1更高的灵敏度/更低的检测限 2更好的选择性/更少的基体干扰 分析化学的主要内容 可以参考几部主要的分析化学丛书 13位院士，20多位学科带头人撰稿。阐述了分析化学发展的总趋势，着重在分支学科的层次

8、上讨论了21世纪分析化学的发展趋势。体现了前沿性、先进性、创见性和代表性。 分为28章： 第一章分析化学已发展到分析科学阶段（高鸿） 第二章21世纪分析化学展望（汪尔康） 第三章 分析化学的信息化与化学计量学的发展（俞汝勤） 第四章展望21世纪的分析化学（黄本立） 第五章原子光谱分析法的最新进展和发展趋势（张寒琦，金钦汉） 第六章近代电分析化学的发展（董绍俊） 第七章面临新世纪的流动分析（方肇伦） 第八章激光分析（胡继明） 第九章 现代近红外光谱分析（陆婉珍） 第十章紫外-可见分光光度分析的现状和展望（王保宁）第十一章 毛细管电泳展望（罗国安，王义明）第十二章 生物质谱（陈耀祖）第十三章 复杂

9、样品的分离分析（卢佩章）第十四章 人类基因组和脱氧核糖核酸序列分析（程介克）第十五章 生命科学与电分析化学（高小霞）第十六章 超分子电分析化学（陈洪渊）第十七章 细胞生物电化学分析研究进展（慈云祥）第十八章 生物传感器（邓家祺）第十九章 光导纤维生物传感器（章竹君）第二十章 压电化学与生物传感（姚守拙）第二十一章生物传感器在军事医学中的应用（许丹科，马立人）第二十二章 小分子发光免疫分析及其进展（常文保，李元宗）第二十三章 生物分析化学中新试剂的进展与展望（郭忠先，沈含熙）第二十四章 药物分析（周同惠）第二十五章 环境分析化学发展趋势（庞淑薇，徐晓白）第二十六章 熔融金属成分直接分析现状及展望

10、（王海舟）第二十七章 环糊精及其衍生物作为分析增效试剂的发展（戚文彬）第二十八章 国家自然科学基金委员会分析化学学科“九五”资助情况及“十五”优先资助领域（金龙珠） 欧洲化学联合会组织14个国家，31位分析化学家编写 .今日分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的信息的一门学科。全书内容主要分为四大部分第一部分 化学分析： 一、 化学分析的基本原理 1.1 均相体系中的平衡 1.2 酸碱平衡 1.3 络合物的形成 1.4 氧化还原体系 1.5 非均相平衡 二、色谱法 三、动力学与催化 四、化学分析的方法及其应用 滴定分析，重量分析、电分析、流动注射分析

11、、热分析、元素有机分析、化学传感器、生物传感器、免疫分析。 第二部分 物理分析 一、元素分析 二、化合物和分子特效分析 三、微束流和表面分析 四、结构分析 第三部分 基于计算机的分析化学 一、化学计量学 二、计算机软硬件及分析仪器接口 第四部分 全分析系统 一、联用技术 二、微分析系统 三、过程分析化学 现代仪器分析 本书系统介绍了包括电化学、光谱、核磁共振、质谱、色谱等方法在内的各类现代仪器分析技术的原理与应用等。 Contemporary Instrumental Analysis(现代仪器分析) Chapter 1 Preliminaries Chapter 2 Statistical

12、Tests and Error Analysis Chapter 3 Sampling Chapter 4 Sample Treatment, Interferences, and Standards Chapter 5 Sample Size and major, minor, Trace and Ultratrace Components Chapter 6 Electronics and Noise Chapter 7 Electrochemical Methods Chapter 8 Introduction to Spectrometry Chapter 9 Spectrometry

13、 for Elemental Analysis Chapter 10 Infrared and Raman Spectrometries: Vibrational Spectrometries Chapter 11 Nuclear Magnetic Resonance Spectrometry Chapter 12 Mass Spectrometry Chapter 13 General Introduction to Separations and Chromatography Chapter 14 Liquid Chromatography Chapter 15 Gas Chromatog

14、raphy and Supercritical Fluid Chromatography Chapter 16 Separations by AppliedVoltage: Electroseparations Chapter 17 Digital Signal Acquisition and Signal Treatment Chapter 18 Kinetic Methods 分析化学新进展 分析化学新进展：国家自然科学基金委，总结15年来国家自然科学基金委资助分析化学学科基础研究所取得的成果。反应了我国分析化学学科的最新进展。 第一部分：电分析化学（7篇） 第二部分：毛细管电泳分析（5篇

15、） 第三部分：色谱分析（6篇） 第四部分：原子光谱/质谱分析（5篇） 第五部分：分子光谱分析（12篇） 第六部分: 分析化学计量学（6篇） 第七部分：生化分析及生物传感器 （5 篇） 第八部分：形态分析（3篇） 全书共分为：总论、化学分析、分离技术、物理分析、复杂体系的综合分析和计算机技术在分析科学中的应用等六大部分，共17章。其特点是六个结合，即基础理论与分析技术相结合、经典分析方法与近代分析技术相结合、无机分析和有机分析相结合、分析方法与分离方法相结合、成分分析与结构分析相结合、单一分析与综合应用相结合。 第一部分 总论 分析科学与分析技术的的任务与作用 分析数据的处理和质量保证 第二部分

16、 化学分析 分析科学中的溶液平衡 滴定分析 重量分析 电化学分析 比色分析 第三部分 常用的化学分离方法 现代分离技术与分析法 第四部分 物理分析 光分析化学概论 分子光谱分析法 原子光谱分析法 谱学分析法 其它分析法 X 射线荧光分析法 X 射线衍射法 热分析法 流动注射分析法 电子显微技术 第五部分 复杂体系的综合分析 综合分析特点 试样的采集 试样的分解 复杂体系分析实例 剖析的一般步骤第六部分 计算机在分析科学中的应用 应用 化学计量学 本书汇集了45位在分析化学科研及教学第一线的专家学者对分析化学学科发展战略的最新研究成果。讨论了分析化学学科在科学研究、国家安全和国民经济建设中的战略

17、地位；研究和分析了分析化学的发展现状、面临形势、有利条件和优先领域；提出了我国分析化学学科近期发展的战略设想、战略目标及应对策略原始性创新是21世纪分析化学面临的最根本挑战今日电分析化学仿生与微型化浅谈微全分析系统在我国的发展战略对分析化学学科发展战略的一些思考过程分析技术应受到关注毛细管电泳电化学发光检测技术及其在生命科学中的应用面向新世纪分析化学界应予关注的两个课题 分析化学中的核磁共振波谱学化学计量学研究与21世纪分析化学的发展战略兴奋剂检测与分析化学的发展集团分析试谈分析化学的战略性前瞻发展生物分析化学的若干前沿领域微型色谱和离子迁移质谱研究文物分析与保护的战略目标、机遇、挑战和对策持

18、久性有毒化学污染物的研究与环境分析化学发展的挑战氢键介导的分子识别与荧光传感转基因植物产品电化学生物传感器加强源头创新和注重产学研结合，促进分析仪器的发展试论我国分析化学学科发展战略生物分子的单分子检测自组装膜在分析化学中的发展我国分析化学学科发展之管见流式细胞术在医学分析中的应用现状及展望严密的学会组织与分析化学学科的发展战略中药现代化过程中的色谱和毛细管电泳研究生物核磁共振波谱学分析DNA芯片技术机遇、挑战和展望21世纪单细胞分析发展与对策蛋白质组学研究技术的现状与发展对我国分析化学未来发展的一点见解实现原位、实时、微区、微量分析的重要技术电化学扫描探针显微术面向新世纪的冶金材料分析纳米尺度和单分子水平上的生物分析化学21世纪分析科学的作用与挑战弱相互作用研究相互作用分析及其应用与发展重视和加强元素化学形态分析的研究蛋白质组学的关键分析技术分析生物器件中生物敏感元件的分子操纵纳米材料在分析化学中应用的若干进展多维立体分离分析系统复杂样品体系研究的最佳手段现代药物分析生命信息及其传递过程的实时检测生物传感器、芯片的研制和开发及其相关应用生物分子的分离与检测 共分为四部分 第一篇 光谱法 分子光谱、原子光谱 第二篇 色谱法 气相、液相、薄层、电泳 第三篇 电磁波谱法 质谱、核磁共振 第四篇 电化学法 离子选择电极、极谱分析 教学大纲 内