《仪器分析》教学大纲

1、PAGE PAGE 19化学类：仪器分析课程教学大纲课程编号: 232005课程名称：仪器分析/ Instrumental Analysis 课程类型：学科基础平台课（必修主干课程）总 学 时：68 学分：4适用对象: 化学类（化学、应用化学）本科生先修课程：化学专业各基础课后续课程：相关选修课开课单位：化学系一、课程性质和教学目标 仪器分析是培养化学学科专业人才的基础课程之一，是测定物质的化学组成、含量、状态、结构和进行化学研究的重要手段。通过本课程的学习，要求掌握常用仪器分析方法的原理和仪器结构，了解各方法的特点、应用范围及局限性，授课以“精而新”为原则，启发提倡学生自学，培养全面、科学的

2、思维方法。针对本课程内容广泛、种类繁多的特点，注意结合国内的实际情况和国际发展趋势，兼顾成分分析和结构分析，无机分析和有机分析，在加强基础理论、基本方法、仪器结构及其应用技能教育的同时，着重培养学生应用科学知识提高分析问题和解决问题的能力。二、教学基本要求 1掌握三种原子光谱（发射、吸收、荧光）的基本原理、方法特点。2. 掌握分子光谱的定性分析和定量分析方法；了解和掌握分子光谱的产生、朗伯-比尔定律；了解分析条件和测量误差；了解和掌握紫外可见分光光度法、化合物的鉴定和定量分析、红外光谱基团频率与分子结构的关系、荧光分析方法。3. 了解磁共振波谱、质谱法及其与其他方法的联用。4了解电化学分析法的

3、种类,重点掌握电分析的特点；掌握电解方程式、能斯特方程式、法拉第定律。5掌握电位分析基本原理和各类离子选择电极；了解和掌握控制电位和控制电流电解分析、库仑分析。6了解和掌握极谱分析及伏安法原理，重点掌握直流极谱分析。7了解和掌握色谱分析基础理论、色谱术语；掌握气相色谱法；了解高效液相色谱法和毛细管电泳。8了解其他仪器分析方法及技术。三、教学内容及要求 第一章 绪论 2学时第二章 光学分析法导论 2学时 21 电磁辐射的性质 22 电磁波谱 23 辐射的吸收和发射 24 原子光谱和分子光谱 25 发射光谱、吸收光谱和荧光光谱 26 各个光谱区的光学分析法第三章 紫外及可见吸收光谱法 17学时 3

4、1 电磁辐射的选择吸收 32 光的吸收定律 33 吸收的测量 34应用比尔定律的局限性 35 紫外及可见吸收测量用仪器 36 光度测定误差 37 紫外及可见吸收光谱法的应用 38 分子荧光光谱法第四章 红外分光光度法 4学时 41 红外吸收的基本原理 42 红外光谱仪器装置 43 样品处理技术 44 红外光谱的应用第五章 原子发射光谱分析法 7学时 51 原子结构和原子光谱 52 谱线强度与分析物浓度的关系 53 光谱分析的仪器设备 54 光谱定性及半定量分析方法 55 光谱定量分析方法第六章 原子吸收分光光度法 5学时 61 原子吸收光谱的理论基础 62 仪器装置 63 原子吸收定量分析方法

5、 64 原子吸收法的干扰及其消除 65 原子荧光光谱法第七章 电化学分析法导论 2学时 71 电化学电池 72 电极电位和电池电动势 73 电池电动势的测量 74 电极的类型 75 液体接界电位 76 欧姆电位降 77 极化作用电位分析法 3学时 81 基本原理 82 玻璃电极和PH值的测定 83 离子选择性电极 84 影响测定的因素 85 定量分析方法 86 电位滴定法电解分析法和库仑分析法 3学时 91 电解分析的基本原理 92 电解分析法 93 库仑分析法基础 94 控制电位库仑分析法 95 控制电流库仑分析法极谱法和伏安法 9学时 101 极谱分析法概述 102 极谱定量分析 103

6、干扰电流及其消除方法104 极谱波的半波电位及其影响因素105 极谱分析法的应用及其进展106 线性扫描伏安法107 循环伏安法108 提高极谱灵敏度的途径 色谱分析法 11学时 111 色谱法分类 112 色谱分离过程及常用术语 113 气相色谱仪 114 气相色谱的固定相 115 气相色谱的基础理论 116 分辨率及操作条件的选择 117 色谱定性分析 118 色谱定量分析 119 高效液相色谱法 其它仪器分析法介绍 3学时 121 核磁共振波谱法 122 质谱分析法 123 化学发光分析法 124仪器分析进展四、课程建设与改革 （含教学思想。教学方法、教学手段）仪器分析课程组，在课程教学

7、实践的基础上，对课程建设及教改措施进行了调研和论证，形成培养方案或项目标准。将教学研究与教学实践相结合，依据课程主要内容，针对培养目标、培养模式，实施了课程体系、教学内容、教学方法和教学手段的系列改革，形成了国家级精品课程。教学方法的改进根据课程的总体要求体现在如下几个环节：讲课、习题及讨论课、专题报告、作业、课程论文和检测等。在教学方法和手段上相互呼应，采用多媒体上课，多种形式与多种手段配合使用。实行本科教学的导师制。课程主讲教师同时指导学生的学习方法和知识积累，树立科学的人生观和世界观；指导他们提前参与科学研究训练，提高学生的动手和创新思维能力。教学改革的实践证明，对调动和发挥学生的学习积

8、极性起到了促进作用。五、各教学环节学时分配 讲课习题课讨论课实验其他合计第一章2第二章2第三章17第四章4第五章7第六章522第七章2第八章3第九章3第十章9第十一章112第十二章32合计6844六、考核及成绩评定方式 考试方法和考核成绩采用综合评价办法。期末考试为闭卷笔试，作业、课程论文和测验等全部批改记分，各项均占有一定的成绩比例。以上各项均是评定成绩的依据。平时成绩占40%，期末考试成绩占60%。七、教材和参考书目 教 材： 仪器分析，石杰主编，郑州大学出版社，2003年。参考书目：Gary D Christian , Jamese E O Reilly. Instrumental An

9、alysis， Boston：Allyn and Bacorc Inc., 1986Robert D, Braun D. Introduction to Instrumental Analysis， New York：Megraw-Hill Book Company,1987Robert D Braun著北京大学化学系，清华大学分析中心，南开大学测试中心合译最新仪器分析技术全书，化学工业出版社，1990年。赵藻藩，周性尧，张悟铭，赵文宽编著，仪器分析，：高等教育出版社，1990年。邓勃，宁永成，刘密新编著，仪器分析，清华大学出版社，1991年。高鸿编著，分析化学前沿，科学出版社，1991年。石

10、杰，叶英植，秦化敏编著，仪器分析，河南大学出版社1993年。李启隆编著， 电分析化学，北京师范大学出版社，1995年。北京大学化学系仪器分析教学组编著，仪器分析教程，北京大学出版社，1997年。Skoog D A., James Holler F , Nieman T A . Principles of Instrumental Analysis, fifth edition. Orlando：Harcourt Brace College Publishers, 1998汪尔康编著，21世纪的分析化学，科学出版社，1999年。张绍衡编著，电化学分析法，重庆大学出版社，2000年。朱明华编著，仪

11、器分析（第3版），高等教育出版社，2000年。Kellner R , Mermet J-M , Otto M, Widmer H M编著李克安，金钦汉等译分析化学，北京大学出版社，2001年。杨根元，金瑞祥，应武林编著，实用仪器分析(第3版) ，北京大学出版社，2001年。张正奇编著，分析化学，科学出版社2001年。大学化学编辑部编著，今日化学，高等教育出版社2002年。方惠群，于俊生，史坚编著，仪器分析，科学出版社，2002年。何金兰，杨克让，李小戈编著，仪器分析原理，科学出版社2002年。孙汉文编著，原子光谱分析，高等教育出版社2002年。八、说明 大纲制订人：石 杰大纲审定人：制订日期：

12、2010年5月10日近化学类： 仪器分析课程教学大纲课程编号: 课程名称：仪器分析/ Instrumental Analysis 课程类型： 总 学 时：68 学分：4适用对象: 生物类（生物技术）、化学制药专业本科生先修课程：化学专业各基础课开课单位：化学与分子工程学院一、课程性质和教学目标 仪器分析课程是生命科学、材料科学和药学科学研究中所抽象出的一门测量物质成分、含量、结构、表面等物理化学特性的基础理论和实验课程。本课程的讲述的重点包括分子光谱分析、原子光谱分析、电化学分析、核磁共振波谱分析、色谱分析、质谱分析等基础内容。通过本课程的学习，要求掌握常用仪器分析方法的原理和仪器结构，了解各

13、方法的特点、应用范围及局限性，授课以“精而新”为原则，启发提倡学生自学，培养全面、科学的思维方法。由于仪器分析是当今科学研究最为活跃的一个领域，不断有新的分析仪器和分析方法涌现出来。因此，在本课程的教学中我们时刻关注仪器分析的最新发展，并把分析仪器的前沿内容不断地引入到基础教学中。同时，我们还结合教师自身的最新科研成果和研究体会，向同学们介绍分析化学的前沿进展和研究方法。针对本课程内容广泛、种类繁多的特点，注意结合国内的实际情况和国际发展趋势，兼顾成分分析和结构分析，无机分析和有机分析，在加强基础理论、基本方法、仪器结构及其应用技能教育的同时，着重培养学生应用科学知识提高分析问题和解决问题的能

14、力。二、教学基本要求 1. 仪器分析方法已发展至数十种，从实际情况出发，使学生牢固掌握常用仪器分析方法，以及重要分离技术和分析结果的正确表示。对其他仪器分析方法，教师可根据教学对象（本院不同系科、外系、强化部以及大专等）以及学时许可情况，给以不同程度的介绍。2本课程教学内容多，各种教学对象的教学时数不一，因此应根据少而精原则，突出重点，兼顾一般，防止偏多、偏杂、偏深等倾向。3掌握三种原子光谱（发射、吸收、荧光）的基本原理、方法特点。4. 掌握分子光谱的定性分析和定量分析方法。3. 了解磁共振波谱、质谱法及其与其他方法的联用。4了解电化学分析法的种类,重点掌握电分析的特点；掌握电解方程式、能斯特

15、方程式、法拉第定律。5掌握电位分析基本原理和各类离子选择电极；了解和掌握控制电位和控制电流电解分析、库仑分析。7了解和掌握色谱分析基础理论、色谱术语；掌握气相色谱法；了解高效液相色谱法和毛细管电泳。8了解其他仪器分析方法及技术。三、教学内容及要求 第一章 绪论 2学时第二章 光学分析法导论 2学时第三章 紫外及可见吸收光谱法 12学时第三章 荧光分析法与化学发光分析法 4学时第四章 红外分光光度法 6学时第五章 原子发射光谱法 4学时第六章 原子吸收光谱法 4学时第七章 电化学分析法导论 4学时第八章 电位分析法 4学时第九章 电解及库仑分析法 4学时第十章 伏安法及极谱分析法 4学时第十一章

16、 色谱分析法 10学时第十二章 其他仪器分析法介绍 6学时第十三章 仪器分析进展 2学时四、课程建设与改革 （含教学思想。教学方法、教学手段）仪器分析课程组，在课程教学实践的基础上，对课程建设及教改措施进行了调研和论证，形成培养方案或项目标准。将教学研究与教学实践相结合，依据课程主要内容，针对培养目标、培养模式，实施了课程体系、教学内容、教学方法和教学手段的系列改革，形成了国家级精品课程。教学方法的改进根据课程的总体要求体现在如下几个环节：讲课、习题及讨论课、专题报告、作业、课程论文和检测等。在教学方法和手段上相互呼应，采用多媒体上课，多种形式与多种手段配合使用。我们还针对不同的专业背景和教学

17、对象，设立了几种不同目标的教学模块。五、考核及成绩评定方式 考试方法和考核成绩采用综合评价办法。期末考试为闭卷笔试，作业、课程论文和测验等全部批改记分，各项均占有一定的成绩比例。以上各项均是评定成绩的依据。平时成绩占40%，期末考试成绩占60%。六、教材和参考书目 教 材： 仪器分析，石杰主编，郑州大学出版社，2003年。参考书目：1 赵藻藩，周性尧，张悟铭，赵文宽仪器分析北京：高等教育出版社，20002 李克安主编分析化学教程北京：北京大学出版社，20053 Skoog D A., James Holler F , Nieman T A . Principles of Instrumenta

18、l Analysis, fifth edition. Orlando：Harcourt Brace College Publishers, 19984 汪尔康21世纪的分析化学北京：科学出版社，1999大纲制订人：王瑞勇大纲审定人：制订日期：20双语类： Instrumental Analysis SyllabusCourse Description This course presents a survey of chemical analytical instruments. We will focus on understanding the fundamental theories u

19、nderlying the selected instrumental methods and their applications on chemical analysis. We will focus on the following broad methodological areas:Optical Spectroscopy, NMR,Mass Spectrometry,Electrochemistry, Chromatography, Other Methods.The students will not learn how to operate these analytical i

20、nstruments nor will we cover specific analytical recipes. They change (sometimes quite quickly) with time as the technology grows, so our focus on fundamental theories of the instruments should provide greater insight both into how current instruments work as well as the basis for the understanding

21、how they will work a decade from now. So, the course is designed to give the students a solid conceptual ground to understand how a given analytical technique works; including its limits and advantages.Course ObjectivesBy the end of the course, the students should gain an understanding of the analyt

22、ical capabilities of the selected instrumental methods and be able to suggest suitable instrumental methods for typical types of the analytical problems. In order to accomplish that, the students should consider:what properties and quantity of the chemical system should be measured, upon what physic

23、al and chemical principles the measurement could be based, the generation of a signal by a suitable instrument and the processing of the signal to convert it to a form appropriate for a readout device, and the strengths and limitations of each particular instrumental method In order to make these ki

24、nds of assessments, the students should understand:the chemical and/or physical theories underlying the measurement how the instrument actually works, and some of the techniques used to improve analytical figures of merit (such as accuracy, precision and sensitivity).Course Content and Specific Obje

25、ctivesIntroduction to Instrumental AnalysisElectromagnetic Radiation and SpectroscopyOptical InstrumentsUV-VIS Molecular Absorption SpectrometryFluorescence SpectroscopyRaman SpectroscopyAtomic SpectroscopyAtomic Mass spectroscopyMolecular Mass spectroscopyNuclear Magnetic ResonanceIntroduction to E

26、lectroanalytical ChemistryPotentiometryCoulometryVoltammetryIntroduction to Chromatographic SeparationsGas ChromatographyHigh Performance Liquid ChromatographyElectrophoresisOther MethodsIt is expected that by the end of this course, the students will master the qualitative and quantitative determin

27、ations of molecular spectroscopy; master the theoretical basis of molecular spectroscopy, and the Beers law; gain a basic understanding of its working condition and the measurement error; master the UV-vis spectroscopy, and its qualitative and quantitative applications; master the relationships betw

28、een the IR group frequency and the molecular structure; master the fluorescence spectrometry.master the theoretical basis and practical applicability of atomic spectroscopy, including atomic absorption, atomic emission, and fluorescence spectroscopy.gain an understanding of the nuclear magnetic reso

29、nance spectroscopy; gain an understanding of mass spectroscopy, and other techniques which are coupled to it. gain an understanding of the classification of electrochemical analysis. master the basics of electroanalytical chemistry; master the formal writing of electrolytical cell reaction, the Nern

30、st equation, and the Faradays law of electrolysis. master the fundamental theory of potentiomentry, and every kind of ion-selective electrode; master the controlled-potential electrolysis, controlled current electrolysis, and coulometry. master the fundamental theory of polarography and voltammetry;

31、 master the direct polarography. master the fundamental theory of chromatographic separation and the chromatographic terms; master the gas chromatography; gain an understanding of the high performance liquid chromatography and capillary electrophoresis.be familiar with other selected analytical inst

32、ruments and technologies.Course StyleLectureClasses will primarily consist of lectures with instruction in English. The instructor will adjust the English/Chinese proportion based on the course material and the students English capability during the course. The printable lecture notes will be sent b

33、efore the lecture. Questions are encouraged at anytime during the class.Problem setProblem sets will be given after each class. The students answers will be checked randomly. The complete solutions will be discussed in the class. Writing assignment and Presentation In additions to lectures on instru

34、mental analysis, we discuss how to read and write scientific paper. We will discuss papers from the primary, scientific literature. The purpose of these sessions is to develop the students ability to critically read the primary, scientific literature and to write scientific paper in the future. Each

35、 student will choose a paper from the selected primary literature, and will then be required to write a review paper on this research article. The review paper will cover the essentials of the selected article: 1) purpose 2) the current state of knowledge 3) the weakness of the current state of know

36、ledge 4) hypothesis 5) design 6) method 7) results 8) conclusions. Journals to be used include, but are not limited to: Analytical Chemistry, Science, Nature, and Environmental Science and Technology.The second writing assignment will be a scientific proposal. Each student is expected to write a sci

37、entific proposal on the chemical analysis topic he is interested in. The writing should be in a proper format (without budget section perhaps).The students are encouraged to present their review papers and proposals in seminar. There will be discussion and questioning part in the seminar.ExamThere w

38、ill be one comprehensive final exam in the end of the semester.GradingThere will be ten assignments, two term papers, and one comprehensive Final Exam. The total grade will be determined as follows:10 Assignments 25 %2 Term Papers 25 % Final Exam 50 % TextbookSkoog D A, Holler F J, Crouch S R. Princ

39、iples of Instrumental Analysis, 6 Edition (International Student Edition). USA. Brooks Cole, 2007.Recommending Reading仪器分析（第二版）， 石杰主编，郑州大学出版社, 2002.分析化学（第五版）下册， 武汉大学主编，高等教育出版社, 2007.Harris D C， Quantitative Analytical Chemistry，8 Edition. USA. W. H. Freeman and Company, 2010Harris D C， Quantitative

40、Analytical Chemistry，7 Edition. USA. W. H. Freeman and Company, 2006 Harris D C， Quantitative Analytical Chemistry，6 Edition. USA. W. H. Freeman and Company, 2002实验大纲： 仪器分析实验教学大纲课程编号: 235010课程名称：仪器分析实验 英文名称：Instrument Analytical Experiment课程类型: 模块课学时：68学分：3适用对象: 化学、应化专业先修课程：分析化学、物理化学、大学物理、高等数学等一、课程性

41、质、目的和任务 仪器分析实验是化学专业重要的基础课之一。通过本课程的学习，使学生进一步加深对仪器分析方法的基本原理、仪器结构与主要部件功能的理解；学习比较简单的分析仪器使用方法；学习、了解大型复杂分析仪器的使用方法。二、教学基本要求 要求学生掌握光学分析法、电化学分析法、色谱分析法等的基本原理；对原子发射光谱仪、原子吸收分光光度计、紫外可见分光光度计、红外分光光度计、荧光光度计、智能离子计、通用库仑仪、通用极谱分析仪、气相色谱仪、液相色谱仪、电化学工作站等仪器，要求学生掌握这些仪器的基本结构及主要部件功能；掌握校准曲线法、标准加入法，吸收曲线的绘制，定性分析、定量分析方法等；掌握不同标准溶液系

42、列的配制，掌握定性及定量方法，掌握各种方法的基本原理、特点及适用范围；初步具有应用各种仪器分析方法解决实际问题的能力。三、实验内容及学时分配 大纲基本内容包括16个必做的实验和8个带*号的实验内容，在规定的64个学时内完成。实验一 气相色谱分析（验证性实验，4学时）1掌握气相色谱分析的基本原理。 2学会计算柱效能指标塔板数和塔板高度，组分的质量校正因子。3了解气相色谱仪的基本结构、工作原理和操作技术。实验二 反相液相色谱中影响分离度的主要因素（验证性实验，4学时）1掌握液相色谱分离法的基本原理。 2了解样品结构、试剂组成及流动相流速对分离度的影响。 3了解高效液相色谱仪的基本结构及操怍。实验三

43、 红外光谱分析定性鉴定未知物（验证性实验，4学时） l了解红外光谱分析的基本原理。 2掌握一种红外光谱分析的制样技术。 3掌握红外分光光度计的操作方法。实验四 差示分光光度法测定铁（验证性实验，4学时）l了解差示分光光度法测定高含量组分的基本原理及方法优点。2进一步掌握分光光度计的使用方法。实验五 分子荧光光度法测定海水中的镁（验证性实验，4学时）1学习荧光分析法的基本原理，掌握激发光谱和荧光光谱的制作方法。2了解日立850型荧光光度计的构造，掌握使用方法。实验六 库仑滴定测定砷（验证性实验，4学时） 1掌握库仑滴定和双铂电极安培法指示终点的原理和方法。 2了解“死停”终点库仑滴定线路装置。实

44、验七 电位滴定维生素B12中钴的测定（验证性实验，4学时） 1了解电位滴定法的基本原理，掌握作图法和计算法确定电位滴定终点的方法。 2掌握一种仪器分析法中常量分析的方法。 3了解自动电位滴定仪的工作原理及使用方法。实验八 原子吸收分光光度法测定镁（验证性实验，4学时） 1掌握原子吸收分光光度法定量测定的基本原理。 2了解原子吸收分光光度计的基本结构及使用方法。实验九 示波极谱法锌中微量铅的测定（验证性实验，4学时）1了解单扫描示波极谱的基本原理和实验方法。2掌握示波极谱仪的操作技术。实验十 光谱定性及半定量分析矿样中的铅、锌、锡、铍（验证性实验，8学时）1了解WPG100型平面光栅摄谱仪及8W型光谱投影仪的结构及使用方法。2掌握原子发射光谱法定性及半定量分析的基本原理。3掌握摄谱、装像板、显影及定影等实