仪器分析绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,仪器分析,Instrumental Analysis,1,郑德勇,Tel: ; 83795093,QQ: 375825932,Email:,2,绪 论,分析化学的发展和仪器分析的产生,仪器分析的历史与发展,仪器分析的特点,仪器分析的分类,实验误差与数据处理,3,分析化学的发展和仪器分析的产生,分析化学是研究物质的组成、状态和结构的科学，它包括化学分析和仪器分析两大部分。,化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。测定时需使用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。,4,分析化学涉及的领域,分析化学,信息科学,生命科学,环境科学,材料科学,能源科学,5,分析化学的发展和仪器分析的产生,仪器分析的产生,仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础。,仪器分析的产生是科学技术发展的需要和必然，也是科学技术发展的结晶。,仪器分析的产生为分析化学带来革命性的变化，仪器分析是分析化学的发展方向。,6,仪器分析的历史,1920,分析天平的发明,溶液理论的建立（四大平衡的建立）,Phase equilibria,Chemical equilibria,Acids and Bases equilibria,Redox Reactions equilibria,7,仪器分析的历史,第二次世界大战前后，原子能、半导体和微电子器件的研究对成分分析提出了更高的要求；,物理学和电子技术的发展为仪器分析奠定了基础。,MS，UV，IR，,核磁共振（,NMR）（B loch F ，PurcellE M）,气相色谱，,Martin A T P ，Synge R L M,8,发展中的仪器分析,20世纪4050年代兴起的,材料科学,，60 70年代发展起来的,环境科学,都促进了分析化学学科的发展。80年代以来，,生命科学,的发展也促进分析化学一次巨大的发展。,仪器分析是分析化学的重要组成部分，也随之不断发展，不断地更新自己，为科学技术提供更准确、更灵敏、专一、快速、简便的分析方法。,9,发展中的仪器分析,生命科学研究的进展，需要对多肽、蛋白质、核酸等生物大分子进行分析，对生物药物分析，对超微量生物活性物质，如单个细胞内神经传递物质的分析以及对生物活体进行分析。,信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展。信息科学主要是信息的采集和处理。,10,发展中的仪器分析,计算机与分析仪器的结合，出现了分析仪器的智能化，加快了数据处理的速度。,它使许多以往难以完成的任务，如实验室的自动化，图谱的快速检索，复杂的数学统计可轻而易举得以完成。信息的采集和变换主要依赖于各类的传感器。这又带动仪器分析中传感器的发展，出现了光导纤维的化学传感器和各种生物传感器。,11,发展中的仪器分析,联用分析技术已成为当前仪器分析的重要发展方向。,将几种方法结合起来，特别是分离方法（如色谱法）和检测方法（红外光谱法、质谱法、核磁共振波谱法、原子吸收光谱法等）的结合，汇集了各自的优点，弥补了各自的不足，可以更好地完成试样的分析任务。,12,发展中的仪器分析,联用分析技术,：,1.气相色谱质谱法（,GCMS）,2.气相色谱质谱法质谱法（,GCMSMS）,3.气相色谱原子发射光谱法（,GCAED）,4.,液相色谱质谱法（,HPLCMS）,13,社会：,体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量）、环境质量（污染实时检测）、法庭化学（,DNA,技术，物证）,化学：,新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；,生命科学：,DNA,测序；活体检测；,环境科学：,环境监测；污染物分析；,材料科学：,新材料，结构与性能；,药物：,天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；,外层空间探索：,微型、高效、自动、智能化仪器研制。,仪器分析应用领域,Application fields of instrument analysis,14,仪器分析的特点,Higher sensitivity, detection limit down to lower level,如样品用量由化学分析的,mL,、,mg,级降低到仪器分析的,g,、,L,级，甚至更低。适合于微量（,micro-),、痕量,(trace),和超痕量,(ultratrace),成分的测定。,Higher selectivity,很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。,15,仪器分析的特点,Poorer relative error,化学分析一般可用于常量和高含量成分分析，准确度较高，误差小于千分之几。,多数仪器分析相对误差略大（约,1 5%,）多数不适用于常量和高含量成分分析。,16,仪器分析的特点,仪器分析还具有如下特点：,分析迅速，适于批量试样的分析；,能进行无损分析；,组合能力和适应性强，能在线分析；,数据的采集和处理易于自动化和智能化；,需要价格比较昂贵的专用仪器。,17,常量分析、半微量和微量分析,Methods,Mass of test sample/mg,Volume of test solution/mL,Macro analysis,100,10,Semi-microanalysis,10 100,110,Microanalysis,0.110,0.11,Ultra microanalysis,0.1,10%):,四位有效数字,54.63%,含量,(1-10%):,三位有效数字,1.34%,低含量,(1%):,二位有效数字,0.023%,即小数点后只保留两位数有效数字,3.,分析中各类误差表示,:,只表示到小数点后第二位,1.67%, 0.32%, 0.09%,4.,对各种化学平衡的有关计算,视具体情况保留,2-3,位,有效数字,.,39,教 学 要 求,通过本课程的学习,1. 掌握,常用仪器分析方法的原理 和仪器的简单结构,初步具备根据分析的目的，选择适宜的分析方法的能力。,具备分析简单图谱的能力。,40,本课程的主要内容,绪论,气相色谱法,液相色谱法,紫外可见光谱法,红外光谱法,核磁共振波谱法,质谱,41,考试（成绩）,平时成绩,40,分,1. 上课及出勤情况,15,分,2. 每课一测验成绩,25,分,期末考试成绩,60,分,42,参考书,仪器分析，朱明华，高等教育出版社,仪器分析，武汉大学化学系，高等教育出版社,仪器分析，赵藻藩等，高等教育出版社,现代仪器分析实验与技术，陈培榕等，清华大学出版社,现代仪器分析，科学出版社,kenneth A.Rubinson; Judith F.Rubinson,色谱技术丛书，（共13册），化学工业出版社,分析化学（仪器分析部分） 林树昌等 （北京师范大学）,仪器分析原理 方惠群等 （南京大学）,仪器分析教程 北京大学化学系 仪器分析教学组,43,参考书（学术期刊）,国内,1. 分析化学,2.高等学校化学学报,3.光谱学与光谱分析,4.色谱,国外,1.,Analytical Chemistry,2.Analyst,3.,44,