仪器分析第1章绪论.ppt

仪器分析InstrumentalAnalysis 授课教师 赖晓绮授课班级 12化本学时数 48 如何学习仪器分析 1 掌握方法的基本原理 了解方法可提供的信息2 了解仪器的结构 工作原理和方框图3 掌握分析步骤和数据处理方法4 反复阅读教本 独立完成作业 第1章绪论 1 什么是仪器分析 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 仪器分析与化学分析 分析化学 研究获得物质化学组成 结构信息 分析方法及相关理论的科学 化学分析 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 仪器分析 以物质的物理和物理化学性质 光 电 热等 为基础建立起来的一种分析方法 分析化学的地位 据统计 在已经颁布的所有诺贝尔物理化学奖中 有四分之一的项目和分析化学直接有关 国际 36国家 1075个分析化学机构 美国20万化学家 4万多从事分析化学 3000多所大学 270多所有分析化学专业 有的国家大学单独设系 中国 10个国家级分析测试中心 12个部级测试中心 21个省市测试中心 137个国家级产品质量监督检验中心 300多个进出口商品检验室 8千多个环境监测机构 数十万庞大的分析队伍 2 仪器分析方法的类型 仪器分析 电化学分析法 光分析法 色谱分析法 热分析法 分析仪器联用技术 质谱分析法 2 1光学分析法 光分析法 原子吸收法 红外法 原子发射法 核磁法 荧光法 紫外可见法 光学分析法某能量作用于待测物质后测定其产生的辐射讯号或引起的某些变化的分析方法 1 非光谱法 指那些不以光的波长为特征 讯号 仅通过测量电磁辐射的某些基本性质 反射 折射等 的变化的分析方法 如 干涉法 折射法 散射法 旋光法 衍射法等 2 光谱法 以光的吸收 发射和拉曼散射等作用建立起来的光分析法 通过检测光谱的波长和强度来进行分析 如 AAS AES AFS UVS IR NMR等 2 2电分析化学方法 电化学分析法 电位分析法 电解分析法 电泳分析法 库仑分析法 极谱与伏安分析法 电导分析法 根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方法 2 3色谱分析法 色谱分析法 气相色谱法 薄层色谱法 液相色谱法 激光色谱法 电色谱法 超临界色谱法 根据混合物各组分在互不相溶的两相 固定相 流动相 中的吸附能力 分配系数或其亲和作用性能的差异来进行分离和测定的方法 2 4 其它仪器分析方法 其他分析法 质谱分析法 联用技术 热分析法 放射分析 分析化学 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 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 紫外 红外 核磁 质谱 仪器分析的特点 灵敏度高 检出限低3 分析速度快 效率高 可以一次分析样品中多种元素信息 3 选择性好 3 4准确度相对较低 相对误差较大3 5一般仪器价格较贵 维修使用成本较高800MHzNMR 120万美元 各种仪器分析方法的灵敏度 分析科学 中药复杂体系 大气海洋环境 医药食品安全保障 生命过程研究 国家安全 基础理论研究 现代分析科学发展前沿 FundamentalandApplicationOriented 技术发展ProblemOriented GLPLab 现场实验室 便携式分析仪器 集成系统 发展创新仪器 食品安全和毒品等 目前高水平 高尖端的实验研究结果均是建立在高精度的仪器分析方法的基础上的 据日本 读卖新闻 2003年8月 日报道 文部科学省申请 亿美元的政府预算 开发世界尖端的分析计算测量仪器 以促使更多诺贝尔奖级的科研成果诞生 日本文部科学省通过专家研讨机构 选定了对尖端分析计算测量仪器要求高 有望出现重大科研成果的三个领域 分别是 生命科学 纳米技术 材料和信息通信 以及环境科技 4 仪器分析应用领域 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 恐怖袭击 不法污染排放 室内装修污染 食品安全情况 据监测 20日7时 在吉林界内的第二松花江汇入我省界第一个监测断面即肇源断面开始检出苯超标 20日16时肇源断面硝基苯也开始超标 21日9时 硝基苯超标29 1倍 较高浓度污染带约80公里 流经持续时间为40小时左右 另据松辽委21日函报 19日21时污染团进入省界缓冲区 苯超标2 5倍 硝基苯超标103 6倍 目前污染带已通过肇源断面 正在向下游移动 据最新监测结果报告 距四方台哈尔滨市取水口73公里的三家子断面 23日4时监测硝基苯超标28 56倍 突发污染 海洋污染与赤潮 莲子 甘草 枸杞 丹参 苏丹红I SudanI 苏丹红II SudanII 苏丹红III SudanIII 苏丹红IV SudanIV 海洋浮标与微型实验室 原位 在线 实时 多维 微区 天 空 面 底立体检测 原位在线无人值守 战争与战场现场快速测试 体液 单细胞分析 分析仪器在保障人类健康生活 监控病人病情 预防灾害发生等方面起着重大的作用 没有新型DNA分析仪的进一步发展 人类也很难在防病 治病特别是在防治癌症和各种遗传病方面对现有基因图谱加以利用 2008年美籍华裔钱永健因在荧光蛋白研究领域的成果而获得诺贝尔化学奖 他的父亲钱学榘是美国波音公司的工程师 舅舅是麻省理工学院的的工程学教授 堂叔是中国导弹之父钱学森 哥哥钱永佑是神经生物学家 美国科学院院士 斯坦福大学教授 堂兄钱永刚是中国解放军某研究所高级工程师 上海交通大学兼职教授 钱永健1952年出生 后进入哈佛大学学习 20岁获得化学和物理学士学位并前往剑桥大学深造 1977年获得生理学博士学位 1981年到加州大学伯克利分校任教授 目前他将实验室搬至加州大学圣地亚哥分校 任药理学教授和化学与生物化学教授 钱永健利用其在化学与生物学方面的天分找到了让绿色荧光蛋白更亮更持久发光的办法 它所发出的荧光就象一盏明灯 帮助研究人员发现生命体在分子层面和细胞层面的诸多反应 5 分析仪器 信号发生器 产生可以反映待测物存在及浓度的信号装置 多半为离子或化合物自身 检测器 光电转换器电位计信号处理 运算放大输出 记录仪 计算机 分析仪器的基本结构单元 我院目前装备的部分分析仪器 雅典奥运会兴奋剂检测中心 中国兴奋剂检测中心拥有符合国际奥委会要求的现代化检测仪器设备 曾被确定为2000年悉尼奥运会的备用实验室 在过去的10多年中 每年都有实验室因未能通过复试而被降级或取消资格 由于科学技术的进步 进行兴奋剂检测的技术难度很大 要求极高 要查出1毫升尿液中含有的2纳克 1纳克等于十亿分之一克 兴奋剂 就相当于在5个标准游泳池 50米 25米 的水量中放入一小勺糖 然后随意抽取一小瓶进行化验 YN CL 型农药残毒仪有机磷和氨基甲酸酯类农药残毒快速检测 ICP AES ProdigyXP Leeman公司 岛津ICPS 8100 世界上分辨率最高的扫描式高频等离子体发射光谱仪 便携式多成份烟气分析仪 测量排烟温度 烟气中的O2 CO SO2 NO NO2 微压 P 等参数 Nicolet红外光谱仪 HP高压液相色谱仪 日立F 4500荧光分光光度计 FluorescenceSpectrophotometry 日本Jascoo公司荧光分光光度计 日本岛津公司的原子吸收 AtomicAbsorptionSpectrometry 岛津MDGC GCMS 2010系统 中心切割 Perkin Elemer的原子吸收 AtomicAbsorptionSpectrometry Perkin ElemerICPAA 100B 核磁共振仪 6 定量分析方法的评价指标 6 1标准曲线标准曲线又称工作曲线 如吸光光度法 在绘制时 首先在一定条件下配制一系列具有不同已知浓度吸光物质的标准溶液 然后在确定的波长和光程等条件下 分别测量系列溶液的吸光度 绘制A c曲线 从而得到一条通过原点的直线 即标准曲线 当需要对某未知液的浓度cx进行测定时 只需要在相同条件下测得未知液的吸光度Ax 就可由cx Ax b计算得出或直接在标准曲线上查得cx 在实际操作中 应注意调整cx的大小 使其对应的Ax处于标准曲线的直线范围 线性范围 之内 标准曲线的线性范围 标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度 或含量 的范围称为该方法的线性范围 6 2灵敏度 物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度 称为方法的灵敏度 用S表示 S dy dc或dy dm式中 dc和dm分别为被测物质的浓度和质量的变化量 dy为响应信号的变化量 灵敏度也就是标准曲线的斜率 斜率越大 方法的灵敏度就越高 6 3检出限 某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量 称为这种方法对该物质的检出限 检出限表明被测物质的最小浓度或最小质量的响应信号可以与空白信号相区别 用D来表示 sb为空白信号的标准偏差 S是方法的灵敏度 也就是标准曲线的斜率 方法的灵敏度越高 工作曲线的斜率越大 精密度越好 检出限就越低 仪器分析 学习方法给语 清楚明了方法原理 弄懂记着基本概念 知晓分清仪器装置 着重熟悉关键部件 理解方法理论公式 熟练使用重点公式