《仪器分析》教学大纲.doc

仪器分析教学大纲（四年制本科. 试行）课程编号：03021109课程性质：专业必修课使用专业：应用化学开设学期：第五期考核方式：闭卷笔试一、教学目的与任务仪器分析课程是化学专业指定的专业选修课。本课程是以分析方法为系统，借助于专用仪器，综合应用已学过的有关学科知识，理论密切联系实际，重视分析仪器在生产和科研中的实际应用。通过本课程的学习，要求学生掌握相关基本理论、基础知识和基本操作技能，掌握基本的仪器分析方法及分析数据的处理手段，经过系统地必要理论和操作技能的训练，培养学生严谨、细致、实事求是的科学作风，养成分析工作整洁、有序、珍惜仪器设备的良好实验习惯，培养学生具有分析问题、解决问题的初步能力。二、与其它专业课程的关系在物理学、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、电工电子学等课程的基础上开设，为专业课，通过本课程的学习，可以为后续课程和发展能力(继续学习的能力，表述和应用知识的能力，发展和创造知识的能力等)打下坚实的基础。三、学时数及分配本课程总学时为36（18周，周课时2），其中课堂教学学时36。学时分配表章 节 标 题学时分配讲授实验习题测试第1章绪论2第2章光学分析法导论2第3章紫外-可见吸收光度法3第4章分子发光分析法3第5章原子发射光谱法4第6章原子吸收光谱法5第7章电分析化学导论2第8章电位分析法4第9章极谱分析法5第10章色谱分析法6 合计36四、讲授内容与要求：（分章节）本大纲根据教育部理科化学教学指导委员会“理科应用化学专业化学教学基本内容”，以四年制本科人才培养规格为目标，按照仪器分析学科的理论知识体系，提出了具体的教学要求。第一章 绪论【教学要求】1、理解仪器分析特点和仪器分析与化学分析之间密切关系。2、了解仪器分析中各种分析方法和专用仪器，了解仪器分析涉及面广、内容丰富以及在工业生产和科学研究中的重要地位。3、了解分析化学的发展趋势。4、了解仪器分析的分类和定量分析方法的评价指标。【教学内容】1、仪器分析方法的特点：与化学分析比较。2、仪器分析方法分类：光学分析法，电化学分析法，色谱法，其它仪器分析法。3、分析化学的发展趋势：分析化学发展趋势对仪器分析的要求；近代仪器分析发展前景，根据各专业具体要求，强调几种仪器分析的最新进展。4、定量分析方法的评价指标：标准曲线（绘制、线性范围、相关系数），灵敏度，精密度，准确度及检出限的概念第二章 光学分析法导论【教学要求】l、了解电磁辐射的性质和电磁波谱区，光辐射与物质的相互作用。2、了解原子光谱与分子光谱，发射光谱与吸收光谱的特点。【教学内容】1、电磁辐射的性质：波动性和粒子性，电磁波谱区，光辐射与物质的相互作用。2、原子光谱与分子光谱，发射光谱与吸收光谱。第三章 紫外-可见吸收光谱法【教学要求】l、掌握有机化合物的紫外-可见吸收光谱。2、理解分子吸收光谱与物质结构的关系。3、理解紫外分光光度计的基本组成及主要性能和测定方法。4、了解紫外-可见分光光度法在工业生产和科学研究中的应用。5、了解催化动力学光度法。【教学内容】1、有机化合物的紫外-可见吸收光谱：电子跃迁类型，共轭作用，溶液对吸收光谱的影响，红移和紫移。2、无机化合物的吸收光谱：d-d配位场跃迁，电荷转移跃迁，金属离子影响下的配*位体跃迁。3、紫外分光光度计：基本部件，分光光度计主要类型和构造原理。4、紫外-可见分光光度法的应用：在有机定性分析中的应用（化合物的鉴定、结构分析），5、催化动力学光度法的基本原理和应用。第四章 分子发光分析法【教学要求】1、理解荧光和磷光产生的机理。2、理解荧光强度的影响因素，荧光定量依据。3、了解荧光光度计的结构、测定方法和应用。4、了解磷光分析法的基本原理、仪器特点和应用。5、了解化学发光法的基本原理、仪器特点和应用。【教学内容】1、荧光分析法：基本原理（荧光的产生、荧光效率及影响因素、荧光强度和溶液浓度的关系、激发光谱与发射光谱），荧光分析仪器（与吸光光度法比较），荧光分析法的应用（无机化合物的分析，有机化合物的分析）。2、磷光分析法： 基本原理（磷光的产生和磷光强度、温度对磷光的影响、重原子效应、室温磷光），磷光分析仪器（与荧光分析仪器比较），磷光分析法的应用。3、化学发光法：基本原理（化学发光反应的条件，发光效率、发光强度、发光反应的类型），化学发光分析仪器，化学发光分析法的应用。第五章 原子发射光谱法【教学要求】1、理解发射光谱法的基本原理。2、理解各类激发光源的工作原理和特点。3、了解光谱分析仪和应用。4、掌握光谱定性、半定量、定量方法。5、了解原子发射光谱的特点和应用。【教学内容】1、概述：原子发射光谱法的历史及一般分析步骤。2、原子发射光谱法的基本原理：原子发射光谱法的产生，谱线的强度（谱线强度表达式、影响谱线强度的因素、谱线的自吸和自蚀）。3、原子发射光谱仪器：激发光源（直流电弧、低压交流电弧、高压火花、电感耦合等离子体），光谱仪（棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪、光电直读光谱仪）。4、光谱定性分析和半定量分析：光谱定性分析（光谱定性分析的原理、光谱定性分析的方法），光谱半定量分析的方法。5、光谱定量分析：光谱定量分析的基本原理（光谱定量分析的基本关系式、内标法的基本原理、摄谱法光谱定量分析原理、光电直读光谱定量分析原理），光谱定量分析方法（标准曲线法、标准加入法）。6、原子发射光谱的特点和应用。第六章 原子吸收光谱法【教学要求】1、掌握原子吸收分光光度法的基本原理。2、理解原子吸收分光光度计的基本组成及各部分的作用。3、理解原子吸收光谱法的干扰及其抑制方法。4、掌握原子吸收的定量分析方法。5、了解原子吸收分光光度法在工业生产和科学研究中的应用。【教学内容】1、概述：原子吸收光谱法的发展，原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法的比较，原子吸收光谱分析的基本过程。2、原子吸收分光光度法的基本原理：原子吸收线（原子吸收线的产生、吸收线的轮廓与变宽），基态原子数与原子化温度的关系（与发射光谱法比较），峰值吸收测量法。3、原子吸收光谱仪器：锐线光源、原子化器（火焰原子化器、石墨炉原子化器），分光系统、检测系统，原子吸收分光光度计的类型。4、原子吸收光谱法的干扰和抑制：物理干扰及其抑制，化学干扰及其抑制，电离干扰及其抑制，光谱干扰及其抑制。5、原子吸收光谱定量分析：标准曲线法，标准加入法。6、原子吸收光谱法的应用。第七章 电分析化学导论【教学要求】1、了解电分析化学方法的分类和电极的种类。2、了解化学电池的基本概念，电极电位的基本概念，极化与过电位的基本概念。【教学内容】1、 电分析化学方法的分类：电位分析法，电导分析法，库仑分析法，极谱分析法，电解分析法。2、化学电池：原电池，电解池。3、电极电位与液体接界电位：电极电位，液体接界电位，极化，过电位。4、电极的种类：第一类电极，第二类电极，第三类电极，零类电极，膜电极，指示电极与工作电极，参比电极，辅助电极与对电极，极化电极与去极化电极。第八章 电位分析法【教学要求】1、 掌握离子选择性电极的分类。2、掌握玻璃电极的结构、膜电位及溶液pH的测定原理和方法。3、掌握氟离子选择性电极的结构、膜电位及溶液氟含量的测定原理和方法。4、掌握一般离子选择性电极的膜电位和选择性系数含义和测定离子浓度的方法。 5、了解电位分析法的应用。【教学内容】1、离子选择性电极的分类及响应机理：离子选择性电极的分类，玻璃电极（电极的构造、响应机理、玻璃电极的特性、PH的测定、其它玻璃电极）,晶体膜电极，液膜电极，气敏电极，酶电极。2、离子选择性电极的性能参数：电位选择系数，线性范围和检测限，响应时间。3、测定离子活（浓度）的方法：测量仪器，浓度与活度，总离子强度调节剂，标准曲线法，标准加入法。第九章 极谱分析法【教学要求】1、掌握半波电位、扩散电流的概念。2、理解极谱分析原理、尤考维奇公式和极谱定量方法。3、掌握极谱干扰电流及其消除方法。4、了解极谱分析方法的特点和应用。5、了解极谱波的种类及极谱波方程式。6、了解催化极谱波。7、了解示波极谱、循环伏安法、脉冲极谱和溶出伏安法等近代极谱分析方法及其应用。【教学内容】1、极谱分析法概述：极谱分析法的发展，极谱分析法的特点。2、极谱分析法的基本原理：极谱法装置，极谱波的形成，极谱过程的特殊性，滴汞电极。3、极谱定量分析：扩散电流方程式，影响扩散电流的因素（毛细管特性、溶液组分、温度），干扰电流及消除方法（残余电流、迁移电流、氧波、极谱极大、叠波、氢波和前波）。4、极谱波的种类及极谱波方程式：可逆波和不可逆波，还原波和氧化波，简单金属离子极谱波，金属络离子极谱波，半波电位的测定，可逆极谱波的判断。5、极谱定量分析方法：波高的测量方法，标准曲线法，标准加入法。6、极谱催化波：平行催化波，氢催化波，络合物吸附波。7、示波极谱、循环伏安法、脉冲极谱和溶出伏安法。第十章 色谱分析法【教学要求】1、掌握气相色谱分离原理和仪器流程、流出曲线的相关术语。2、理解塔板理论、速率理论及总分离效能的意义。3、理解气相色谱分析的操作条件选择。4、掌握常用气相色谱检测器的工作原理及性能。5、理解气相色谱流动相和固定相的选择原则。6、掌握气相色谱分析法的定性、定量方法。7、了解气相色谱特点和在工业生产及科学研究中的应用。8、掌握高效液相色谱分离原理和方法特点。9、了解液相色谱法的仪器、类型和色谱分离方式的选择。【教学内容】1、概述：色谱法简介，色谱法分类，气相色谱分离过程，气相色谱常用术语（色谱峰、基线、色谱峰高、半高峰宽，色谱峰底宽，保留时间（保留体积）、死时间（死体积）、调整保留时间（调整保留体积）、相对保留值。2、气相色谱理论基础：塔板理论，分配系数和分配比，速率理论，分离度。3、气相色谱法：气相色谱法特点，气相色谱仪（气路系统、进样系统、分离系统、稳定空中系统、监测记录系统），热导池检测器，氢火焰离子检测器，电子捕获检测器，火焰光度检测器，气相色谱流动相，固体固定相，载体，固定液，气相色谱定性分析（保留值与已知物对照定性、保留值经验规律定性、根据文献保留数据定性），气相色谱定量分析（定量校正因子、归一化法、内标法、标准曲线法）。4、气相色谱条件的选择：固定相的选择，柱长和柱径的选择，载气及其流速的选择，柱温的选择，进样条件的选择，检测器的选择。5、高效液相色谱的特点、仪器、类型，色谱分离方式的选择五、教材或主要参考书1、华中师范大学等主编，分析化学（第三版）下，高等教育出版社，2001年2、朱明华主编，仪器分析（第二版），高等教育出版社，1993年3、林树昌，曾泳淮主编，分析化学-仪器分析部分，高等教育出版社，1994年4、赵藻潘等主编，仪器分析，高等教育出版社，1990年5、刘志广主编，分析化学，大连理工大学出版社，2002年六、教学原则和方法1、教学原则仪器分析课程的主要任务是：向学生传授常用的仪器分析方法的基本原理、基本理论、基本仪器。课程的系统性不强，学生感觉课程的跳跃性大，实际上每一种分析方法都存在着一条相同或相似的内容主线（原理-仪器-分析条件-应用），因此教学中既要把握其各自的特点，也要总结出它们的相似之处。（2）仪器分析课程的教学上，存在课时少，内容多的特点，教学中要体现“精、全、新”的原则，力求概念准确、深入浅出、突出重点、语言简练便于学生理解。并注意培养对象的知识结构的要求，紧密联系本学科的发展，体现分析化学发展的近代水平，最大广度地加强基础，最大限度地淡化专业方向。本课程的教学内容要着眼于为学生今后的学习和发展奠定基础，应是本科教学中最基础的内容。（3）仪器分析是各科知识综合运用的体现，涉及到无机化学、有机化学、高等数学等、计算机、电子学等各学科的知识。教学中要融会贯通，培养学生综合、分析、解决问题的能力。期中测试要求学生写一篇小论文，加强培养学生的独立思考、创新和自学能力。2、教学方法（1）要改革教学方法和教学手段，加强启发式教学和计算机辅助教学。（2）小论文和课外作业是培养学生分析问题和解决问题的重要环节，在教学中应给以足够重视。 （执笔：叶青）