分析化學(xué)儀器分析部分01

1、二oo八年三月1.1. 什么是儀器分析什么是儀器分析2.2. 儀器分析方法的特點儀器分析方法的特點3 3儀器分析的研究內(nèi)容儀器分析的研究內(nèi)容4 4儀器分析的用途儀器分析的用途5 5儀器分析發(fā)展概況儀器分析發(fā)展概況6 6學(xué)習(xí)儀器分析應(yīng)注意的問題學(xué)習(xí)儀器分析應(yīng)注意的問題7 7授課計劃授課計劃 分析化學(xué)：在分析化學(xué)：在原子、分子層次原子、分子層次上表征或測量物質(zhì)的上表征或測量物質(zhì)的組成組成和和 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的一門學(xué)科。它包括化學(xué)分析和儀器分析。的一門學(xué)科。它包括化學(xué)分析和儀器分析。1 1 什么是儀器分析什么是儀器分析 化學(xué)分析化學(xué)分析：基于四大平衡理論和組分的化學(xué)性質(zhì)，采用簡單：基于四大平衡理論和組分的

2、化學(xué)性質(zhì)，采用簡單儀器，通過測定滴定劑體積或稱量沉淀重量而確定其組分含儀器，通過測定滴定劑體積或稱量沉淀重量而確定其組分含量的一類分析方法。量的一類分析方法。 它適用于常量分析；成本較低。但對于快速、實時檢測、它適用于常量分析；成本較低。但對于快速、實時檢測、復(fù)雜樣品和復(fù)雜樣品和 微量、痕量分析以及結(jié)構(gòu)測定等無能為力。微量、痕量分析以及結(jié)構(gòu)測定等無能為力。?化學(xué)分析化學(xué)分析容量分析容量分析（滴定分析）（滴定分析）重量分析重量分析酸堿滴定酸堿滴定絡(luò)合滴定絡(luò)合滴定氧化還原滴定氧化還原滴定沉淀滴定沉淀滴定 儀器分析：基于物理或物理化學(xué)原理，采用特殊復(fù)雜儀器分析：基于物理或物理化學(xué)原理，采用特殊復(fù)雜的

3、儀器，通過測定樣品的光、電、熱等參數(shù)而確定其的儀器，通過測定樣品的光、電、熱等參數(shù)而確定其化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)的一類分析方法?；瘜W(xué)組成及結(jié)構(gòu)的一類分析方法。icp原子發(fā)射光譜儀原子發(fā)射光譜儀x射線單晶衍射儀射線單晶衍射儀化學(xué)分析與儀器分析的關(guān)系：化學(xué)分析與儀器分析的關(guān)系：化學(xué)分析化學(xué)分析：不斷地儀器化（如：不斷地儀器化（如電位滴定電位滴定）。）。儀器分析儀器分析：一方面正走出化學(xué)；另一方面離不開化學(xué)：一方面正走出化學(xué)；另一方面離不開化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)分析的理論基礎(chǔ)（樣品處理、干擾掩蔽、反應(yīng)和化學(xué)分析的理論基礎(chǔ)（樣品處理、干擾掩蔽、組分富集等）組分富集等）儀器分析是科學(xué)技術(shù)的儀器分析是科學(xué)技術(shù)的“眼睛眼睛

4、”；分析儀器是衡；分析儀器是衡量一個國家科技水平的標(biāo)量一個國家科技水平的標(biāo)志。儀器分析法具有志。儀器分析法具有突出突出特點特點點，近幾年得到迅速點，近幾年得到迅速發(fā)展發(fā)展2 儀器分析方法的特點儀器分析方法的特點 4 應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。1靈敏度高；靈敏度高；2 操作簡便，分析速度快，自動化程度高；操作簡便，分析速度快，自動化程度高；3 所需試樣少。所需試樣少。5 能獲取物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組分價態(tài)、能獲取物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組分價態(tài)、 元素在微元素在微 區(qū)的空間分布等區(qū)的空間分布等 諸多信息諸多信息優(yōu)優(yōu) 點點儀器分析方法的特點儀器分析方法的特點1.1.儀器設(shè)備復(fù)雜，價格高，對維護(hù)及環(huán)境要求比較高；儀器設(shè)備復(fù)雜，價

5、格高，對維護(hù)及環(huán)境要求比較高；2 2 儀器分析是一種相對分析方法，一般需要用已知儀器分析是一種相對分析方法，一般需要用已知組成標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來對照；組成標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來對照；3 3 相對誤差比較大，一般不適用于常量和高含量分析；相對誤差比較大，一般不適用于常量和高含量分析；儀器分析法的局限性儀器分析法的局限性3 儀器分析的研究內(nèi)容儀器分析的研究內(nèi)容儀儀器器分分析析電化學(xué)分電化學(xué)分析析光化學(xué)分光化學(xué)分析析色譜分析色譜分析其它分析其它分析法法電位、電解、庫侖、極譜、伏安電位、電解、庫侖、極譜、伏安原子發(fā)射、原子吸收，紫外可原子發(fā)射、原子吸收，紫外可見分光光度法、紅外光譜法見分光光度法、紅外光譜法氣相色譜、液相

6、色譜、離氣相色譜、液相色譜、離子色譜、毛細(xì)管電泳子色譜、毛細(xì)管電泳核磁共振、質(zhì)譜核磁共振、質(zhì)譜4 儀器分析的用途儀器分析的用途生命科學(xué)生命科學(xué) dna測序測序、細(xì)胞分析、蛋白質(zhì)分析、細(xì)胞分析、蛋白質(zhì)分析藥物分析藥物分析 - 發(fā)現(xiàn)新藥、發(fā)現(xiàn)新藥、藥物安全藥物安全、藥效評價、藥效評價臨床分析臨床分析 分子診斷分子診斷環(huán)境分析環(huán)境分析 - 大氣污染、水污染、室內(nèi)污染大氣污染、水污染、室內(nèi)污染考古分析考古分析 文物鑒定文物鑒定食品分析食品分析 質(zhì)量控制質(zhì)量控制，添加劑、違禁藥物，添加劑、違禁藥物材料分析材料分析 材料組成、物相分析、表面分析材料組成、物相分析、表面分析過程分析過程分析 生產(chǎn)自動化生產(chǎn)自

7、動化體育運動中的分析體育運動中的分析 興奮劑檢測、運動強度檢測興奮劑檢測、運動強度檢測法醫(yī)分析法醫(yī)分析 刑偵、身份確認(rèn)、親子鑒定刑偵、身份確認(rèn)、親子鑒定化學(xué)研究：新化合物的結(jié)構(gòu)表征化學(xué)研究：新化合物的結(jié)構(gòu)表征and more 人類基因組計劃人類基因組計劃（human genome program）uidentify all the approximately 20,000-25,000 genes in human dna, udetermine the sequences of the 3 billion chemical base pairs that make up human dna,

8、 ustore this information in databases, uimprove tools for data analysis, utransfer related technologies to the private sector, and uaddress the ethical, legal, and social issues (elsi) that may arise from the project. 1990年年10月月1日美國正式啟動，由日美國正式啟動，由james d.watson領(lǐng)銜。領(lǐng)銜。擬在擬在15年內(nèi)至少投入年內(nèi)至少投入30億美元實現(xiàn)如下目標(biāo)：億美元

9、實現(xiàn)如下目標(biāo)：毛細(xì)管微陣列電泳 2003年年4月月14日，中、美、日、德、法、英等日，中、美、日、德、法、英等6國科學(xué)家宣布人類基因組計劃的所有目標(biāo)全部國科學(xué)家宣布人類基因組計劃的所有目標(biāo)全部實現(xiàn)。提前兩年多并節(jié)省實現(xiàn)。提前兩年多并節(jié)省3億美元。億美元。 377 型型dna 全自動測序儀（基于陣列毛細(xì)管電泳原理）全自動測序儀（基于陣列毛細(xì)管電泳原理）二惡英事件二惡英事件1999 年5 月比利時部分農(nóng)場發(fā)現(xiàn)蛋雞產(chǎn)蛋量明顯減少、而且蛋殼特別硬。后來發(fā)現(xiàn)雞蛋和雞肉中含有高度致癌物質(zhì)二惡英, 超標(biāo)200倍。比利時為此損失3.5億歐元原因：雞飼料污染（原因：雞飼料污染（gcms測定法）測定法）齊二藥事件

10、齊二藥事件亮菌甲素丙二醇等亮菌甲素丙二醇等 亮菌甲素注射液亮菌甲素注射液亮菌甲素二甘醇等亮菌甲素二甘醇等 假亮菌甲素注射液假亮菌甲素注射液2006年，年，11名患者用假藥名患者用假藥“亮菌甲素注射液亮菌甲素注射液” 后，出現(xiàn)后，出現(xiàn)急性腎功能衰竭并死亡。急性腎功能衰竭并死亡。 采用紅外光譜法即可區(qū)分丙二醇和二甘醇采用紅外光譜法即可區(qū)分丙二醇和二甘醇第一階段：分析化學(xué)的誕生（第一階段：分析化學(xué)的誕生（19世紀(jì)中后期）世紀(jì)中后期）5 儀器分析發(fā)展概況儀器分析發(fā)展概況1841年年 fresenius出版專著出版專著“定性分析導(dǎo)論定性分析導(dǎo)論”溶液中四大平衡理論。溶液中四大平衡理論。操作技藝（操作技藝

11、（art） 科學(xué)（科學(xué)（science）1862年年12月月 第一本分析化學(xué)雜志第一本分析化學(xué)雜志“fresenius zeitschrift fr analytische chemie” 創(chuàng)刊創(chuàng)刊徐壽徐壽(18181884) ，我國化學(xué)先驅(qū)。，我國化學(xué)先驅(qū)?！翱假|(zhì)求數(shù)之考質(zhì)求數(shù)之學(xué)，乃格物之學(xué)，乃格物之大端，而為化大端，而為化學(xué)之極致也學(xué)之極致也” 儀器分析發(fā)展概況儀器分析發(fā)展概況第二階段：儀器分析的誕生（第二階段：儀器分析的誕生（2020世紀(jì)初）世紀(jì)初）（1）微機(jī)控制的分析儀器）微機(jī)控制的分析儀器（2）化學(xué)計量學(xué)）化學(xué)計量學(xué)（3）智能化微全分析系統(tǒng)智能化微全分析系統(tǒng)第三階段：分析科學(xué)的誕生

12、（第三階段：分析科學(xué)的誕生（2020世紀(jì)末）世紀(jì)末）儀器分析發(fā)展概況儀器分析發(fā)展概況分析化學(xué)主分析化學(xué)主要發(fā)展趨向要發(fā)展趨向生物分析環(huán)境分析 過程分析表面分析大分子表征化學(xué)圖象無損分析單細(xì)胞分析單分子單聚集體分析化 學(xué) 計 量化 學(xué) 計 量學(xué)學(xué)在線分析原位分析實時分析接口教育定性傳感器固定化自動化自動化微型化微型化新技術(shù)新技術(shù)新原理新原理新儀器新儀器 分離技術(shù)儀器和計算機(jī)聯(lián)用技術(shù)聯(lián)用技術(shù)其它領(lǐng)域其它領(lǐng)域活體分析6 學(xué)習(xí)儀器分析應(yīng)注意的問題學(xué)習(xí)儀器分析應(yīng)注意的問題通過多做習(xí)題，熟練掌握基本概念、基本原理通過多做習(xí)題，熟練掌握基本概念、基本原理通過實驗課，了解分析儀器結(jié)構(gòu)，掌握儀器分析技術(shù)通過實驗

13、課，了解分析儀器結(jié)構(gòu)，掌握儀器分析技術(shù)注意借鑒其它學(xué)科的基礎(chǔ)知識注意借鑒其它學(xué)科的基礎(chǔ)知識經(jīng)常查閱參考書和參考資料經(jīng)常查閱參考書和參考資料推薦的參考書和雜志推薦的參考書和雜志參考書參考書李克安李克安 金欽漢金欽漢分析化學(xué)分析化學(xué) 北京大學(xué)出版社，北京大學(xué)出版社，2001.王宗孝等王宗孝等簡明儀器分析簡明儀器分析，東北師大出版社，東北師大出版社，1989.鄧勃等鄧勃等儀器分析儀器分析，清華大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，1991.d.a. 斯科格等著，金欽漢譯，斯科格等著，金欽漢譯， 儀器分析原理儀器分析原理.（上、（上、下），上海科學(xué)技術(shù)出版社，下），上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1987.劉志廣，儀器分析

14、學(xué)習(xí)指導(dǎo)與綜合練習(xí)，高等教育出版劉志廣，儀器分析學(xué)習(xí)指導(dǎo)與綜合練習(xí)，高等教育出版社，社，2005.雜志雜志汪爾康主編，分析化學(xué)汪爾康主編，分析化學(xué).murry (editor), analytical chemistry.波動性波動性：表現(xiàn)為表現(xiàn)為電磁輻射可以傳播、反射、衍射和干涉電磁輻射可以傳播、反射、衍射和干涉頻率（頻率（ ）：）：每秒內(nèi)輻射振蕩的次數(shù)（每秒內(nèi)輻射振蕩的次數(shù)（hz)波長（波長（ ）：電磁波中兩極大值之間的距離（：電磁波中兩極大值之間的距離（ nm, m, cm）波數(shù)（波數(shù)（ ）：）：每厘米內(nèi)波的數(shù)目（每厘米內(nèi)波的數(shù)目（cm-1)傳播速度（傳播速度（v): 波在波在1秒內(nèi)通過

15、的距離。秒內(nèi)通過的距離。2.1 電磁輻射及其性質(zhì)（波粒二象性）電磁輻射及其性質(zhì)（波粒二象性）電磁輻射電磁輻射：以極大速度（：以極大速度（3108m/s)通過空間傳遞的通過空間傳遞的一種能量。它具有波粒二象性。一種能量。它具有波粒二象性。粒子性粒子性：表現(xiàn)為表現(xiàn)為電磁輻射（光子）可以發(fā)射和吸收。電磁輻射（光子）可以發(fā)射和吸收。光量子能量（光量子能量（e):一個光子具有的能量（一個光子具有的能量（j, ev) 波長波長 、波數(shù)、波數(shù) 和傳播速度和傳播速度v v與介質(zhì)有關(guān)與介質(zhì)有關(guān), , 頻率頻率 、 e e與介質(zhì)無關(guān)。與介質(zhì)無關(guān)。所有的電磁輻射在真空中具有相同傳播速度所有的電磁輻射在真空中具有相同

16、傳播速度(c=3(c=3 10108 8m.sm.s-1-1) ) 。 波動性和粒子性之間的關(guān)系波動性和粒子性之間的關(guān)系： e=h =hc/ =hc 同一光量子或電磁波在不同介質(zhì)中的同一光量子或電磁波在不同介質(zhì)中的 , v , , , e相同嗎？相同嗎？ 電磁波譜電磁波譜：按波長大小排列的一系列電磁輻射按波長大小排列的一系列電磁輻射 射線射線 x射線射線 紫外光紫外光 可見光可見光 紅外光紅外光 微波微波 無線電波無線電波10-4-10-3 10-3 10 10-400 400-750 0.75-1000 0.1-100 1-1000 nm nm nm nm m cm m 光譜區(qū)光譜區(qū)2.2

17、電磁波譜電磁波譜可可 見見 光光光譜的分類光譜的分類按波長大小分：紫外光譜、可見光譜和紅外光譜按波長大小分：紫外光譜、可見光譜和紅外光譜按光譜外形分：線狀光譜、帶狀光譜和連續(xù)光譜按光譜外形分：線狀光譜、帶狀光譜和連續(xù)光譜按輻射能傳遞情況分：發(fā)射光譜、吸收光譜、和按輻射能傳遞情況分：發(fā)射光譜、吸收光譜、和 散射光譜（拉曼光譜）散射光譜（拉曼光譜）按產(chǎn)生原因分：電子光譜、振動光譜和轉(zhuǎn)動光譜按產(chǎn)生原因分：電子光譜、振動光譜和轉(zhuǎn)動光譜按產(chǎn)生光譜的物質(zhì)種類分：原子光譜、分子光譜和按產(chǎn)生光譜的物質(zhì)種類分：原子光譜、分子光譜和 核磁共振波譜核磁共振波譜 1 光譜分析法光譜分析法：由于物質(zhì)的原子或分子在特定能級間的：由于物質(zhì)的原子或分子在特定能級間的躍遷，從而產(chǎn)生特征光譜。根據(jù)特征光譜的波長和強躍遷，從而產(chǎn)生特征光譜。根據(jù)特征光譜的波長和強度而進(jìn)行的分析法叫光譜分析法度而進(jìn)行的分析法叫光譜分析法. 光譜法光譜法發(fā)射（包括熒光）發(fā)射（包括熒光）光譜法光譜法吸收光譜法吸收光譜法(拉曼）散射光譜法拉曼）散射光譜法2 非光譜法非光譜法：通過物質(zhì)的原子或分子與電磁輻射的相互作：通過物質(zhì)的原子或分子與電磁輻射的相互作用從而改變電磁輻射的傳播方向、但無能量交換的光學(xué)用從而改變電磁輻射的傳播方向、但無能量交換的光學(xué)分析法（折射法、比濁法和旋光法）。分析法（折射法、比濁法和旋光法）。方法可靠