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分析化學

第一章緒論(Introduction)一、分析化學的任務二、分析化學的作用三、分析化學的分類四、分析化學的發(fā)展趨勢一、分析化學的任務

分析化學——(AnalyticalChemistry)地位:化學學科的重要分支,四大基礎化學之一。內(nèi)容:分析化學是研究物質(zhì)的化學組成的分析方法及有關理論的一門學科任務:物質(zhì)的化學組成,a:是什么?(定性分析)、b:是多少?(定量分析)范圍:分析化學包括的范圍很廣泛。從分析對象來說,包括各種氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)的無機物和有機物;從分析要求說,包括各種元素、化合物,原子團和有機官能團等的定性和定量分析以及它們存在形式和化學結(jié)構等方面的分析。從分析方法來說:化學法、物理法、物理化學(儀器分析)研究的范圍越來越大。二、分析化學的作用工具科學,用于生產(chǎn)、生活中。分析化學的應用(一)、農(nóng)業(yè):土壤農(nóng)藥化肥(二)、工業(yè)生產(chǎn):質(zhì)檢(原材料、產(chǎn)品)(三)、生命科學:頭發(fā)中微量元素含量與疾病的關系。正常人發(fā)錳含量為0.7ug/g。心臟病者為0.42ug/g。腫瘤患者及早衰者發(fā)錳含量也較低。又如體分析,將很小的探頭插入體細胞中,測定多巴胺、腎上腺素、維生素、糖等含量,對了解生命規(guī)律、大腦功能很有意義。又如人體一天究竟需要多少糖,人體中糖是怎樣循環(huán)變化的,就需測定體內(nèi)的糖含量。人工胰臟就需糖的檢測器。(四)、環(huán)境保護:環(huán)境監(jiān)測(大氣、水、土壤分析等)測定空氣中污染物如NO2,SO2,CO等含量,這兩者不僅對人體呼吸道有影響,而且造成酸雨。煙鎘會引起腎功能衰退,吸入過多會頭痛,頭暈,嘔吐,胸痛,死亡。水源根據(jù)不同的需要,各國制定了不同的用水標準,生活用水,考慮有害物對人體的影響,世界衛(wèi)生組織允許的限量,如鉛0.1mg/l,鉻0.05mg/l,鎘0.01mg/l,汞0.001mg/l。工業(yè)用水,考慮鈣、鎂、鐵、鉛、硫酸鹽、pH、溶解氧等。

農(nóng)業(yè)用水,考慮微量元素對作物的影響。

水產(chǎn)用水,考慮農(nóng)藥及微量元素與對立類的影響。

另外還有廢水的排放標準,我國河水的污染極為嚴重。例如20世紀50年代日本發(fā)生的公害病──痛痛病和水俁病,曾驚動了全世界。為了尋找痛痛病的病因,經(jīng)歷了11年之久。后來環(huán)境分析化學工作者用光譜檢查出病區(qū)的河水中含有鉛、鎘、砷等有害元素,繼而用元素追蹤的手段,分析病區(qū)的土壤和糧食,發(fā)現(xiàn)鉛、鎘等含量偏高,以后又進一步對痛痛病患者的尸骨進行光譜定量分析。骨灰中的鋅、鉛、鎘含量高得驚人。為了確定致病因子,又以鋅、鉛、鎘分別摻入飼料喂養(yǎng)動物,在動物身上進行元素追蹤分析,配合病理解剖,證實了鎘對骨質(zhì)的嚴重危害性,揭開了痛痛病的病因之謎。與此類似,日本漁民的水俁病是汞污染引起的這一事實,也是通過對元素的追蹤分析確定的。(五)、軍事生化武器化學武器具有很大威脅力,人們對此很恐懼,如中東伊拉克可以制作毒氣檢測器裝備在士兵及車輛上,以避免a:人睡覺時被中毒。b:毒氣聞多時,失去判別力。

a:神經(jīng)類,含磷有機物;

b:潰爛類,芥子氣。F-117A潛隱飛機是用塑料、樹脂等有機物制成,或涂上一層物質(zhì)。

(六)、天體科學月球巖石的分析可以幫助了解太陽系及月亮的形成,用飛行器到其它星上檢測是否會有氮-生命基礎。用光譜分析法分析恒星上的組成、變化規(guī)律等。

(七)、醫(yī)藥衛(wèi)生醫(yī)院里常需對病人進行血的化驗,全國各地都有藥檢分析雜志。制備中成藥前需測量中藥中有效成分的含量及配比。興奮劑檢測

(八)、科學研究幾乎所有涉及化學的研究均用到分析化學,有機合成時,需測定產(chǎn)品含量,產(chǎn)品是什么,中間產(chǎn)物是什么?無機化學研究絡合物時,需測定絡合比,電化學、光化學特性;新型材料的合成也需分析化學(超導、高分子導電材料),考古學需測定古物的年代、組成。

(九)刑事偵破各人頭發(fā)中微量元素含量不同,通過測定可判斷現(xiàn)場的頭發(fā)是誰的,繪畫中白粉既做顏料,又可打底,古時只有鉛白,1870年前無ZnO和二氧化鈦,文藝復興時的油畫中的白粉若有鋅、鈦,那就是復制品。德黑蘭附近有個牧場,1972年大批羊死亡,場主指控有人破壞,通過測定羊胃中的草,發(fā)現(xiàn)含大量的硒Se(劇毒),植物具有富集地下化學元素的能力。后來在當?shù)氐牡叵掳l(fā)現(xiàn)了金屬礦床。金礦地表面一噸的草中含100克金。慢性中毒后,頭發(fā)中含有鉛、砷??偨Y(jié)分析化學在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等中肩負著極其重要的任務。ChemicalAbstract摘錄《分析化學》雜志的文章在國內(nèi)所有雜志中名列榜首,可見現(xiàn)代科學對分析測試的重視程度。

三、分析方法的分類(一)、按分析任務分類:定性分析(qualitative)的任務是鑒定物質(zhì)是由哪些元素、原子團、官能團或化合物而組成的。定量分析(quantitative)是測定物質(zhì)中有關組分的含量。結(jié)構分析(constructional)是研究物質(zhì)的分子結(jié)構或晶體結(jié)構。

(二)、按分析對象分類:無機分析(inorganic)有機分析(organic)、

冶金分析(metallurgical)藥物分析(pharmaceutical)、食品分析(food)、環(huán)境分析(environmental)、土壤分析等。無機分析通常要求鑒定試樣是由哪些元素、離子、原子團或化合物組成。各成分含量是多少,現(xiàn)行的分析方法很多,組成有機物的元素不多,但結(jié)構很復雜,往往需要官能團分析和結(jié)構分析,有機物的分析一般需要大型儀器。

三、按測定原理分類化學分析法儀器分析法化學分析法——以物質(zhì)的化學反應為基礎的分析方法,又稱經(jīng)典分析法,主要是滴定分析法和重量分析法.儀器分析法——以物質(zhì)的物理和物理化學性質(zhì)為基礎的分析方法.光譜分析法色譜分析法電化學分析法光譜分析法分為紫外分光光度法、紅外分光光度法、原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子熒光光譜法色譜分析法分為氣相色譜法、高效液相色譜法、薄層色譜法、離子色譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術;電化學分析法分為極譜分析法、電導分析法、電位分析法、庫侖分析法。(四)、例行分析和裁判分析例行分析是指一般化驗室日常生產(chǎn)中的分析,又叫常規(guī)分析;裁判分析是指不同單位對某一產(chǎn)品的分析結(jié)果有爭論時,要求某單位用指定的方法進行準確的分析,以判斷分析結(jié)果是否準確,又稱仲裁分析。

(五)、按樣品用量及被測成分多少分類:1、按被測成份含量分類:百分含量(%)1~10010-1~110-3~10-2分析方法常量成分分析微量成分分析痕量成分分析2、按試樣量分類:痕量與超痕量分析是現(xiàn)代分析化學發(fā)展的前沿領域,它們將推動現(xiàn)代分析化學的發(fā)展。例如已測定太平洋中心上空空氣中鉛的含量為1ppb,南北極則低于0.5ppb。(ppb是10-9)人體中鈾的平均含量為1ppb。這些成果是依靠痕量或超痕量分析技術取得的。試樣量(g)0.1~10.01~0.10.001~0.010.0001~0.001常量分析半微量分析semi-micro微量分析micro超微量分析trace電化學分析酸堿滴定配位滴定沉淀滴定氧化還原滴定滴定分析重量分析光化學分析化學分析儀器分析色譜分析質(zhì)譜分析熱分析基礎發(fā)展分析化學化學物理、數(shù)學計算機、激光、功能材料常量分析微量、痕量分析分析方法的分類四、分析化學發(fā)展趨勢

1、分析化學的歷史悠久分析化學一詞是在17世紀由玻意耳提出本世紀二、三十年代分析化學真正成為一門獨立的學科。到20世紀40年代后的幾十年,半導體和原子能技術的發(fā)展使儀器分析突飛猛進,靈敏度高,速度快,易實現(xiàn)自動化。分析化學經(jīng)歷了三次巨大的變革:第一次是在本世紀初,由于分析化學基礎理論,特別是物理化學基本概念(如溶液平衡理論)的發(fā)展,使分析化學從一種技術演變成為一門科學。第二次變革是在二次世界大戰(zhàn)前后,由于物理學和電子學的發(fā)展,改變了以往經(jīng)典的化學分析為主的局面,開創(chuàng)了儀器分析的新時代?,F(xiàn)在正處于第三次變革時期,由于生物學、信息科學和計算機技術的引入,以及生命科學、環(huán)境科學和新材料科學等的發(fā)展,使分析化學進入了一個嶄新的境界。2、現(xiàn)代分析化學現(xiàn)代分析化學已要獲取包括物質(zhì)結(jié)構、形態(tài)在內(nèi)的全面信息,并解決諸如對微區(qū)、薄層、在線或在體等特殊要求的測定及分析測試的自動化及智能化。現(xiàn)代分析化學已發(fā)展成為由許多密切相關的分支學科交織而成的一個分析科學體系,它涉及色譜學、電化學、光譜分析、波譜分析、化學分析、熱分析、放射分析、生化分析及傳感器、聯(lián)用技術、樣品分離富集方法、化學計量學和表面、微區(qū)、形態(tài)分析等分支學科。分析化學與數(shù)學、物理學、生物學及生命、環(huán)境、材料、資源、信息、醫(yī)藥等科學聯(lián)系密切,與化學內(nèi)部各分支學科間的關系更為密切。它不僅給各個科學領域和生產(chǎn)部門提供新的檢測方法,直接為國民經(jīng)濟、國防建設及社會生活的眾多領域(如醫(yī)療衛(wèi)生及環(huán)境保護)服務,而且影響著社會財富的創(chuàng)造,人類生存(如環(huán)境生態(tài))和政策決策(如資源、能源開發(fā))等重大社會問題的解決,其發(fā)展是衡量國家科學技術水平的重要的標志之一。進一步提高分析化學方法的靈敏度研究解決復雜體系的分離、富集及提高方法的選擇性擴展獲得時空多維信息方法的研究開展形態(tài)分析、表面分析及微環(huán)境分析生物大分子及生物活性物質(zhì)的表征與測定非破壞性檢測、遙測及過程分析用于分析檢測新原理的提出及新型分析儀器的研究分析化學的學習方法1.了解分析化學的課程特點,適應課程。A、分析化學是有關各種分析方法的集合

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