《仪器分析-绪论》PPT课件.ppt
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1、AnalyticalChemistryCollege of Chemistry and Chemical Engineering,Hubei University Dr.ShengfuWangE-mail:Tel:November3,2010 ChemicalAnalysisInstrumentalAnalysis绪绪论论Introduction1分析化学的发展和仪器分析的产生分析化学的发展和仪器分析的产生一、分析化学一、分析化学 1.经典定义经典定义化学学科的一个重要分支,研究物质化学学科的一个重要分支,研究物质的化学组成、状态、结构和测定其含量的分析方法及的化学组成、状态、结构和测定其含量
2、的分析方法及有关理论的一门学科。有关理论的一门学科。2.发展阶段发展阶段三次巨大变革三次巨大变革 3.现代定义现代定义 著名的分析化学家高鸿院士撰文称著名的分析化学家高鸿院士撰文称“分析化学已分析化学已发展到分析科学阶段发展到分析科学阶段”(大学化学大学化学,19991999,1414(4 4):):4 47 7)美国美国分析化学分析化学杂志编者指出杂志编者指出:分析化学是一:分析化学是一门仪器装置和测量的科学,明确地把仪器装置作为门仪器装置和测量的科学,明确地把仪器装置作为分析化学的主要研究内容。分析化学的主要研究内容。欧洲化学协会联合会的分析化学小组将分析化欧洲化学协会联合会的分析化学小组
3、将分析化学定义为学定义为:分析化学是发展和应用各种方法、仪器:分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和性和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质信息的一门科学。质信息的一门科学。现代定义现代定义:分析化学已发展到分析科学阶段,分析化学已发展到分析科学阶段,是一门主流学科,一门信息科学,它包括各种信息是一门主流学科,一门信息科学,它包括各种信息的产生、获得和处理的研究。的产生、获得和处理的研究。分析科学是一门信息科学分析科学是一门信息科学生命科学材料科学环境科学能源科学信息科学分析科学生化分析材料分析环境分析合成化学合成化学分析化学分析化学理论与计算化学
4、理论与计算化学化学学科化学学科 分析科学是主流学科分析科学是主流学科u第一次巨大变革第一次巨大变革1616世纪至世纪至2020世纪初期,世纪初期,分析化学由一门操作技术转变成为一门科学分析化学由一门操作技术转变成为一门科学l分析天平的发明分析天平的发明建立了分析测定的基础,使分建立了分析测定的基础,使分析化学有了科学的内涵析化学有了科学的内涵l溶液理论(四大反应平衡理论)的建立溶液理论(四大反应平衡理论)的建立分析化分析化学形成了自己的理论基础学形成了自己的理论基础 中科院汪尔康院士在中科院汪尔康院士在“2121世纪分析化学展望世纪分析化学展望”中引文中引文“人类有科技就有化学,化学从分析化学
5、开始人类有科技就有化学,化学从分析化学开始”20世纪世纪40年代前:分析化学年代前:分析化学 =化学分析化学分析显著特点显著特点:分析化学与物理化学的结合:分析化学与物理化学的结合u 第二次巨大变革第二次巨大变革2020世纪世纪4040年代(第二年代(第二次世界大战期间),仪器分析的产生次世界大战期间),仪器分析的产生l第二次世界大战前后的科学技术第二次世界大战前后的科学技术l物理学和电子技术的发展为仪器分析奠定了基础物理学和电子技术的发展为仪器分析奠定了基础 这些技术被引入到分析化学,促进了分析化学中的仪器分析方法的快速发展,使分析化学从以化学分析为主的经典分析化学转变为以仪器分析为主的现代
6、分析化学 仪器分析的产生是科学技术发展的需要、必然,仪器分析的产生是科学技术发展的需要、必然,也是科学技术发展的结晶也是科学技术发展的结晶20世纪世纪40年代仪器分析的蓬勃发展时期年代仪器分析的蓬勃发展时期显著特点显著特点:分析化学与物理学、电子学的结合:分析化学与物理学、电子学的结合 在这一时期,由于科学技术的进步,特别是一在这一时期,由于科学技术的进步,特别是一些重大的科学发现,为新的仪器方法的建立和发展些重大的科学发现,为新的仪器方法的建立和发展奠定了基础。如:奠定了基础。如:核磁共振(核磁共振(NMR)BlochF.,PurcellE.M.发发明了核磁共振测定方法获明了核磁共振测定方法
7、获1952年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖 极谱分析极谱分析HeyrovskyJ.发现了在滴汞电极上的发现了在滴汞电极上的浓差极化浓差极化,开创了极谱分析法获开创了极谱分析法获19591959年诺贝尔化学年诺贝尔化学奖奖 气相色谱(气相色谱(GC)MartinA.J.P.,SyngeR.L.M.开创了气相色谱分析法获开创了气相色谱分析法获1952年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖u 第三次巨大变革第三次巨大变革2020世纪世纪7070年代末期,仪年代末期,仪器微机化、智能化、信息化、仿生化器微机化、智能化、信息化、仿生化l计算机的发明计算机的发明,尤其微型计算的发展,给仪器分析尤其微型计算的发展,给仪器
8、分析带来带来全新的革命。全新的革命。l计算机的应用可以使操作和数据处理快速、准确与计算机的应用可以使操作和数据处理快速、准确与简化,出现了分析仪器的智能化简化,出现了分析仪器的智能化l计算机又促进了数理统计理论渗入分析化学,出现计算机又促进了数理统计理论渗入分析化学,出现了了化学计量学化学计量学利用数学和统计学的方法设计或利用数学和统计学的方法设计或选择最佳的测量条件,并从分析测量中获得最大程选择最佳的测量条件,并从分析测量中获得最大程度的化学信息度的化学信息显著特点显著特点:分析化学与计算机、生物学、信息学的结合:分析化学与计算机、生物学、信息学的结合二、分析化学分类二、分析化学分类 根据测
9、定原理的不同,分析化学不严格地分为两类根据测定原理的不同,分析化学不严格地分为两类 1.1.化学分析法(经典分析方法、湿化学方法)化学分析法(经典分析方法、湿化学方法)定义定义 建立经典分析方法,分析化学的基础建立经典分析方法,分析化学的基础 主要内容主要内容 应用范围应用范围 2.2.仪器分析法仪器分析法 定义定义 建立现代分析方法,分析化学发展的方向建立现代分析方法,分析化学发展的方向 主要内容主要内容 应用范围应用范围化学反应及其计量关系化学反应及其计量关系物质的物理及物理化学性质物质的物理及物理化学性质三、仪器分析与化学分析的关系三、仪器分析与化学分析的关系 1.1.相互区别,各有优点
10、相互区别,各有优点 2.2.相互联系:化学分析是分析化学的基础,仪器分相互联系:化学分析是分析化学的基础,仪器分析是在化学分析基础上发展期来的分析化学的主要组析是在化学分析基础上发展期来的分析化学的主要组成部分,是分析化学发展的方向,已成为当代分析化成部分,是分析化学发展的方向,已成为当代分析化学的主流。但是它离不开化学分析,学的主流。但是它离不开化学分析,因为因为:化学分析与仪器分析方法比较化学分析与仪器分析方法比较项项目目化学分析法化学分析法(经典分析法)(经典分析法)仪器分析法仪器分析法(现代分析法)(现代分析法)物质性质物质性质化学性质化学性质物理、物理化学性质物理、物理化学性质测量参
11、数测量参数体积、重量体积、重量波长、吸光度、发射强度、波长、吸光度、发射强度、电位、电流、电量等电位、电流、电量等误误差差0.1%0.2%1%2%或更高或更高组分含量组分含量1%100%1%单分子、单原子单分子、单原子理论基础理论基础化学、物理化学化学、物理化学(溶液四大平衡)(溶液四大平衡)化学、物理、数学、电子学、化学、物理、数学、电子学、计算机、生物、材料科学、计算机、生物、材料科学、环境科学等环境科学等解决问题解决问题定性、定量定性、定量定性、定量、结构、形态、定性、定量、结构、形态、能态、动力学、表面、微区、能态、动力学、表面、微区、活体等全面的信息活体等全面的信息 不少仪器分析方法
12、的原理,涉及到有关化学分析的不少仪器分析方法的原理,涉及到有关化学分析的不少仪器分析方法的原理,涉及到有关化学分析的不少仪器分析方法的原理,涉及到有关化学分析的基本理论;基本理论;基本理论;基本理论;不少仪器分析方法,还必须与试样处理、分离及不少仪器分析方法,还必须与试样处理、分离及不少仪器分析方法,还必须与试样处理、分离及不少仪器分析方法,还必须与试样处理、分离及掩蔽等化学分析的手段相结合,才能完成分析的全过掩蔽等化学分析的手段相结合,才能完成分析的全过掩蔽等化学分析的手段相结合,才能完成分析的全过掩蔽等化学分析的手段相结合,才能完成分析的全过程;程;程;程;仪器分析有时还需采用化学富集的方
13、法来提高灵仪器分析有时还需采用化学富集的方法来提高灵仪器分析有时还需采用化学富集的方法来提高灵仪器分析有时还需采用化学富集的方法来提高灵敏度;敏度;敏度;敏度;有些仪器分析方法,如分光光度法,由于涉及到有些仪器分析方法,如分光光度法,由于涉及到有些仪器分析方法,如分光光度法,由于涉及到有些仪器分析方法,如分光光度法,由于涉及到大量有机试剂和配合物化学等许多理论,所以在不少大量有机试剂和配合物化学等许多理论,所以在不少大量有机试剂和配合物化学等许多理论,所以在不少大量有机试剂和配合物化学等许多理论,所以在不少书籍中还将其列入化学分析。书籍中还将其列入化学分析。书籍中还将其列入化学分析。书籍中还将
14、其列入化学分析。一、按测定原理不同分为以下几类一、按测定原理不同分为以下几类 2仪器分析方法仪器分析方法仪器分析仪器分析光学分析法光学分析法电化学电化学分析法分析法分离分析法分离分析法质谱法质谱法热分析法热分析法其它分析法其它分析法放射化学放射化学分析法分析法1.1.光学分析法光学分析法 凡是基于检测能量(电磁辐射)作用于待测物质后产生的辐射讯号或所引起的变化的分析方法,统称为光学分析法。它包括非光谱法和光谱法。非光谱法非光谱法是由物质引起辐射方向或某些物理量的改变为基础的光学分析法。它是不以光的波长和不以光的波长和强度为特征的讯号强度为特征的讯号,不涉及能级跃迁,仅通过测量电磁幅射的某些基本
15、性质(反射,折射,干射,衍射,偏振等)变化。光谱法光谱法是由物质发射辐射或辐射与物质作用而引起内能发生变化为基础的光学分析法。它是以光以光的波长和强度为特征讯号,的波长和强度为特征讯号,物质的内能发生变化物质的内能发生变化。它。它以光的吸收、发射和拉曼散射等作用而建立的光谱方以光的吸收、发射和拉曼散射等作用而建立的光谱方法。这类方法比较多,是主要的光分析方法。法。这类方法比较多,是主要的光分析方法。原子光谱法(原子光谱法(AES、AAS、AFS)分子光谱法(分子光谱法(IR、UV-Vis、MPS、MFS、Raman、CL、BL)X射线光谱法(射线光谱法(X射线吸收、发射、射线吸收、发射、XFS
16、、EPM)其它方法其它方法(Mossbauer、NMR、EPR(ESR)、ESCA)电子能谱电子能谱是以光电子辐射为基础的方法,从广义是以光电子辐射为基础的方法,从广义辐射概念考虑也可将其归属于光学分析法。辐射概念考虑也可将其归属于光学分析法。2.电化学分析法电化学分析法以电讯号(电阻、电位、电流、电荷等)作以电讯号(电阻、电位、电流、电荷等)作为计量关系的一类方法为计量关系的一类方法,主要有六大类主要有六大类:电导分析法电导分析法R电位分析法电位分析法V电解分析法电解分析法I库仑分析法库仑分析法Q(I)电荷电荷伏安法和极谱分析法伏安法和极谱分析法VI电流分析法(安培法)电流分析法(安培法)I
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