高等分析化学概论.ppt

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1、高等分析化学概论现在学习的是第1页，共24页高等分析化学高等分析化学-45学时学时参考书：参考书：高等分析化学高等分析化学，李建平，冶金工业出版社，李建平，冶金工业出版社，200721世纪的分析化学世纪的分析化学，汪尔康，科学出版社，汪尔康，科学出版社，2001荧光分析法荧光分析法 陈国珍等，科学出版社陈国珍等，科学出版社分析化学新进展分析化学新进展，汪尔康，科学出版社，汪尔康，科学出版社，2002分析化学的明天分析化学的明天，梁文平、庄乾坤，科学出版社，梁文平、庄乾坤，科学出版社，2003 高效毛细管电泳高效毛细管电泳，邓延倬，何金兰等编，邓延倬，何金兰等编 科学出版社，科学出版社，2000

2、.有机质谱原理及应用有机质谱原理及应用陈耀祖陈耀祖 涂亚平涂亚平 科学出版社，科学出版社，2004.现在学习的是第2页，共24页内容简介内容简介分析化学概况分析化学概况痕量分析痕量分析光谱分析光谱分析液相色谱、电色谱）液相色谱、电色谱）质谱分析质谱分析复习备考复习备考考试考试现在学习的是第3页，共24页分析化学概况分析化学概况现在学习的是第4页，共24页化化 学学 分分 类类经典四大学科：经典四大学科：无机化学无机化学有机化学有机化学分析化学分析化学物理化学物理化学化学科学分支学科：化学科学分支学科：工业化学、高分子化学、环境化工业化学、高分子化学、环境化学、生物化学、蛋白质化学、农学、生物化

3、学、蛋白质化学、农业化学、医药化学、超分子化学、业化学、医药化学、超分子化学、纳米化学、放射化学、地球化学纳米化学、放射化学、地球化学和宇宙化学和宇宙化学等等。等等。“人类有科技就要有化学，化学从分析化学开始人类有科技就要有化学，化学从分析化学开始”.-Boyle 1661 渗透领域渗透领域现在学习的是第5页，共24页分析化学概况1 1、分析化学是研究物质的组成和结构，确定物质在不同状态和演变过程分析化学是研究物质的组成和结构，确定物质在不同状态和演变过程中化学成份、含量和时空分布的量测科学。或者说，分析化学是发展和应中化学成份、含量和时空分布的量测科学。或者说，分析化学是发展和应用各种方法、

4、仪器和策略获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的一用各种方法、仪器和策略获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的一门科学门科学（欧洲化学联合会分析化学部）。（欧洲化学联合会分析化学部）。2 2、分析化学是科学技术的眼睛，是进行科学研究的基础。、分析化学是科学技术的眼睛，是进行科学研究的基础。现在学习的是第6页，共24页3 3、分析化学研究的内容：无机分析、有机分析、生化分析、环境分析、药物、分析化学研究的内容：无机分析、有机分析、生化分析、环境分析、药物分析、细胞分析、免疫分析、食品分析、中草药分析、临床分析、功能材料表分析、细胞分析、免疫分析、食品分析、中草药分析、临床分析、功能材料表征及

5、分析、表面与界面分析、谱学分析、过程分析，还包括化学信息学、生物征及分析、表面与界面分析、谱学分析、过程分析，还包括化学信息学、生物信息学、仪器研制、质量控制及纳米分析化学和芯片化学等。信息学、仪器研制、质量控制及纳米分析化学和芯片化学等。4 4、新兴研究领域：生命科学（基因组学、蛋白组学、代谢组学等）、药物科、新兴研究领域：生命科学（基因组学、蛋白组学、代谢组学等）、药物科学、材料科学、环境科学、能源科学、空间科学等。学、材料科学、环境科学、能源科学、空间科学等。现在学习的是第7页，共24页分析化学历史悠久分析化学历史悠久公元前3000年，埃及人已经掌握了一些称量的技术-等臂天平起源；公元前

6、三世纪，阿基米德在解决叙拉古王喜朗二世的金冕的纯度问题时，即利用了金、银密度之差，这是无伤损分析的先驱；公元60年左右，老普林尼将五倍子浸液涂在莎草纸上，用以检出硫酸铜的掺杂物铁-金属元素定性分析；1661年 Boyle“the sceptional chemistry”奠定了分析化学的基础；1774年 Lavoisier 发明了天平 建立了分析测定的基础；1823年 Herschel用物质在火焰中产生颜色来鉴定物质，创立火焰光度法；1841年 瑞典化学家贝格曼提出“定性分析导论”“定量分析导论”；1855/1856年 “化学分析滴定发专论”出版；1860年 Kirchoff和Bunsen解决

7、光谱分析的理论和实际问题，奠定近代光谱分析的基础；1862年 第一本德文分析化学杂志诞生“Zeitschriftfur analystische Chemie”；1874年 英国的“analyst”杂志问世；1887年 美国的“J.Anal.Chem”杂志出版；1894年 “分析化学科学基础”奠定经典分析的科学基础；1906年俄国茨维特创立色谱法（也称层析法）；一、分析化学发展简史一、分析化学发展简史 现在学习的是第8页，共24页分析化学的发展分析化学的发展第一次变革（第一次变革（2020世纪初）：建立了溶液中世纪初）：建立了溶液中“四大四大平衡平衡”理论，分析化学由一门技术发展成为一理论，分

8、析化学由一门技术发展成为一门科学。以化学分析为主，定量测定到门科学。以化学分析为主，定量测定到0.1%-0.1%-0.2%0.2%的组分。的组分。第二次变革（第二次变革（2020世纪世纪30-6030-60年代）：在物理学和年代）：在物理学和电子学的推动下，发展了以光谱分析为代表的仪器电子学的推动下，发展了以光谱分析为代表的仪器分析法。进入痕量分析（含量小于分析法。进入痕量分析（含量小于0.01%0.01%）时代。）时代。现在学习的是第9页，共24页第三次变革（第三次变革（2020世纪世纪7070年代年代-现在）：以计算机为代现在）：以计算机为代表的高新技术利用物质一切可以利用的性质（光、电、

9、表的高新技术利用物质一切可以利用的性质（光、电、磁、热、声），为分析化学提供了高灵敏度、高选择磁、热、声），为分析化学提供了高灵敏度、高选择性、自动化等新的手段；同时材料、环境、食品、生性、自动化等新的手段；同时材料、环境、食品、生命、地球科学的发展又对分析化学提出了多种要求，命、地球科学的发展又对分析化学提出了多种要求，促进了分析化学的发展促进了分析化学的发展-分析科学阶段。分析科学阶段。现在学习的是第10页，共24页分析化学的发展经历了三次巨大的变革分析化学的发展经历了三次巨大的变革第一次变革第一次变革第二次变革第二次变革第三次变革第三次变革2020世纪初物理化世纪初物理化学的发展学的发展

10、一种技术一种技术分分析析化化学学与与物物理理化化学学结结合合的的时时代代定性分析定性分析重量法重量法容量法容量法溶液反应溶液反应一门科学一门科学二次世界大战前二次世界大战前后后-60-60年代年代化学分析化学分析分分析析化化学学突突破破以以经经典典化化学学分分析析为为主主的的局局面面经典化学分析经典化学分析物物理理学学、电电子子学学、半半导导体体及及原原子子能能工工业业的的发发展展仪器分析的新时代仪器分析的新时代7070年代末年代末-至今至今分析科学分析科学化学计量学化学计量学自动化分析自动化分析传感器控制传感器控制生物技术生物技术7070年代计算机年代计算机8080年代智能化年代智能化909

11、0年代信息化年代信息化20002000年代仿生化年代仿生化分析化学分析化学多学科性的综合性学科多学科性的综合性学科学科之学科之间的相互渗透是分析的相互渗透是分析化学化学发展的基本展的基本规律律现在学习的是第11页，共24页二、分析化学研究什么特殊矛盾二、分析化学研究什么特殊矛盾 分析化学是研究分析方法的科学，一个完整具体的分析化学是研究分析方法的科学，一个完整具体的分析方法包括测定方法和测定对象两部分。分析方法包括测定方法和测定对象两部分。任何具体的分析手段都是为对象服务的，没有对象就任何具体的分析手段都是为对象服务的，没有对象就没有方法；没有方法，对象的含量也不可知，失去使用的没有方法；没有

12、方法，对象的含量也不可知，失去使用的价值。所以对象和方法是相互依存的，它们又是相互矛盾价值。所以对象和方法是相互依存的，它们又是相互矛盾的，任何一个具体的分析方法都是对象与方法的矛盾的统的，任何一个具体的分析方法都是对象与方法的矛盾的统一。一。分析化学研究的特殊矛盾就是分析对象与分析方法的分析化学研究的特殊矛盾就是分析对象与分析方法的矛盾。矛盾。现在学习的是第12页，共24页分析化学的三要素分析化学的三要素理论技术对象（问题）这三要素间的关系又反映了科学、技术与生产之间的关系。这三要素间的关系又反映了科学、技术与生产之间的关系。分析化学的发展还取决于高校与科研院所、仪器制造部门分析人员以及生产

13、单位分分析化学的发展还取决于高校与科研院所、仪器制造部门分析人员以及生产单位分析人员间的有效合作。析人员间的有效合作。分析方法包括：理论与技术，分析化学的发展依赖于理论、技术与对象（问题）三者相互作用。分析方法包括：理论与技术，分析化学的发展依赖于理论、技术与对象（问题）三者相互作用。现在学习的是第13页，共24页 确定确定物质的物质的化学组成化学组成定性分析定性分析 测量测量各组成的各组成的含量含量定量分析定量分析 表征物质的表征物质的化学结构、构象、形态、能态化学结构、构象、形态、能态结构分析、结构分析、构象分析，形态分析、能态分析构象分析，形态分析、能态分析 表征表征物质组成、含量、结构

14、、形态、能态的物质组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征动力学特征 动态分析动态分析例如：例如：茶叶中有哪些微量元素？茶叶中咖啡碱的含量？咖啡碱的化学结构茶叶中有哪些微量元素？茶叶中咖啡碱的含量？咖啡碱的化学结构？微量微量元素的形态？化学成分的空间分布？元素的形态？化学成分的空间分布？在不同的生长阶段，茶叶中的营养成分的在不同的生长阶段，茶叶中的营养成分的变化？变化？分析化学的任务现在学习的是第14页，共24页对全球经济贸易统一质量保障体系建立的作用对工业生产的作用对国防建设的作用对科学发展的作用在新材料、新能源开发中的作用对环境资源开发利用与保护的作用在生命科学研究中的作用在法律执行过程中

15、的作用社会生活中的作用等等分析化学的作用计量认证与质量保证计量认证与质量保证计量认证与质量保证计量认证与质量保证0808年三鹿奶粉三聚氰胺事件年三鹿奶粉三聚氰胺事件年三鹿奶粉三聚氰胺事件年三鹿奶粉三聚氰胺事件20102010年圣元奶粉事件年圣元奶粉事件年圣元奶粉事件年圣元奶粉事件现在学习的是第15页，共24页“十五”国家重大科技专项(2005年)“食品安全关键技术”（18个课题）课题01：食品安全检测实验室质量控制规范研究；课题02：农药残留检测技术课题03：兽药残留检测技术课题04：重要有机污染物的痕量与超痕量检测技术课题05：生物毒素和中毒控制常见毒物检测技术课题06：食品添加剂、饲料添加

16、剂和违禁化学品检测技术课题07：食品中主要人兽共患疾病及植物疫疾病病原体检测技术课题08：全国食品污染监控体系研究课题09：食源性疾病的pulsenet建立与检测技术课题10：进出口食品安全监测与预警系统研究现在学习的是第16页，共24页 (1)(1)蛋白质研究蛋白质研究 蛋白质是最主要的生命活动载体和功能执行者。对蛋白质复杂多样的结构功能、相互作用和蛋白质是最主要的生命活动载体和功能执行者。对蛋白质复杂多样的结构功能、相互作用和动态变化的深入研究，将在分子、细胞和生物体等多个层次上全面揭示生命现象的本质，是后基动态变化的深入研究，将在分子、细胞和生物体等多个层次上全面揭示生命现象的本质，是后

17、基因组时代的主要任务。同时，因组时代的主要任务。同时，蛋白质科学研究成果将催生一系列新的生物技术，带动医药、蛋白质科学研究成果将催生一系列新的生物技术，带动医药、农业和绿色产业的发展，引领未来生物经济。因此，蛋白质科学是目前发达国家激烈争夺农业和绿色产业的发展，引领未来生物经济。因此，蛋白质科学是目前发达国家激烈争夺的生命科学制高点。的生命科学制高点。重点研究重要生物体系的转录组学、蛋白质组学、代谢组学、结构生物学、蛋白质生重点研究重要生物体系的转录组学、蛋白质组学、代谢组学、结构生物学、蛋白质生物学功能及其相互作用、蛋白质相关的计算生物学与系统生物学，蛋白质研究的方法学，物学功能及其相互作用

18、、蛋白质相关的计算生物学与系统生物学，蛋白质研究的方法学，相关应用基础研究等。相关应用基础研究等。包括包括：重要蛋白质结构解析和功能研究，人类肝脏蛋白质组研究，重要生物功能蛋白质重要蛋白质结构解析和功能研究，人类肝脏蛋白质组研究，重要生物功能蛋白质表达与调控的分子机制等表达与调控的分子机制等4 4个课题。个课题。(2)(2)量子调控研究量子调控研究 (3)(3)纳米科学技术研究纳米科学技术研究 (4)(4)发育与生殖研究发育与生殖研究 国家重大科学研究计划 （973计划）现在学习的是第17页，共24页三、分析化学分类三、分析化学分类 按原理分：按原理分：化学分析化学分析:以物质的化学反应及其计

19、量关系为基础的分析方法以物质的化学反应及其计量关系为基础的分析方法 包括重量（称重）分析和滴定（容量）分析；常量组分（1以上）仪器分析仪器分析:以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法 光学分析方法：光谱法，非光谱法 电化学分析法：伏安法，电导分析法等 色谱法：液相色谱，气相色谱，毛细管电泳、电色谱等 其他仪器方法：热分析等按分析任务按分析任务：定性分析，定量分析，结构分析定性分析，定量分析，结构分析 按分析对象：按分析对象：无机分析，有机分析，生物分析，环境分析等无机分析，有机分析，生物分析，环境分析等现在学习的是第18页，共24页按试样用量及操作

20、规模分：按试样用量及操作规模分：常量、半微量、微量和超微量分析常量、半微量、微量和超微量分析 方法方法试样质量试样质量试液体积试液体积常量分析0.1g10ml半微量分析0.01-0.1g1-10ml微量分析0.1-10mg0.01-1ml超微量分析0.1mg1%),微量组分(0.01-1%),痕量组分(0.01)仲裁分析及例行分析仲裁分析及例行分析 现在学习的是第19页，共24页分析仪器的组成及用途分析仪器（分析仪器（analytical instrumentanalytical instrument）是用来测定物质的组成、结构和某些物理及物理化学特性的装备或设备。）是用来测定物质的组成、结构

21、和某些物理及物理化学特性的装备或设备。仪器名称器名称信号信号发生器生器分析信号分析信号检测器器输入信号入信号读出装置出装置可可见分光光分光光度度计样品、品、钨灯灯衰减光衰减光强光光电倍增管倍增管电流流表表头、记录仪化学化学发光光仪样品品相相对光光强光光电倍增管倍增管电流流打印机、打印机、显示器或工作示器或工作站站气相色气相色谱仪样品品电阻或阻或电流流热导或或氢火火焰焰电阻阻打印机、打印机、显示器或工作示器或工作站站伏安伏安仪样品品电位或位或电流流电极极电流或流或电位位显示器或工示器或工作站作站离子离子计样品品离子活度离子活度选择性性电极极电位位显示器示器库仑计直流直流电源、源、样品品电量量电极

22、极电流流显示器示器常用分析仪器的基本组成常用分析仪器的基本组成现在学习的是第20页，共24页鉴定分子的仪器分析方法方法方法主要主要应用用UV/VisUV/Vis光度法光度法芳香族和其他含双芳香族和其他含双键的有机化合物，如丙的有机化合物，如丙酮、苯、二硫化碳、苯、二硫化碳、氯气、气、臭氧、二氧化氮、二氧化硫、稀土元素、有机化合物自由基等臭氧、二氧化氮、二氧化硫、稀土元素、有机化合物自由基等红外光外光谱能能鉴定功能定功能团和提供指和提供指纹峰，可与已知峰，可与已知标准准谱图对比比拉曼光拉曼光谱可可测水溶液，提供与水溶液，提供与红外光外光谱不同的功能不同的功能团信息，如固体分子簇信息，如固体分子簇

23、团的的对称性称性质谱能能给出元素（包括同位素）和化合物的分子量及分子出元素（包括同位素）和化合物的分子量及分子结构信息，可构信息，可鉴定有机化合物定有机化合物核磁共振波核磁共振波谱结构构测定和定和鉴定有机化合物，能提供分子构象和构型信息，能定有机化合物，能提供分子构象和构型信息，能测定原定原子数子数顺磁共振波磁共振波谱有机自由基有机自由基测定，定，电子子结合信息，合信息，还可以研究聚合机理可以研究聚合机理X X射射线衍射分析衍射分析鉴定晶体定晶体结构（特构（特别是无机物、高聚物、是无机物、高聚物、矿物、金属半物、金属半导体、微体、微电子子材料）材料）圆二色光二色光谱分析分析药物或毒物物或毒物对

24、映体，生物大分子构象、高聚物的基映体，生物大分子构象、高聚物的基础性研究性研究热分析分析研究物研究物质的物理性的物理性质随温度随温度变化而化而产生的信息生的信息现在学习的是第21页，共24页鉴定原子（离子）的仪器分析方法方法方法主要主要应用用原子原子发射光射光谱分析分析矿物、金属和合金物、金属和合金原子吸收光原子吸收光谱元素精确定量、金属元素痕量分析元素精确定量、金属元素痕量分析X X射射线荧光光光光谱特特别适合于稀土元素，可适合于稀土元素，可测比硫重的元素比硫重的元素中子活化分析中子活化分析精确定量，痕量和超痕量分析元素、元素同位素精确定量，痕量和超痕量分析元素、元素同位素电化学分析化学分析

25、具有氧化具有氧化-还原性的金属离子原性的金属离子ICP-MSICP-MS同位素分析，多元素同同位素分析，多元素同时测定，痕量元素分析定，痕量元素分析现在学习的是第22页，共24页分离分析仪器方法方法方法主要主要应用用气相色气相色谱（GCGC）挥发性有机化合物、同分异构体和旋光性异构体以及痕量性有机化合物、同分异构体和旋光性异构体以及痕量组分分液相色液相色谱（LCLC）分离不大分离不大挥发的物的物质，适宜分，适宜分馏窄窄馏分分超超临界色界色谱（SFCSFC）可分离重于气相色可分离重于气相色谱能分离的能分离的样品，柱温可比气相色品，柱温可比气相色谱低，分离低，分离速度和效率以及定性、速度和效率以及

26、定性、选择性比性比LCLC优越越排阻色排阻色谱（SECSEC）根据分子量大小分离大分子物根据分子量大小分离大分子物质薄薄层色色谱（TCLTCL）适宜分离极性有机化合物，高速、适宜分离极性有机化合物，高速、经济毛毛细管管电泳（泳（CECE）分离无机有机离子，中性化合物、氨基酸、分离无机有机离子，中性化合物、氨基酸、肽、蛋白、蛋白质、核苷酸、核苷酸等等毛毛细管管电色色谱（CECCEC）分离无机有机离子，中性化合物、氨基酸、分离无机有机离子，中性化合物、氨基酸、肽、蛋白、蛋白质、核苷酸、核苷酸等等现在学习的是第23页，共24页国内外分析化学类期刊l英文杂志：英文杂志：Analytical Chemi

27、stry(美美);Analyst(英英)；Talanta(英英)；Analytica Chimica Acta(荷荷)；Analytical and Bioanalytical Chemistry(德德)；Analytical Science(日日)；Analytical Letters(美美)；Analytical BioChemistry(美美).l中文杂志：中文杂志：分析化学；分析科学学报；分析测试学报；分分析化学；分析科学学报；分析测试学报；分析试验室；理化检验（化学分册）；岩矿测试；药物分析杂析试验室；理化检验（化学分册）；岩矿测试；药物分析杂志；色谱、光谱学与光谱分析志；色谱、光谱学与光谱分析现在学习的是第24页，共24页