高等分析化学概论精选PPT讲稿.ppt

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1、关于高等分析化学概论第一页，讲稿共二十五页哦分析化学概况分析化学概况第二页，讲稿共二十五页哦化化 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

2、 1661 渗透领域渗透领域第三页，讲稿共二十五页哦分析化学概况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用各种方法、仪器和策略获得有关物质在空间和时间方是发展和应用各种方法、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面组成和性质的一门科学（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

3、睛，是进行科学研究的基础。第四页，讲稿共二十五页哦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、表征及分析、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。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。4 4、新兴研究领域：生命科学（

4、基因组学、蛋白组学、代谢组学等）、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。药物科学、材料科学、环境科学、能源科学、空间科学等。第五页，讲稿共二十五页哦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

5、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

6、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 第六页，讲稿共二十五页哦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“四四大平衡大平衡”理论，分析化学由一门技术发展成为理论，分析化学由一门技术发展成为一门科学。以化学分析为主，定量测定到一门科学。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

7、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（含量小于仪器分析法。进入痕量分析（含量小于0.01%0.01%）时代。时代。第七页，讲稿共二十五页哦第三次变革（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、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、高选择性、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、生命、地自动化等新的手段；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，促进

8、了分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析化学的发展-分析科学阶段。分析科学阶段。第八页，讲稿共二十五页哦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

9、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9090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间的相互渗透是分析学科之间的相互渗透是分析化学发展的基本规律化学发展的基本规律第九页，讲稿共二十五页哦二、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

10、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分析化

11、学研究的特殊矛盾就是分析对象与分析方法的矛盾。的矛盾。第十页，讲稿共二十五页哦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单位分析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。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。第十一页，讲稿

12、共二十五页哦 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、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？微量元素的微量元素的形态？化学成分的空间分布？形态？化学成分的空间分布？在不同的生长阶段

13、，茶叶中的营养成分的变化？在不同的生长阶段，茶叶中的营养成分的变化？分析化学的任务第十二页，讲稿共二十五页哦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第十三页，讲稿共二十五页哦“

14、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第十四页，讲稿共二十五页哦 (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。

15、对蛋白质复杂多样的结构功能、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，是后基因组时代的主要任务。同时，命现象的本质，是后基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的生命科

16、学制高点。家激烈争夺的生命科学制高点。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、蛋白质生物学功能及其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，相关应用基础研究等。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，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表达与调控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的分子机制等4 4个课题。个课题。(

17、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）第十五页，讲稿共二十五页哦三、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

18、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，环境分析等第十六页，讲稿共二十五页哦按试样用量及操作规模分：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

19、例行分析仲裁分析及例行分析 第十七页，讲稿共二十五页哦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、结构和某些物理及物理化学特性的装备或设备。仪器名称仪器名称信号发生器信号发生器分析信号分析信号检测器检测器输入信号输入信号读出装置读出装置可见分光光可见分光光度计度计样品、钨灯样品、钨灯衰减光强衰减光强光电倍增管光电倍增管电流电流表头、记录表头、记录仪仪化学发光仪化学发光仪样品样品相对光强相对光强光电倍增管光电倍增管电流电流打印机

20、、显打印机、显示器或工作示器或工作站站气相色谱仪气相色谱仪样品样品电阻或电流电阻或电流热导或氢火热导或氢火焰焰电阻电阻打印机、显打印机、显示器或工作示器或工作站站伏安仪伏安仪样品样品电位或电流电位或电流电极电极电流或电位电流或电位显示器或工显示器或工作站作站离子计离子计样品样品离子活度离子活度选择性电极选择性电极电位电位显示器显示器库仑计库仑计直流电源、直流电源、样品样品电量电量电极电极电流电流显示器显示器常用分析仪器的基本组成常用分析仪器的基本组成第十八页，讲稿共二十五页哦鉴定分子的仪器分析方法方法方法主要应用主要应用UV/VisUV/Vis光度法光度法芳香族和其他含双键的有机化合物，如丙酮

21、、苯、二硫化碳、氯气、臭芳香族和其他含双键的有机化合物，如丙酮、苯、二硫化碳、氯气、臭氧、二氧化氮、二氧化硫、稀土元素、有机化合物自由基等氧、二氧化氮、二氧化硫、稀土元素、有机化合物自由基等红外光谱红外光谱能鉴定功能团和提供指纹峰，可与已知标准谱图对比能鉴定功能团和提供指纹峰，可与已知标准谱图对比拉曼光谱拉曼光谱可测水溶液，提供与红外光谱不同的功能团信息，如固体分子簇团的对可测水溶液，提供与红外光谱不同的功能团信息，如固体分子簇团的对称性称性质谱质谱能给出元素（包括同位素）和化合物的分子量及分子结构信息，可鉴定能给出元素（包括同位素）和化合物的分子量及分子结构信息，可鉴定有机化合物有机化合物核

22、磁共振波谱核磁共振波谱结构测定和鉴定有机化合物，能提供分子构象和构型信息，能测定原子结构测定和鉴定有机化合物，能提供分子构象和构型信息，能测定原子数数顺磁共振波谱顺磁共振波谱有机自由基测定，电子结合信息，还可以研究聚合机理有机自由基测定，电子结合信息，还可以研究聚合机理X X射线衍射分析射线衍射分析鉴定晶体结构（特别是无机物、高聚物、矿物、金属半导体、微电子材鉴定晶体结构（特别是无机物、高聚物、矿物、金属半导体、微电子材料）料）圆二色光谱圆二色光谱分析药物或毒物对映体，生物大分子构象、高聚物的基础性研究分析药物或毒物对映体，生物大分子构象、高聚物的基础性研究热分析热分析研究物质的物理性质随温度

23、变化而产生的信息研究物质的物理性质随温度变化而产生的信息第十九页，讲稿共二十五页哦鉴定原子（离子）的仪器分析方法方法方法主要应用主要应用原子发射光谱原子发射光谱分析矿物、金属和合金分析矿物、金属和合金原子吸收光谱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射线荧光光谱射线荧光光谱特别适合于稀土元素，可测比硫重的元素特别适合于稀土元素，可测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电化学分析具有氧化具有氧化-还原性的金属离子还原性的金属离子ICP-MSICP-MS同位素分析，

24、多元素同时测定，痕量元素分析同位素分析，多元素同时测定，痕量元素分析第二十页，讲稿共二十五页哦分离分析仪器方法方法方法主要应用主要应用气相色谱（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组分挥发性有机化合物、同分异构体和旋光性异构体以及痕量组分液相色谱（液相色谱（LCLC）分离不大挥发的物质，适宜分馏窄馏分分离不大挥发的物质，适宜分馏窄馏分超临界色谱（超临界色谱（SFCSFC）可分离重于气相色谱能分离的样品，柱温可比气相色谱低，分离速可分离重于气相色谱能分离的样品，柱温可比气相色谱低，分离速度和效率以及定性、选择性比度和效率以及定性、选择性比LCLC优越优越排阻色谱

25、（排阻色谱（SECSEC）根据分子量大小分离大分子物质根据分子量大小分离大分子物质薄层色谱（薄层色谱（TCLTCL）适宜分离极性有机化合物，高速、经济适宜分离极性有机化合物，高速、经济毛细管电泳（毛细管电泳（CECE）分离无机有机离子，中性化合物、氨基酸、肽、蛋白质、核苷酸等分离无机有机离子，中性化合物、氨基酸、肽、蛋白质、核苷酸等毛细管电色谱（毛细管电色谱（CECCEC）分离无机有机离子，中性化合物、氨基酸、肽、蛋白质、核苷酸等分离无机有机离子，中性化合物、氨基酸、肽、蛋白质、核苷酸等第二十一页，讲稿共二十五页哦国内外分析化学类期刊l英文杂志：英文杂志：Analytical Chemistr

26、y(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；药物分析杂志；析试验室；理化检验（化学分册）；岩矿测试；药物分析杂志；色谱、光谱学与光谱分析色谱、光谱学与光

27、谱分析第二十二页，讲稿共二十五页哦国民经国民经济建设济建设工业工业农业农业国国际际贸贸易易科科学学技技术术医医疗疗卫卫生生国国防防建建设设农产品深农产品深加工加工农药及化农药及化肥检测肥检测农作物营农作物营养诊断养诊断农产品质量农产品质量检查检查材料科学材料科学人造卫星人造卫星功能材料功能材料核能研究核能研究武器研制武器研制精细化工精细化工资源勘探资源勘探“三废三废”处理处理流程控制流程控制原料筛选原料筛选成品检验成品检验四、分析化学应用领域四、分析化学应用领域 能源科学能源科学环境科学环境科学生命科学生命科学第二十三页，讲稿共二十五页哦新世纪分析化学所面临的任务新世纪分析化学所面临的任务更高的灵敏度，更低的检出限更高的灵敏度，更低的检出限更好的选择性，更少的基本干扰更好的选择性，更少的基本干扰更高的准确度，更好的精密度更高的准确度，更好的精密度更高的的分析速度，更高的自动化速度更高的的分析速度，更高的自动化速度更完善的多元素同时检测能力更完善的多元素同时检测能力更完善可信的形态分析更完善可信的形态分析更小的样品量要求并且实现微损或无损分析更小的样品量要求并且实现微损或无损分析原位，活体，实时分析原位，活体，实时分析远程遥测，极端或特殊环境中的分析远程遥测，极端或特殊环境中的分析高分辨成象高分辨成象第二十四页，讲稿共二十五页哦感感谢谢大大家家观观看看第二十五页，讲稿共二十五页哦