高等分析化學概論

關于高等分析化學概論第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日分析化學概況第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日化學分類經(jīng)典四大學科：無機化學有機化學分析化學物理化學化學科學分支學科：

工業(yè)化學、高分子化學、環(huán)境化學、生物化學、蛋白質(zhì)化學、農(nóng)業(yè)化學、醫(yī)藥化學、超分子化學、納米化學、放射化學、地球化學和宇宙化學等等。

“人類有科技就要有化學，化學從分析化學開始”.

--Boyle<TheSceptionalChemistry>1661

滲透領域第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日分析化學概況1、分析化學是研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，確定物質(zhì)在不同狀態(tài)和演變過程中化學成份、含量和時空分布的量測科學。或者說，分析化學是發(fā)展和應用各種方法、儀器和策略獲得有關物質(zhì)在空間和時間方面組成和性質(zhì)的一門科學（歐洲化學聯(lián)合會分析化學部）。

2、分析化學是科學技術的眼睛，是進行科學研究的基礎。第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日3、分析化學研究的內(nèi)容：無機分析、有機分析、生化分析、環(huán)境分析、藥物分析、細胞分析、免疫分析、食品分析、中草藥分析、臨床分析、功能材料表征及分析、表面與界面分析、譜學分析、過程分析，還包括化學信息學、生物信息學、儀器研制、質(zhì)量控制及納米分析化學和芯片化學等。4、新興研究領域：生命科學（基因組學、蛋白組學、代謝組學等）、藥物科學、材料科學、環(huán)境科學、能源科學、空間科學等。第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日分析化學歷史悠久公元前3000年，埃及人已經(jīng)掌握了一些稱量的技術------等臂天平起源；公元前三世紀，阿基米德在解決敘拉古王喜朗二世的金冕的純度問題時，即利用了金、銀密度之差，這是無傷損分析的先驅(qū)；公元60年左右，老普林尼將五倍子浸液涂在莎草紙上，用以檢出硫酸銅的摻雜物鐵---金屬元素定性分析；1661年Boyle“thesceptionalchemistry”奠定了分析化學的基礎；1774年Lavoisier發(fā)明了天平建立了分析測定的基礎；1823年Herschel用物質(zhì)在火焰中產(chǎn)生顏色來鑒定物質(zhì)，創(chuàng)立火焰光度法；1841年瑞典化學家貝格曼提出

“定性分析導論”“定量分析導論”；1855/1856年“化學分析滴定發(fā)專論”出版；1860年Kirchoff和Bunsen解決光譜分析的理論和實際問題，奠定近代光譜分析的基礎；1862年第一本德文分析化學雜志誕生“ZeitschriftfuranalystischeChemie”；1874年英國的“analyst”雜志問世；1887年美國的“J.Anal.Chem”雜志出版；1894年“分析化學科學基礎”奠定經(jīng)典分析的科學基礎；1906年俄國茨維特創(chuàng)立色譜法（也稱層析法）；一、分析化學發(fā)展簡史第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日分析化學的發(fā)展第一次變革（20世紀初）：建立了溶液中“四大平衡”理論，分析化學由一門技術發(fā)展成為一門科學。以化學分析為主，定量測定到0.1%-0.2%的組分。第二次變革（20世紀30-60年代）：在物理學和電子學的推動下，發(fā)展了以光譜分析為代表的儀器分析法。進入痕量分析（含量小于0.01%）時代。第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日第三次變革（20世紀70年代-現(xiàn)在）：以計算機為代表的高新技術利用物質(zhì)一切可以利用的性質(zhì)（光、電、磁、熱、聲），為分析化學提供了高靈敏度、高選擇性、自動化等新的手段；同時材料、環(huán)境、食品、生命、地球科學的發(fā)展又對分析化學提出了多種要求，促進了分析化學的發(fā)展----分析科學階段。第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日分析化學的發(fā)展經(jīng)歷了三次巨大的變革第一次變革第二次變革第三次變革20世紀初物理化學的發(fā)展一種技術分析化學與物理化學結(jié)合的時代定性分析重量法容量法溶液反應一門科學二次世界大戰(zhàn)前后-60年代化學分析分析化學突破以經(jīng)典化學分析為主的局面經(jīng)典化學分析物理學、電子學、半導體及原子能工業(yè)的發(fā)展儀器分析的新時代70年代末-至今分析科學化學計量學自動化分析傳感器控制生物技術70年代計算機80年代智能化90年代信息化2000年代仿生化分析化學多學科性的綜合性學科學科之間的相互滲透是分析化學發(fā)展的基本規(guī)律第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日二、分析化學研究什么特殊矛盾

分析化學是研究分析方法的科學，一個完整具體的分析方法包括測定方法和測定對象兩部分。任何具體的分析手段都是為對象服務的，沒有對象就沒有方法；沒有方法，對象的含量也不可知，失去使用的價值。所以對象和方法是相互依存的，它們又是相互矛盾的，任何一個具體的分析方法都是對象與方法的矛盾的統(tǒng)一。分析化學研究的特殊矛盾就是分析對象與分析方法的矛盾。第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日分析化學的三要素理論技術對象（問題）

這三要素間的關系又反映了科學、技術與生產(chǎn)之間的關系。分析化學的發(fā)展還取決于高校與科研院所、儀器制造部門分析人員以及生產(chǎn)單位分析人員間的有效合作。分析方法包括：理論與技術，分析化學的發(fā)展依賴于理論、技術與對象（問題）三者相互作用。第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日確定物質(zhì)的化學組成——定性分析

測量各組成的含量——定量分析

表征物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)、構(gòu)象、形態(tài)、能態(tài)——結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)象分析，形態(tài)分析、能態(tài)分析

表征物質(zhì)組成、含量、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)的動力學特征——動態(tài)分析例如：茶葉中有哪些微量元素？茶葉中咖啡堿的含量？咖啡堿的化學結(jié)構(gòu)？微量元素的形態(tài)？化學成分的空間分布？在不同的生長階段，茶葉中的營養(yǎng)成分的變化？分析化學的任務第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日對全球經(jīng)濟貿(mào)易統(tǒng)一質(zhì)量保障體系建立的作用對工業(yè)生產(chǎn)的作用對國防建設的作用對科學發(fā)展的作用在新材料、新能源開發(fā)中的作用對環(huán)境資源開發(fā)利用與保護的作用在生命科學研究中的作用在法律執(zhí)行過程中的作用社會生活中的作用等等分析化學的作用計量認證與質(zhì)量保證08年三鹿奶粉三聚氰胺事件2010年圣元奶粉事件第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日“十五”國家重大科技專項(2005年)

“食品安全關鍵技術”（18個課題）課題01：食品安全檢測實驗室質(zhì)量控制規(guī)范研究；課題02：農(nóng)藥殘留檢測技術課題03：獸藥殘留檢測技術課題04：重要有機污染物的痕量與超痕量檢測技術課題05：生物毒素和中毒控制常見毒物檢測技術課題06：食品添加劑、飼料添加劑和違禁化學品檢測技術課題07：食品中主要人獸共患疾病及植物疫疾病病原體檢測技術課題08：全國食品污染監(jiān)控體系研究課題09：食源性疾病的pulsenet建立與檢測技術課題10：進出口食品安全監(jiān)測與預警系統(tǒng)研究第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日(1)蛋白質(zhì)研究

蛋白質(zhì)是最主要的生命活動載體和功能執(zhí)行者。對蛋白質(zhì)復雜多樣的結(jié)構(gòu)功能、相互作用和動態(tài)變化的深入研究，將在分子、細胞和生物體等多個層次上全面揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)，是后基因組時代的主要任務。同時，蛋白質(zhì)科學研究成果將催生一系列新的生物技術，帶動醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，引領未來生物經(jīng)濟。因此，蛋白質(zhì)科學是目前發(fā)達國家激烈爭奪的生命科學制高點。重點研究重要生物體系的轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、結(jié)構(gòu)生物學、蛋白質(zhì)生物學功能及其相互作用、蛋白質(zhì)相關的計算生物學與系統(tǒng)生物學，蛋白質(zhì)研究的方法學，相關應用基礎研究等。

包括：重要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析和功能研究，人類肝臟蛋白質(zhì)組研究，重要生物功能蛋白質(zhì)表達與調(diào)控的分子機制等4個課題。

(2)量子調(diào)控研究

(3)納米科學技術研究

(4)發(fā)育與生殖研究

國家重大科學研究計劃（973計劃）第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日三、分析化學分類按原理分：化學分析:以物質(zhì)的化學反應及其計量關系為基礎的分析方法

包括重量（稱重）分析和滴定（容量）分析；常量組分（1％以上）

儀器分析:以物質(zhì)的物理和物理化學性質(zhì)為基礎的分析方法

光學分析方法：光譜法，非光譜法電化學分析法：伏安法，電導分析法等色譜法：液相色譜，氣相色譜，毛細管電泳、電色譜等其他儀器方法：熱分析等按分析任務：定性分析，定量分析，結(jié)構(gòu)分析按分析對象：無機分析，有機分析，生物分析，環(huán)境分析等第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日按試樣用量及操作規(guī)模分：

常量、半微量、微量和超微量分析方法試樣質(zhì)量試液體積常量分析>0.1g>10ml半微量分析0.01-0.1g1-10ml微量分析0.1-10mg0.01-1ml超微量分析<0.1mg<0.01ml按待測成分含量分：

常量組分(>1%),微量組分(0.01-1%),痕量組分(<0.01％)仲裁分析及例行分析第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日分析儀器的組成及用途分析儀器（analyticalinstrument）是用來測定物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和某些物理及物理化學特性的裝備或設備。儀器名稱信號發(fā)生器分析信號檢測器輸入信號讀出裝置可見分光光度計樣品、鎢燈衰減光強光電倍增管電流表頭、記錄儀化學發(fā)光儀樣品相對光強光電倍增管電流打印機、顯示器或工作站氣相色譜儀樣品電阻或電流熱導或氫火焰電阻打印機、顯示器或工作站伏安儀樣品電位或電流電極電流或電位顯示器或工作站離子計樣品離子活度選擇性電極電位顯示器庫侖計直流電源、樣品電量電極電流顯示器常用分析儀器的基本組成第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日鑒定分子的儀器分析方法方法主要應用UV/Vis光度法芳香族和其他含雙鍵的有機化合物，如丙酮、苯、二硫化碳、氯氣、臭氧、二氧化氮、二氧化硫、稀土元素、有機化合物自由基等紅外光譜能鑒定功能團和提供指紋峰，可與已知標準譜圖對比拉曼光譜可測水溶液，提供與紅外光譜不同的功能團信息，如固體分子簇團的對稱性質(zhì)譜能給出元素（包括同位素）和化合物的分子量及分子結(jié)構(gòu)信息，可鑒定有機化合物核磁共振波譜結(jié)構(gòu)測定和鑒定有機化合物，能提供分子構(gòu)象和構(gòu)型信息，能測定原子數(shù)順磁共振波譜有機自由基測定，電子結(jié)合信息，還可以研究聚合機理X射線衍射分析鑒定晶體結(jié)構(gòu)（特別是無機物、高聚物、礦物、金屬半導體、微電子材料）圓二色光譜分析藥物或毒物對映體，生物大分子構(gòu)象、高聚物的基礎性研究熱分析研究物質(zhì)的物理性質(zhì)隨溫度變化而產(chǎn)生的信息第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日鑒定原子（離子）的儀器分析方法方法主要應用原子發(fā)射光譜分析礦物、金屬和合金原子吸收光譜元素精確定量、金屬元素痕量分析X射線熒光光譜特別適合于稀土元素，可測比硫重的元素中子活化分析精確定量，痕量和超痕量分析元素、元素同位素電化學分析具有氧化-還原性的金屬離子ICP-MS同位素分析，多元素同時測定，痕量元素分析第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日分離分析儀器方法方法主要應用氣相色譜（GC）揮發(fā)性有機化合物、同分異構(gòu)體和旋光性異構(gòu)體以及痕量組分液相色譜（LC）分離不大揮發(fā)的物質(zhì)，適宜分餾窄餾分超臨界色譜（SFC）可分離重于氣相色譜能分離的樣品，柱溫可比氣相色譜低，分離速度和效率以及定性、選擇性比LC優(yōu)越排阻色譜（SEC）根據(jù)分子量大小分離大分子物質(zhì)薄層色譜（TCL）適宜分離極性有機化合物，高速、經(jīng)濟毛細管電泳（CE）分離無機有機離子，中性化合物、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、核苷酸等毛細管電色譜（CEC）分離無機有機離子，中性化合物、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、核苷酸等第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日國內(nèi)外分析化學類期刊英文雜志：AnalyticalChemistry(美);Analyst(英)；Talanta(英)；AnalyticaChimicaActa(荷)；