儀器分析課件：第一章 緒論

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儀器分析InstrumentalAnalysis2第一章緒論（Introduction)化學分析和儀器分析儀器分析的歷史發(fā)展概況儀器分析的分類儀器分析的應用領域發(fā)展趨勢展望學習方法3

§1.1化學分析和儀器分析

分析化學(AnalyticalChemistry)

分析化學是一門自然科學。它致力于建立和應用各種方法、儀器和策略以獲得有關物質在一定時間或空間內的組成、結構和能態(tài)的信息。4

分析化學的地位5

化學分析法常用于常量組分的測定，待測組分的含量一般在1%以上。1．化學分析

以化學反應為基礎的分析方法稱為化學分析法，包括重量分析法和滴定分析法。6

常用的儀器分析法可分為電化學分析，光分析法，色譜分析等。

儀器分析法是以物質的物理或物理化學性質為基礎建立起來的分析方法。2．儀器分析7

常量微量痕量試樣質量m>0.1g10～

0.1mg<0.1mg試樣含量wx>1%1～0.01%<0.01%特點：常用于微量、痕量組分測定8特點：

操作簡便而快速易于實現(xiàn)自動化在線分析表面形態(tài)分析局限性：不適合常量分析，準確度不夠高需基準物校準（化學分析）9儀器分析與化學分析關系儀器分析與化學分析的區(qū)別不是絕對的，儀器分析是在化學分析基礎上的發(fā)展。不少儀器分析方法的原理，涉及到有關化學分析的基本理論；不少儀器分析方法，還必須與試樣處理、分離及掩蔽等化學分析手段相結合，才能完成分析的全過程。10儀器分析有時還需要采用化學富集的方法提高靈敏度；有些儀器分析方法，如分光光度分析法，由于涉及大量的有機試劑和配合物化學等理論，所以在不少書籍中，把它列入化學分析。11§1.2儀器分析的歷史發(fā)展概況儀器分析的三次巨大變革第一次變革分析天平的發(fā)明溶液理論的建立（四大平衡的建立）12

第二次變革第二次世界大戰(zhàn)前后的科學技術物理學和電子技術的發(fā)展為儀器分析奠定了基礎

核磁共振（NMR），BlochF，PurcellEM

極譜，HeyrovskyJ

氣相色譜，MartinATP，SyngeRLM131415

第三次變革計算機的發(fā)明

尤其微型計算機的發(fā)展，給儀器分析帶來全新的革命。16

儀器分析1718面臨的挑戰(zhàn)

計算機運行速度和微型化電子器件尺寸價格與普及醫(yī)學難題19

§

1.3儀器分析的分類儀器分析電化學分析法光分析法色譜分析法熱分析法分析儀器聯(lián)用技術質譜分析法20

1.光分析方法光分析法原子吸收法紅外光譜原子發(fā)射法核磁共振熒光法紫外可見法分子光譜原子光譜21電化學分析法電位分析法電解分析法電泳分析法庫侖分析法電導分析法

極譜與伏安析法2.電化學分析方法22

3.色譜分析法色譜分析法氣相色譜法薄層色譜法液相色譜法激光色譜法電色譜法超臨界色譜法234.其它儀器分析方法

其他分析法質譜分析法聯(lián)用技術熱分析法電鏡分析X-ray專用儀器24§

1.4儀器分析應用化學：化合物的結構表征；分子層次上的分析法；材料科學：新材料，組成、結構與性能；藥物：天然藥物的有效成分與結構，構效關系；生命科學：DNA測序；活體檢測；醫(yī)學影像學;外層空間探索：微型、高效、自動、智能化設備;社會：生活產品質量（魚新鮮度、食品添加劑、農藥殘留量）、環(huán)境質量-污染實時檢測）、法庭化學（DNA技術，物證）、體育-興奮劑25興奮劑檢測-----奧運面臨的挑戰(zhàn)使用名目繁多的所謂補劑來提高運動成績的企圖和體育比賽本身一樣久遠，引起人們警覺。1952年奧斯陸冬季奧運會上幾名速滑運動員因服用苯丙胺而虛脫1960年羅馬奧運會上自行車運動員在公路自行車賽中死亡等1964年東京奧運會奧運村的盥洗室中到處都是運動員使用后丟棄的安培瓶和注射器26國際奧委會在1968年的格勒諾布爾冬季奧運會和墨西哥城奧運會上第1次在奧運會中實施了興奮劑檢查1999年世界反興奮劑機構在瑞士洛桑成立負責公布禁用物質和禁用方法清單*1972年27種，中樞神經刺激劑和麻醉鎮(zhèn)靜劑，比較容易地使用氣相色譜氮磷檢測器檢測*1987年重組人促紅細胞生成素開始市售（1990）*21世紀，基因興奮劑列入清單272008年北京奧運會

已經囊括了蛋白同化制劑(s1)，肽類激素(s2)，b2一激動劑(S3)，有抗雌激素作用的制劑(s4)，利尿劑和其他掩蔽劑(S5)，刺激劑(S6)，麻醉劑(7)，大麻(酚)類(8)，糖皮質類固醇(S9)，禁用提高輸氧能力(M1)，禁用藥物學的、化學的和物理的篡改(M2)，禁用使用基因興奮劑(M3)以及在特殊運動項目中禁用酒精(P1)和b一阻斷劑(P2)，共計14大項200多種舉例物質。28色-質聯(lián)用----監(jiān)測手段1972年慕尼黑奧運會興奮劑檢測實驗室20名檢測人員，

8臺氣相色譜儀(HP7600／NPD)、

5臺氣相色譜儀檢測酒精(HP7600／FID)、薄層色譜(TLC)、1臺氣相色譜一質譜聯(lián)用儀(AtlasMATCH一5GC／MS2079份尿樣中檢出7份陽性結果291984年洛杉磯奧運會

7臺臺式氣質聯(lián)用儀(HP5996)，其中6臺用于類固醇的檢測，1臺用于其他違禁物質的確證所有1510份尿樣全部使用氣質聯(lián)用儀進行類固醇的篩選和確證已經開始使用毛細管氣相色譜柱301988年漢城奧運會12臺臺式氣相色譜一質譜檢測器GC／MSD(HP589O／5970B)和2臺大型色質聯(lián)用儀(HP5988A)

加拿大運動員約翰遜(BenJohnson)創(chuàng)造了9．79s的100m，獲得冠軍后被查出其尿樣中的司坦唑醇(康力龍)。311996年亞特蘭大奧運會

第1次使用高分辨質譜(MAT95GC／HRMS)第1次報告檢出1種新的“免疫刺激劑”布羅曼坦(bromantan)。當時除俄國外，大多數國家對此知之甚少。322000年悉尼奧運會

第1次引進氣相色譜／燃燒／同位素比質譜(GC／C／IRMS)

氣相色譜分離→氧化爐，碳氫化合物催化氧化成二氧化碳和水，二氧化碳進入質譜儀，由法拉第杯檢測質量數44、45和46的信號，計算得出該化合物碳13和碳12的比值。內源性類固醇碳13和碳12的比值和制藥工業(yè)制備的相應化合物碳13和碳12的比值不同，因此可區(qū)分檢測類固醇是自身分泌的還是用藥引入的。332004年雅典奧運會

首次將6臺液質(串接離子阱，Agilent／1100SeriesLC／MSDTrapSL)聯(lián)用儀引入常規(guī)檢測糖皮質類固醇和某些類固醇類化合物。

日最高樣品檢測量250份尿樣左右342008年北京奧運會

工作人員和志愿者共計140余人日最高檢測380份尿樣第1次全面使用液質聯(lián)用技術第1次在夏季奧運會中檢出肽類激素陽性；

2份尿樣報告中檢出外源性促紅細胞生成素；

2份尿樣阻斷劑陽性；1名尿樣利尿劑陽性；

2名運動員的尿樣查出外源性睪酮；

1名舉重運動員查出諾龍；

1名運動員查出克倫特羅(俗稱“瘦肉精”)陽性35面臨挑戰(zhàn)生物工程技術的飛速發(fā)展，日益成熟的重組脫氧核糖核酸(DNA)技術為興奮劑濫用提供了新的途徑—

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重組蛋白和基因興奮劑。與傳統(tǒng)的蛋白或類固醇興奮劑不同的是．基因興奮劑所采用的是人類自身基因．所以其表達產物與服用者本人的內在蛋白不會有很大的差別，這就為檢測帶來很大的難度.36食品質量監(jiān)測包括食品的有效成分和含量測定，有害物測定和各種添加劑含量監(jiān)測過氧化苯甲酰是一種面粉改良劑，可抑制面粉中一些酶作用及微生物的增長，促進面粉熟化，使類胡蘿卜素、葉黃素等色素破壞而增加面粉的白度。但由于他能夠破壞食品中維生索，其還原產物苯甲酸攝入過多也不利于人體健康，故各國都規(guī)定了限量使用標準。37分光光度計法(氣相色譜、液相色譜、比色法等)

過氧化苯甲酰與KI反應生成I2

，通過測定I2的吸光度進行定量。苯甲酸在223nm處有吸收黃曲霉毒素365nm下有最大吸收值38氣相色譜:3種抗氧化劑丁基羥基茴香醚(BHA)、二丁基羥基甲苯(BHT)和特丁基對苯二酚(TBHQ)39BHA在2～100.0ug／ml濃度范圍內相關系數:0.99995;BHT在2-100.0ug／mL濃度范圍內相關系數:0.9997；TBHQ在2～100.0ug／mL濃度范圍內相關系數:0.9998檢出限

BHA0.33ng／gBHT0.33ng／gTBHQ0.5ng／g4041環(huán)境監(jiān)測42社會安全43§1.5儀器分析發(fā)展趨勢展望

科學儀器的創(chuàng)新是知識創(chuàng)新和技術創(chuàng)新的重要內容。分析儀器是科學儀器的重要組成部分。分析儀器工業(yè)是高技術信息產業(yè)。分析儀器的發(fā)展是現(xiàn)代科學、經濟和社會發(fā)展的重要基礎和推動力之一。分析儀器的主要應用領域正向生物醫(yī)學領域轉移．分析儀器本身將不斷微型化、智能化．但人類向時間和空間的兩個極限挑戰(zhàn)所需的高級精密儀器也不容忽視．生命過程、生產、科研和社會活動大量需要的將是在線、非侵入、非損壞、原位、實時、多維分析儀器。44分析儀器的大眾化、個性化和日用品化45分析儀器向生物醫(yī)學領域滲透

分析儀器在保障人類健康生活、監(jiān)控病人病情、預防災害發(fā)生等方面也都起著重大的作用（CT,MRI)。沒有新型DNA分析儀的進一步發(fā)展，人類也很難在防病、治病特別是在防治癌癥和各種遺傳病方面對現(xiàn)有基因圖譜加以利用。46

分析化學主要發(fā)展趨向化學計量學在線分析實時分析原位分析活體分析教育定性傳感器固定化接口自動化微型化新原理新技術新儀器聯(lián)用技術其它科技領域生物分析環(huán)境分析過程分析表面分析大分子表征