儀器分析：第一章 緒論 概述

*第一章

緒論1.1.1

概述1.1.2儀器分析的分類及特點(diǎn)1.1.3儀器分析的發(fā)展過(guò)程1.1.4課程的主要內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法第一節(jié)

概述IntroductionGeneralization*1.1.1概述

分析化學(xué)是人們用來(lái)認(rèn)識(shí)、解析自然的重要手段之一；分析化學(xué)是研究獲取物質(zhì)的組成、形態(tài)、結(jié)構(gòu)等信息及其相關(guān)理論的科學(xué)；分析化學(xué)是化學(xué)中的信息科學(xué)；

分析化學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了分析科學(xué)的建立；分析化學(xué)的發(fā)展過(guò)程是人們從化學(xué)的角度認(rèn)識(shí)世界、解釋世界的過(guò)程；20世紀(jì)40年代前：分析化學(xué)≈化學(xué)分析越來(lái)越多的問(wèn)題化學(xué)分析不能解決：

快速、實(shí)時(shí)檢測(cè)？痕量分析？結(jié)構(gòu)確定？*

20世紀(jì)40年代后：儀器分析的大發(fā)展時(shí)期，確立了儀器分析的地位；原因：（1）物理學(xué)+電子技術(shù)+精密儀器制造技術(shù)的發(fā)展；（2）社會(huì)發(fā)展的迫切需要（發(fā)展動(dòng)力，連續(xù)化大生產(chǎn)的迫切需要）。分析化學(xué)=化學(xué)分析+儀器分析；

儀器分析：通過(guò)最佳物理方法獲取盡可能多的化學(xué)信息。

儀器分析的發(fā)展“與時(shí)俱進(jìn)”，與社會(huì)發(fā)展同步。*

20世紀(jì)90年代后，各種新方法、新內(nèi)容廣泛應(yīng)用：（1）化學(xué)計(jì)量學(xué)（2）毛細(xì)管電泳（3）高效膜分析技術(shù)（4）超臨界萃?。?）分子分析（6）納秒分析（7）微流控與生物芯片儀器分析大發(fā)展過(guò)程中處處體現(xiàn)“創(chuàng)新性思維”方法！*分析化學(xué)（儀器分析）三要素理論對(duì)象（問(wèn)題）技術(shù)生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)*分析化學(xué)六面體***1.1.2

儀器分析的分類及特點(diǎn)儀器分析的內(nèi)容豐富，發(fā)展迅速，所體現(xiàn)出的“與時(shí)俱進(jìn)”特征是其它化學(xué)基礎(chǔ)課程所少見(jiàn)的。凡能表征物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)的方法，原則上都可以被用作分析該物質(zhì)的依據(jù)。由此也使得儀器分析不僅方法眾多，且各種方法具有相對(duì)比較獨(dú)立的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍而自成體系。熟悉儀器分析分類方法與發(fā)展進(jìn)程對(duì)于學(xué)習(xí)儀器分析是十分必要的。

**儀器分析方法的分類圖示儀器分析電化學(xué)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(shù)質(zhì)譜分析法*電化學(xué)分析方法的分類電化學(xué)分析法電位分析法電解分析法電泳分析法庫(kù)侖分析法極譜與伏安分析法電導(dǎo)分析法*色譜分析方法的分類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*光學(xué)分析法的分類光學(xué)分析法原子吸收光譜法紅外光譜法原子發(fā)射光譜法核磁共振法熒光分析法紫外光譜法分子光譜原子光譜*其他分析方法的分類其他分析法質(zhì)譜分析法聯(lián)用技術(shù)熱分析法*儀器分析的特點(diǎn)：1.分析速度快，自動(dòng)化程度高。許多分析儀器都配置有計(jì)算機(jī)和自動(dòng)進(jìn)樣裝置，使儀器能夠在較短時(shí)間內(nèi)分析多個(gè)樣品，并自動(dòng)處理數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果，特別適合大批量分析。2.靈敏度高，試樣用量少。儀器分析特別適合微量和痕量組分的分析，通?？蓽y(cè)出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-8或10-12數(shù)量級(jí)的組分，試樣用量可降低至

g或

L數(shù)量級(jí)。*儀器分析的特點(diǎn)：3.用途廣泛，能適應(yīng)各種分析的要求。除定性、定量分析外，還能進(jìn)行化合物結(jié)構(gòu)分析，分子質(zhì)量測(cè)定，價(jià)態(tài)與形態(tài)分析、表面與微區(qū)分析等。4.選擇性高。很多方法可以通過(guò)選擇或調(diào)整測(cè)定條件，選擇性測(cè)定某組分。儀器分析是一種相對(duì)方法，往往需要與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行比對(duì)，適合微量和痕量分析。*1.1.3

儀器分析的發(fā)展過(guò)程

分析化學(xué)的三個(gè)發(fā)展階段，三次變革。階段一：

16世紀(jì)，天平的出現(xiàn)，分析化學(xué)具有了科學(xué)的內(nèi)涵。20世紀(jì)初，依據(jù)溶液中四大反應(yīng)平衡理論，形成分析化學(xué)的理論基礎(chǔ)，分析化學(xué)由一門操作技術(shù)變成一門科學(xué)，形成了分析化學(xué)的第一次變革；

20世紀(jì)40年代前，化學(xué)分析占主導(dǎo)地位，儀器分析種類少和精度低。*階段二：

20世紀(jì)40年代后，儀器分析的快速發(fā)展時(shí)期。儀器分析使分析速度加快，促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展；化學(xué)分析與儀器分析并重，儀器分析自動(dòng)化程度低；為什么出現(xiàn)在這一時(shí)期？一系列重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),為儀器分析的建立和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。（1）BlochF和PurcellEM建立了核磁共振測(cè)定方法，獲1952年諾貝爾物理獎(jiǎng)；（2）MartinAJP和SyngeRLM建立氣相色譜分析法，獲1952年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；（3）HeyrovskyJ，建立極譜分析法，獲1959年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。儀器分析的發(fā)展引發(fā)了分析化學(xué)的第二次變革。*階段三：

20世紀(jì)80年代初，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為標(biāo)志的第三次變革。（1）計(jì)算機(jī)控制的分析數(shù)據(jù)采集與處理：實(shí)現(xiàn)分析過(guò)程的連續(xù)、快速、實(shí)時(shí)、智能，分析自動(dòng)化促進(jìn)化學(xué)計(jì)量學(xué)的建立。（2）化學(xué)計(jì)量學(xué)：利用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法設(shè)計(jì)選擇最佳分析條件，獲得最大程度的化學(xué)信息。

化學(xué)信息學(xué)：化學(xué)信息處理、查詢、挖掘、優(yōu)化等。（3）以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新儀器的出現(xiàn)：如傅里葉變換紅外光譜儀，色-質(zhì)聯(lián)用儀等。

*儀器分析應(yīng)用領(lǐng)域

社會(huì)：體育（興奮劑），生活產(chǎn)品質(zhì)量（魚(yú)新鮮度，食品添加劑，農(nóng)藥殘留量），環(huán)境質(zhì)量（污染實(shí)時(shí)檢測(cè)），法庭化學(xué)（DNA技術(shù)，痕跡分析，物證）；

化學(xué)：新化合物的結(jié)構(gòu)表征，分子層次上的分析方法；

生命科學(xué)：DNA測(cè)序，活體檢測(cè)；

環(huán)境科學(xué)：環(huán)境監(jiān)測(cè)，污染物分析；

材料科學(xué)：新材料的結(jié)構(gòu)與性能；

藥物：天然藥物的有效成分與結(jié)構(gòu)，構(gòu)效關(guān)系研究；

外層空間探索：微型、高效、自動(dòng)、智能化儀器研制。*儀器分析的未來(lái)發(fā)展：*儀器分析的發(fā)展方向：微型高效自動(dòng)智能*1.1.4課程的主要內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法1.課程特點(diǎn)

(1)體現(xiàn)綜合能力與素質(zhì)培養(yǎng)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法；(2)獲取化學(xué)信息的工具和方法，創(chuàng)新的基礎(chǔ)與前提；(3)“與時(shí)俱進(jìn)”，發(fā)展快，內(nèi)容多，理論體系不強(qiáng)；(4)與實(shí)際聯(lián)系密切，涉及面廣，應(yīng)用性強(qiáng)。2.課程內(nèi)容

十三章內(nèi)容，六大類(光、電、色、熱、質(zhì)譜、表面)，近30種分析方法，涉及的分析儀器類型更多。

方法原理與特點(diǎn)儀器基本結(jié)構(gòu)重要分析條件應(yīng)用*3.課程的學(xué)習(xí)方法（1）抓住主線

特點(diǎn)——原理——用途；重點(diǎn)在原理（2）歸納共性與個(gè)性

色譜法—共性：復(fù)雜混合物分離分析

—個(gè)性：流動(dòng)相、原理、對(duì)象（3）處理好整體與局部

分析儀器—結(jié)構(gòu)流程—關(guān)鍵部件—作用（4）勤

書(shū)山有路勤為徑！多看書(shū)、多總結(jié)、多思考

*4.參考資料

（1）學(xué)習(xí)軟件

《分析化學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》國(guó)家新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)工程項(xiàng)目；大連理工大學(xué)研制《分析化學(xué)電子教案》高等教育出版社出版；大連理工大學(xué)研制《儀器分析電子教案》高等教育出版社出版；大連理工大學(xué)研制《基礎(chǔ)儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室》高等教育出版社出版；大連理工大學(xué)研制《現(xiàn)代儀器分析虛擬實(shí)驗(yàn)室》高等教育出版社出版；大連理工大學(xué)研制*(2)參考書(shū)方惠群等.

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