儀器分析緒論

儀器分析

緒論一、

概述

generalization二、儀器分析的發(fā)展和作用

roleanddevelopmentofinstrumentanalysis三、儀器分析發(fā)展歷程developingprocessofinstrumentanalysis四、儀器分析分類classificationofinstrumentanalysis五、儀器分析應(yīng)用領(lǐng)域applicationrangeofinstrumentanalysisIntroductionofinstrumentanalysis2023/9/23一、概述

generalization

分析化學(xué)是人們用來認(rèn)識(shí)、解剖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)展過程是人們從化學(xué)的角度認(rèn)識(shí)世界、解釋世界的過程；20世紀(jì)40年代前：分析化學(xué)=化學(xué)分析；越來越多的問題化學(xué)分析不能解決：快速、實(shí)時(shí)檢測(cè)方法？痕量分析方法？結(jié)構(gòu)確定？2023/9/23二、儀器分析發(fā)展和作用

roleanddevelopmentofinstrumentanalysis

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：通過最佳的物理方法獲取盡可能多的化學(xué)信息2023/9/23分析化學(xué)（儀器分析）三要素理論對(duì)象（問題）技術(shù)生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)2023/9/23致癌DIOXINs劇毒致畸形人體暴露到二惡英中的允許值為:

0.000000000001g/kgday（110-12g/kgday）2023/9/23多氯二苯并呋喃（PCDF）

此外，尚有類似物等，據(jù)統(tǒng)計(jì)共有210種毒物，所謂二惡英是指這210種毒物。但是目前限于條件，只檢測(cè)其中17種毒性最高的二惡英類化合物。目前利用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)二惡英。二苯并對(duì)二惡英（DD）2023/9/23分析化學(xué)六面體2023/9/23與分析儀器發(fā)明相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者1901 Rontgenetal 首次發(fā)現(xiàn)X射線存在1907 Michelsonetal 首次制造精密光譜儀器1922 Astonetal 發(fā)明質(zhì)譜測(cè)定同位素1923 Pregletal 發(fā)明有機(jī)物微量分析1930 Ramanetal 發(fā)現(xiàn)拉曼效應(yīng)1944 Rabietal 用共振方法記錄原子核磁性1948 Tiseliusetal 用電泳法發(fā)現(xiàn)血漿蛋白性質(zhì)1952 Blochetal 發(fā)展核磁共振精細(xì)測(cè)量法1952 Martinetal 發(fā)明分配色譜1959 Heyrovskyetal 發(fā)明極譜法1981 Siegbahnetal 發(fā)明高分辨電子光譜法1981 Bloembergenetal 發(fā)展激光光譜學(xué)1991 Ernstetal 對(duì)高分辨核磁共振方法發(fā)展2023/9/23三、儀器分析的發(fā)展過程

developingprocessofinstrumentanalysis

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)；

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；2023/9/23階段二：

20世紀(jì)40年代后，儀器分析的大發(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；諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1952年；（2）MartinAJP和SyngeRLM；建立了氣相色譜分析法；諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1952年；（3）HeyrovskyJ，建立極譜分析法，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1959年儀器分析的發(fā)展引發(fā)了分析化學(xué)的第二次變革。2023/9/23階段三：

八十年代初，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為標(biāo)志的分析化學(xué)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)分析過程的連續(xù)、快速、實(shí)時(shí)、智能；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)：傅里葉變換紅外；色-質(zhì)聯(lián)用儀。

2023/9/23四、儀器分析方法的分類classificationofinstrumentanalyticalmethod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2023/9/23電化學(xué)分析方法的分類classificationofelectrochemicalanalysis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2023/9/23光分析方法的分類classificationofelectrochemicalanalysis光分析法原子吸收法紅外法原子發(fā)射法核磁法熒光法紫外可見法分子光譜原子光譜2023/9/23色譜分析方法的分類classificationofchromatographicanalysis色譜分析法氣相色譜法平面色譜法液相色譜法激光色譜法電色譜法超臨界色譜法2023/9/23其他分析方法的分類classificationofelectrochemicalanalysis其他分析法質(zhì)譜分析法聯(lián)用技術(shù)熱分析法2023/9/23五、儀器分析應(yīng)用領(lǐng)域

applicationfieldsofinstrumentanalysis

社會(huì)：體育（興奮劑）、生活產(chǎn)品質(zhì)量（魚新鮮度、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)，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，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。2023/9/23儀器分析的發(fā)展方向：微型高效自動(dòng)智能2023/9/23分析儀器的主要應(yīng)用領(lǐng)域正向著生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移

分析儀器在保障人類健康生活、監(jiān)控病人病情、預(yù)防災(zāi)害發(fā)生等方面也都起著重大的作用。

沒有新型DNA分析儀的進(jìn)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(duì)現(xiàn)有基因圖譜加以利用。2023/9/23

分析儀器是人們感覺器官的延伸

它所測(cè)量或所獲取的主要是物質(zhì)的質(zhì)和量的信息。以一切可能的（化學(xué)的、物理的、生物醫(yī)學(xué)的、數(shù)學(xué)的等等）方法和技術(shù)，利用一切可以利用的物質(zhì)屬性，對(duì)一切需要加以表征、鑒別或測(cè)定的物質(zhì)組分（包括無機(jī)和有機(jī)組分）及其形態(tài)、狀態(tài)（以及能態(tài)）、結(jié)構(gòu)、分布（時(shí)、空）等進(jìn)行表征、鑒別和測(cè)定，以求對(duì)樣品所代表的問題有一個(gè)基本的了解。這是當(dāng)今分析科學(xué)也是分析儀器發(fā)展所面臨的任務(wù)。

2023/9/23儀器分析的進(jìn)展

1.由分析對(duì)象來看

有機(jī)物分析無機(jī)物分析生物活性物質(zhì)2.由分析對(duì)象的數(shù)量級(jí)來看3.由分析自動(dòng)化程度來看常量微量痕量分子水平手工操作儀器自動(dòng)全自動(dòng)智能化儀器2023/9/23儀器分析的特點(diǎn)1.靈敏度高，檢出限低。2.選擇性好。3.操作簡(jiǎn)便,分析速度快,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。4.相對(duì)誤差一般較大。5.價(jià)格一般來說比較昂貴。2023/9/23課程主要內(nèi)容maincontentof

thecourse

儀器分析方法，包括方法原理、儀器結(jié)構(gòu)、操作條件選擇、應(yīng)用；四大類：光分析法、電分析法、色譜分析法、其他分析法；無機(jī)物分析；有機(jī)物分析；化合物結(jié)構(gòu)分析；特點(diǎn)：內(nèi)容繁多、各成體系；每類方法有其特點(diǎn)、內(nèi)在規(guī)律、應(yīng)用范圍；2023/9/23課程性質(zhì)與目標(biāo)

propertyandgoalofthecourse1.課程性質(zhì)

儀器分析：化學(xué)+物理學(xué)+電子技術(shù)+計(jì)算機(jī)(綜合性學(xué)科)

基礎(chǔ)課：化學(xué)專業(yè)；藥學(xué)專業(yè)；生物化學(xué)；環(huán)境化學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)課；2.課程目標(biāo)

培養(yǎng)兩類人才：分析儀器的熟練應(yīng)用者——解決問題；創(chuàng)新型人才——發(fā)現(xiàn)問題，開拓新領(lǐng)域；例：分析儀器在C60的發(fā)現(xiàn)中的作用；(1)掌握常用儀器分析方法原理、應(yīng)用，熟悉儀器結(jié)構(gòu)；(2)使學(xué)習(xí)者具備選擇適宜的分析方法的能力；

(3)學(xué)習(xí)創(chuàng)新思維方式。2023/9/23課程的學(xué)習(xí)方法

learningmethodofthecourse1.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4.勤書山無路勤為徑！

2023/9/23參考書儀器分析（武漢大學(xué)）儀器分析教程北京大學(xué)化學(xué)系分析化學(xué)（儀器分析部分）林樹昌等（