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1、商丘师范学院精品课程建设(Modern Analysis Technology)商丘师范学院化学系 徐茂田现 代 分 析 技 术第一章 前言何谓分析化学和分析化学工作者？ 分析化学: 关于物质组分和性质的测定（定性和定量分析）的一门科学。或者说分析化学是人们获得物质组成和结构信息的 科学。 分析化学既有很强的实用性， 又有系统严密的理论和门类繁多的方法， 是五大化学（无机、有机、分析、物化、结构）中理论和实践结合最紧密的学科。分析化学工作者： 蓝领化学工作者。 Jack of all trades (万精油)。第一章 前言科学地回答“What is this?”、“Why so?”在宏观世界里
2、，人凭视觉、听觉、味觉、触觉认识世界。在这里人是最智能的分析仪器。在微观世界里(在分子、原子、微粒层次上)，只有利用物质的化学、物理及物理化学性质及其变化来鉴别。在这里用一般眼睛是不能解决的。这就是分析化学的任务。第一章 前言第一章 前言第一章 前言第一章 前言Adenine (A) Guanine (G)腺嘌呤 鸟嘌呤BaseSuger-phosphoate backboog Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U)胞嘧啶 胸腺嘧啶 尿嘧啶What?What?What?DNA双螺旋结构图第一章 前言SARS冠状病毒第一章 前言What?What? What?Wh
3、at?纳米颗粒侵入肿瘤癌细胞第一章 前言Amyloid Plaques Destroy Nerve Cells in Brain Coordination, movement, and balanceVisual perception, long term memory, moodProblem solving, memory, language, judgment, emotional control(from http:/ accessed Feb 2005)第一章 前言木乃伊所用的颜料分析150145140135130 Binding Energy (eV)PbO2Pb3O4500400
4、3002001000 Binding Energy (eV)OPb PbPbNCaCNa ClXPS analysis showed that the pigment used on the mummy wrapping was Pb3O4 rather than Fe2O3Egyptian Mummy 2nd Century AD World Heritage Museum University of Illinois第一章 前言分析化学在科学技术中起着“眼睛”的作用澳大利亚化学会分析化学部的标志（会徽） 就是个具有眼睛形状的“异化”烧杯第一章 前言第一章 前言分析化学（仪器分析）三要素理论
5、对象 （问题）技术生产科学技术第一章 前言分析化学六面体第一章 前言21%14%11%11%9%7%13%6%5%美国化学会统计表明：分析化学学科从业人数最多第一章 前言第一章 前言(Introduction)1-1 仪器分析与化学分析 1-2 仪器分析方法分类及发展 1-3 分析仪器的基本构件 1-4 分析仪器的主要性能指标 1-5 SCI简介 第一章 前言1-1 仪器分析与化学分析1现代分析化学(Modern Analytical Chemistry)现代分析化学是研究检测物质组成、含量、结构及状态和研究解决各种化学理论及实际问题的测试方法及其相关理论的一门科学(分析科学)。就其分析目的而
6、言，是一门表征和测量科学。就其理论意义而言，是一门信息科学。第一章 前言2分析化学的地位和作用（1）三要素(理论、技术和对象)的统一是分析化学发展 的关键。 （2）必须解决五大危机问题：资源、能源、人口、粮食 和环境； （3）解决四大理论问题：天体、地球、生命、人类的起 源和演化问题。 （4）解决人类基因组计划：DNA测序、纳米生物技术( 解决生物大分子的精细结构及其功能关系)；解决五大 环境问题：温室效应、酸雨、臭氧层、水质污染及森 林减少。 第一章 前言分析化学的作用在化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码在化学研究工作中的作用：新物质鉴定、结构与性能 在现代化学工业中的作用：质量控制与
7、自动检测分析化学与社会：宇宙、生命、环境、生活、国防第一章 前言3分析化学(Analytical Chemistry)的建立、 发展和分类人类有科技就有化学，化学从分析化学开始50万年前猿人用火化学；拉瓦锡发现氧元素、测定原子量分析“波义尔把化学确立为科学”恩格斯波义尔是分析化学的奠基人之一。1685年，写成矿 泉的博物学考察，他把analysis引进化学中来。有 人称他为分析化学之父。第一章 前言化学分析法(Chemical analysis)-利用化学反应及其计量关系对物质进行检测的分析方法(提供物质组成、结构、含量及相关信息的分析方法)。仪器分析法(Instrumental analys
8、is)-利用特殊仪器测量物质的物理或物理化学参数及其变化来对物质进行表征和测量的分析方法(提供物质组成、结构、含量及相关信息的分析方法)。第一章 前言4同属分析化学的不同分支化学分析和仪器分析相辅相存、互相补遗。“不管你喜欢与否，化学正离开分析化学”1962年Liehavsky“分析物理”“不管你相信与否，化学仍留在分析化学”1980年Laitinen“分析科学” 第一章 前言分析化学的发展分为三个阶段：a、上世纪二、三十年代，随溶液平衡理论的发展，使化学分析理论得到迅速发展，建立了分析化学学科；b、上世纪三、四十年代，随原子能和半导体技术的发展而发展起来的，可适合痕量分析要求的仪器分析方法的
9、发展；c、上世纪五十年代到现在是处于第三个发展阶段，即进行微区、状态、表面、无损分析，以适应环境、宇宙、生命、材料科学的发展需要的仪器及方法；分析仪器智能化。5仪器分析发展简史第一章 前言发展方向：a研究计算机智能化的分析仪器及方法；b研究适合于超痕量和超微量分析的高灵敏和高选择性的仪器和方法；c研究适合于结构、状态、价态、表面及微区分析的仪器及方法；d研究无损分析及在线分析的仪器及适应环境、宇宙、生命、材料科学发展所需要的方法等。第一章 前言第一章 前言分析化学主要发展趋向其它科技领域分 析 化 学 发 展 趋 势生物分析微区分析薄层分析无损分析瞬时分析在线分析环境分析过程分析表面分析大分子
10、表征化学图象单细胞分析单分子单聚集体分析原位分析活体分析自动化微型化固定化新原理新技术新仪器化学计量学分离技术联用技术传感器定性分析教育仪器和计算机第一章 前言分析化学应更加注重以下几个方面的研究：（1）分析化学要 突出方法学的研究，要注重方法的集成，解决深层次的科学问题； （2）分析化学的发展要与国家需求紧密结合，为国家安全、人民 健康和社会经济发展作出贡献，并做好技术储备；（3）要加强和 注重仪器研制工作。仪器研制工作不光是指成型仪器的研制，而也 包括仪器的改进、性能的提高、仪器配件及元件的研发等。（4） 分析化学除了进行高灵敏、高选择的物种分离和分析外，类间关系 (如分子间相互作用，信息
11、关联，数量筛选等)及作用机理的研究也 应引起重视。（5）分析化学将在基因组学和蛋白质组学研究中发 挥重要作用。（6）在鼓励面向生命科学、材料科学、环境科学、 能源科学、信息科学中分析科学的基础性研究同时，也要对传统分 析化学技术的发展给予关注。（7）要处理好学科发展与学科交叉 的关系，一定要立足于本学科，用我们分析化学学科的优势去解决 其他学科的科学问题。 国家基金委分析化学学科资助范围 第一章 前言纳米生物化学分析技术，微流控系统与芯片分析化学，基因组学和蛋白质组学中的分析新技术和新方法生物单分子、单细胞分析及实时、定量生命信息表达，生物分子相互作用研究，中草药分析及指纹图谱，毒品与滥用药物
12、的检测分析，食品分析与食品安全，环境分析化学，细胞与病毒分析，药物与临床分析，波谱、质谱分析，表面、界面、微区和结构分析，化学计量学与信息学，各类探针和传感技术研究与重大疾病相关的标志物检测与分析，分析仪器研制(包括仪器配件和仪器微型化)，化学生物学研究中的新原理、新技术、新方法，涉及国家信誉与利益的分析方法与技术，涉及国家安全与突发性事件的分析新技术、新方法。鼓励研究领域第一章 前言6仪器分析的特点优点是六个字：高、快、好、少、自、广高 灵敏度高(可测痕量物质)相对灵敏度(相对含量) 10-10%绝对灵敏度(物质的质量) 10-12g快 分析速度快。几秒钟可完成一次分析好 选择性好。可不经分
13、离而直接测定少 试样用量少。L、g 级自 自动化程度高。可以进行在线分析广 应用广泛。涉及各个领域 不足是：仪器昂贵、难以维护、需要专门人才。第一章 前言For example 1: Microfluidic systembased analysis system第一章 前言第一章 前言第一章 前言For example 2: Flow-injection (FIA) analysis system 第一章 前言For example 3: In vivo analysis system第一章 前言For example 4: Nanoparticles technique第一章 前言第一章
14、前言The optical properties of the quantum dots第一章 前言第一章 前言In-vivo bio-imaging analysis第一章 前言第一章 前言第一章 前言The injection of the nanosensor第一章 前言1-2 仪器分析方法分类1仪器分析方法 分类（1）光学分析法Optical analysis：根据能量作用于被测物质后，其产生的辐射信号或辐射性质的变化为基础建立起来的分析方法。第一章 前言（2）电化学分析法Electrochemical analysis：根据 被测物质溶液的电化学性质及其变化为基础建立 起来的分析方法
15、。直接电位法 电位分析法 电位滴定法 控制电位极谱法 (直流,单扫,方波) 极谱法 极谱及伏安法 控制电流极谱法 循环伏安法 伏安法 溶出伏安法 电导分析法 电解及库仑分析法 (电解分析,恒电位及恒电流库仑分析法 ) 电化学分析法第一章 前言（3）色谱法Chromatography：根据物质在两相间 的分配而建立起来的、可同时进行分离和测定的 分析方法。第一章 前言（4）其它仪器方法Other instrumental methods：根据 物质的其它物理及物理化学性质而建立起来的分 析方法。第一章 前言2. 现代分析技术的主要内容第一章 前言教学内容教学内容讲讲 课课实验和实验和 实践实践合合 计计第一章第一章 前言前言2 22 2第二章第二章 伏安法和极谱法伏安法和极谱法4 44 4第三章第三章 光谱分析方法光谱分析方法8 88 8第四章第四章 波谱学方法波谱学方法6 66 6第五章第五
