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1、仪仪 器器 分分 析析多媒体课件多媒体课件江新欢、博士教授江新欢、博士教授第第1 1章章 仪器分析的概述仪器分析的概述第第1 1章章 绪绪 论论 分析化学的发展和仪器分析的地位分析化学的发展和仪器分析的地位1 仪器分析方法的分类仪器分析方法的分类2 分析仪器分析仪器3一、一、仪器分析的概述仪器分析的概述仪器分析法是使用较特殊仪器的分析方法，是以物质的物理或物理化学性质仪器分析法是使用较特殊仪器的分析方法，是以物质的物理或物理化学性质为基础的分析方法。根据物质的某种物理性质，如相对密度、相变温度、折为基础的分析方法。根据物质的某种物理性质，如相对密度、相变温度、折射率、旋光度及光谱特征等，不经化
2、学反应，直接进行定性、定量、结构和射率、旋光度及光谱特征等，不经化学反应，直接进行定性、定量、结构和形态分析的方法，称为物理分析法，如光谱分析法等。根据物质在化学变化形态分析的方法，称为物理分析法，如光谱分析法等。根据物质在化学变化中的某种物理性质，进行定性或定量分析的方法称为物理化学分析法，如电中的某种物理性质，进行定性或定量分析的方法称为物理化学分析法，如电位分析法等。仪器分析法具有灵敏、快速、准确的特点，发展快，应用广。位分析法等。仪器分析法具有灵敏、快速、准确的特点，发展快，应用广。主要包括电化学分析法、光学分析法、质谱分析法、色谱分析法、放射化学主要包括电化学分析法、光学分析法、质谱
3、分析法、色谱分析法、放射化学分析法等。法医毒物分析工作中常用的仪器分析法有光谱分析、色谱分析和分析法等。法医毒物分析工作中常用的仪器分析法有光谱分析、色谱分析和色色/质联用分析，后两者有很好的分离和定性定量分析效能。质联用分析，后两者有很好的分离和定性定量分析效能。1.什么是仪器分析什么是仪器分析一、一、仪器分析的概述仪器分析的概述2.仪器分析与分析化学的区别仪器分析与分析化学的区别（1）主要相同点主要相同点1 1、都是定量分析法；、都是定量分析法；2 2、都需要使用计量仪器，例如定量分析用的分析天平；、都需要使用计量仪器，例如定量分析用的分析天平；3 3、都离不开标准物质；、都离不开标准物质
4、；一、一、仪器分析的概述仪器分析的概述2.仪器分析与分析化学的区别仪器分析与分析化学的区别（2）主要不同点主要不同点1 1、仪器分析需要使用特殊的仪器；、仪器分析需要使用特殊的仪器；2 2、仪器分析还可以做结构分析；、仪器分析还可以做结构分析；3 3、仪器分析最终测定的物理量较多（包括光学的、电化学的、放射性的、仪器分析最终测定的物理量较多（包括光学的、电化学的、放射性的、噪声的、电磁的等）；噪声的、电磁的等）；4 4、与化学分析不同，仪器大型，价格较贵，占地多，相对利用率低；、与化学分析不同，仪器大型，价格较贵，占地多，相对利用率低；5 5、仪器分析定量主要由于微量分析、痕量分析；、仪器分析
5、定量主要由于微量分析、痕量分析；6 6、与化学分析不同，仪器分析易于实现自动监测、在线分析；、与化学分析不同，仪器分析易于实现自动监测、在线分析；7 7、依据不同：化学分析是建立在化学反应基础上的分析法，仪器分析是建、依据不同：化学分析是建立在化学反应基础上的分析法，仪器分析是建立在物质的物理性质基础上的分析法。立在物质的物理性质基础上的分析法。3、仪器分析的出现仪器分析的出现是物质鉴定分析的必然趋势。是物质鉴定分析的必然趋势。生产生产科学科学技术技术理论理论对象对象（问题（问题）技术技术1.1.灵敏度高，检出限量可降低灵敏度高，检出限量可降低。如样品用量由化学分析的。如样品用量由化学分析的m
6、LmL、mgmg级降低到仪器分析的级降低到仪器分析的 g g、L L级，甚至更低。适合级，甚至更低。适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。于微量、痕量和超痕量成分的测定。2.2.选择性好选择性好。很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测。很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。3.3.操作简便，分析速度快，容易实现自动化操作简便，分析速度快，容易实现自动化。4.仪器分析的优势仪器分析的优势5.仪器分析与分析化学的关系仪器分析与分析化学的关系（1）仪器分析是化学学科的分支）仪器分析是化学学科的分支 仪器分析
7、是化学学科的一个重要分支，它是以物质的仪器分析是化学学科的一个重要分支，它是以物质的物理和物理物理和物理化学性质化学性质为基础建立起来的一种分析方法。利为基础建立起来的一种分析方法。利用较特殊的仪器，对物质进行用较特殊的仪器，对物质进行定性分析定性分析，定量分析，形态，定量分析，形态分析。分析。仪器分析方法所包括的分析方法很多，目前有数十仪器分析方法所包括的分析方法很多，目前有数十种之多。每一种分析方法所依据的原理不同，所测量的物种之多。每一种分析方法所依据的原理不同，所测量的物理量不同，操作过程及应用情况也不同。理量不同，操作过程及应用情况也不同。5.仪器分析与分析化学的关系仪器分析与分析化
8、学的关系（2）仪器分析的发展历程）仪器分析的发展历程经过经过19世纪的发展，到世纪的发展，到20世纪世纪2030年代，分析化学已基年代，分析化学已基本成熟，它不再是各种分析方法的简单堆砌，已经从经验本成熟，它不再是各种分析方法的简单堆砌，已经从经验上升到了理论认识阶段，建立了分析化学的基本理论，如上升到了理论认识阶段，建立了分析化学的基本理论，如分析化学中的分析化学中的滴定曲线滴定曲线、滴定误差、滴定误差、指示剂指示剂的作用原理、的作用原理、沉淀的生成和溶解等基本理论。沉淀的生成和溶解等基本理论。5、仪器分析与分析化学的关系、仪器分析与分析化学的关系2020世纪世纪4040年代以后，一方面由于
9、生产和科学技术发年代以后，一方面由于生产和科学技术发展的需要，另一方面由于展的需要，另一方面由于物理学革命物理学革命使人们的认识进使人们的认识进一步深化，分析化学也发生了革命性的变革，从传统一步深化，分析化学也发生了革命性的变革，从传统的化学分析发展为仪器分析。的化学分析发展为仪器分析。（2）仪器分析的发展历程）仪器分析的发展历程分分析析仪仪器器与与计计算算机机分析仪器分析仪器热、光、电新技术热、光、电新技术新型材料、电子器件新型材料、电子器件操作操作分分析析对对象象控制控制信号信号实实施施检检测测数据库数据库信息信息数数据据处处理理方法方法描述描述报报告告结结果果判断判断多媒体计算机多媒体计
10、算机人工智能人工智能专家系统专家系统最优化技术最优化技术自动化技术自动化技术6、仪器分析的广泛应用社会：社会：体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量）、环境质量、法庭化学。农药残留量）、环境质量、法庭化学。化学：化学：新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；生命科学：生命科学：DNA测序；活体检测；测序；活体检测；环境科学：环境科学：环境监测；污染物分析；环境监测；污染物分析；材料科学：材料科学：新材料，结构与性能；新材料，结构与性能；药物：药物：天然药物的有效成分与结构，构
11、效关系研究；天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；仪器分析的发展趋势仪器分析的发展趋势 科学仪器的创新是知识创新和技术创新的重要内容。发展科科学仪器的创新是知识创新和技术创新的重要内容。发展科学仪器应当视为国家战略。学仪器应当视为国家战略。分析仪器是科学仪器的重要组成部分分析仪器是科学仪器的重要组成部分。分析仪器工业是高技术信息产业。分析仪器的发展是现代科学、分析仪器工业是高技术信息产业。分析仪器的发展是现代科学、经济和社会发展的重要基础和推动力之一。分析仪器的主要应用经济和社会发展的重要基础和推动力之一。分析仪器的主要应用领域正向生物医学领域转移分析仪器本身将不断微型化、智能领域正向生物医
12、学领域转移分析仪器本身将不断微型化、智能化但人类向时间和空间的两个极限挑战所需的高级精密仪器也化但人类向时间和空间的两个极限挑战所需的高级精密仪器也不容忽视生命过程、生产、科研和社会活动大量需要的将是在不容忽视生命过程、生产、科研和社会活动大量需要的将是在线、非侵入、非损坏、原位、实时、多维分析仪器。线、非侵入、非损坏、原位、实时、多维分析仪器。分析仪器是人们感觉器官的延伸分析仪器是人们感觉器官的延伸 它所测量或所获取的主要是物质的质和量的信息。以一它所测量或所获取的主要是物质的质和量的信息。以一切可能的（化学的、物理的、生物医学的、数学的等等）方切可能的（化学的、物理的、生物医学的、数学的等
13、等）方法和技术，利用一切可以利用的物质属性，对一切需要加以法和技术，利用一切可以利用的物质属性，对一切需要加以表征、鉴别或测定的物质组分（包括无机和有机组分）及其表征、鉴别或测定的物质组分（包括无机和有机组分）及其形态、状态（以及能态）、结构、分布（时、空）等进行表形态、状态（以及能态）、结构、分布（时、空）等进行表征、鉴别和测定，以求对样品所代表的问题有一个基本的了征、鉴别和测定，以求对样品所代表的问题有一个基本的了解。这是当今分析科学也是分析仪器发展所面临的任务。解。这是当今分析科学也是分析仪器发展所面临的任务。分析仪器的微型化和智能化分析仪器的微型化和智能化 随着分子计算机、随着分子计算
14、机、DNA计算机、光子计算计算机、光子计算机、量子计算机等的不断推出，计算机也将越机、量子计算机等的不断推出，计算机也将越来越微型化。计算机（电脑）与人脑的结合将来越微型化。计算机（电脑）与人脑的结合将不再是一个梦、带有植入式电脑的人的智能将不再是一个梦、带有植入式电脑的人的智能将大大超过不带电脑的大大超过不带电脑的“自然人自然人”。分析仪器的大众化、个性化和日用品化，贵重仪器的网络化分析仪器的大众化、个性化和日用品化，贵重仪器的网络化 随着经济全球化和全球网络化，大型实验随着经济全球化和全球网络化，大型实验室的数量将减少，但其资源（特别是其精密贵室的数量将减少，但其资源（特别是其精密贵重仪器
15、）将得到更充分的发挥。因为它可以面重仪器）将得到更充分的发挥。因为它可以面向全世界为所有向全世界为所有“网民网民”服务，实际上，现在服务，实际上，现在就已有人在建立利用全球主要实验室资源的就已有人在建立利用全球主要实验室资源的“网络实验室网络实验室”了。了。建立和发展虚拟仪器概念建立和发展虚拟仪器概念 由电子测量仪器新发展中出现的虚拟仪器概念已经逐步被更多领域所接受，对实现“柔性”分析检测系统具有明显的推动作用。利用现有的计算机，加上适当设计的仪器硬件和专门的应用软件，构成虚拟仪器，使其既具有传统仪器的基本功能、又能由用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求.虚拟仪器不但灵活可变
16、、功能强大，而且作用方便，便于技术升级更新，价格也低廉（尤其仪器系统的使用维护费用低）。仪器=AD DA CPU十软件 观念更新应该努力汲取新思想并动手实践。谁醒悟得早、动手得快，谁就会当排头兵占尽天机、抢占市场。“软件就是仪器”预示了全新的分析仪器科技和产业的发展潮流，将会迅速改变世界分析仪器行业面貌的！分析仪器的主要应用领域正向着生物医学领域转移分析仪器的主要应用领域正向着生物医学领域转移 分析仪器在保障人类健康生活、监控病人病情、分析仪器在保障人类健康生活、监控病人病情、预防灾害发生等方面也都起着重大的作用。预防灾害发生等方面也都起着重大的作用。没有新型没有新型DNADNA分析仪的进一步发分析仪的进一步发展，人类也很难在防病、治病特别展，人类也很难在防病、治病特别是在防治癌症和各种遗传病方面对是在防治癌症和各种遗传病方面对现有基因图谱加以利用。现有基因图谱加以利用。分析化学分析化学主要发展趋向主要发展趋向化学计量学化学计量学在线分析在线分析实时分析实时分析原位分析原位分析活体分析活体分析教育教育定性定性传感器传感器固定化固定化接口接口自动化自动化微型化微型化新原理新原理新技术新技
