第一章绪论.pdf

分分 析析 化化 学学分分 析析 化化 学学 Al il ChiAl il ChiAnalytical ChemistryAnalytical Chemistry 第一章第一章绪论绪论第一章第一章绪论绪论 Analytical ChemistryAnalytical Chemistry 第一节 分析化学的任务和作用第一节 分析化学的任务和作用 1 研究对象 研究对象 物质的化学组成和结构物质的化学组成和结构 具备条件 具备条件 分析方法 分析理论 物质的化学组成和结构物质的化学组成和结构 2 任务任务 分析理论 2 任务任务 鉴定鉴定物质的化学组成 结构和物质的化学组成 结构和测量测量有关组分的含量 有关组分的含量 有什么 是什么 有多少 有什么 是什么 有多少 3定义定义 3 定义定义 分析化学是研究物质化学分析化学是研究物质化学组成的表征组成的表征和和测量测量的科学 的科学 4 分析化学的作用分析化学的作用 Analytical ChemistryAnalytical Chemistry 4 分析化学的作用分析化学的作用 科学研究科学研究 资源勘探资源勘探 科学研究科学研究 资源勘探资源勘探 国民经济 工 农业 国防公安 国民经济 工 农业 国防公安 食品安全 医药卫生与 食品安全 医药卫生与环境保护环境保护 学校教育 学校教育 21世纪是光明还是黑暗取决于人类在能源与资源科学 世纪是光明还是黑暗取决于人类在能源与资源科学 信息科学信息科学生命科学与环境科学四大领域的进步生命科学与环境科学四大领域的进步而取得这而取得这信息科学信息科学 生命科学与环境科学四大领域的进步生命科学与环境科学四大领域的进步 而取得这而取得这 些领域进步的关键问题的解决主要依赖与些领域进步的关键问题的解决主要依赖与分析科学分析科学 1991 国际分析科学会议主席E NIKI 化学学科的化学学科的 所有分支所有分支 物理物理 天体物理天体物理 生物学 植物学 生物学 植物学 所有分支所有分支 物理物理 天体物理天体物理 天文和生物物理天文和生物物理 遗传学 微生物学 分子生物学和动物学 遗传学 微生物学 分子生物学和动物学 工程学 民事 化学 电以及机械 工程学 民事 化学 电以及机械 地地质学 地球物理学 质学 地球物理学 地球化学和古生物学地球化学和古生物学 分析化学分析化学 地球化学和古生物学地球化学和古生物学 医学 临床化学 药物化学 药学 医学 临床化学 药物化学 药学 毒物学毒物学 环境科学 环境科学 生态学和海洋科学生态学和海洋科学 毒物学毒物学 生态学和海洋科学生态学和海洋科学 农业农业动物科学动物科学 材料科学材料科学 冶金学冶金学 农业农业 动物科学动物科学 农作物科学 食品科学 园艺学和土壤科学 农作物科学 食品科学 园艺学和土壤科学 材料科学材料科学 冶金学冶金学 和高分子科学等学科和高分子科学等学科 分析化学与化学的其他分支及其他科学的关系分析化学与化学的其他分支及其他科学的关系 因因此 此 分析化学是分析化学是一一门门工工具学科具学科 是人们获得物是人们获得物因因分析化学是门具学科分析化学是门具学科是人们获得物是人们获得物 质组成和结构信息的科学 被称为质组成和结构信息的科学 被称为科学技术的 眼科学技术的 眼 睛睛 在各行各业中发生重要的作用在各行各业中发生重要的作用睛睛 在各行各业中发生重要的作用在各行各业中发生重要的作用 分析化学的特点 分析化学的特点 1 它是有关各种分析方法的集合 零散 琐碎 它是有关各种分析方法的集合 零散 琐碎 实践性实践性实验密关实验密关实验实验2 实践性实践性强 与强 与实验密实验密切相切相关关 重视 重视实验实验课课 3 突出突出 量量 的概念的概念3 突出突出量量的概念的概念 4 体现知识的综合应用体现知识的综合应用4 体现知识的综合应用体现知识的综合应用 第二节第二节第二节第二节分析方法的分类分析方法的分类分析方法的分类分析方法的分类 Analytical ChemistryAnalytical Chemistry 第二节第二节第二节第二节分析方法的分类分析方法的分类分析方法的分类分析方法的分类 根据分析任务分为根据分析任务分为 仪器分析仪器分析 一 一 根据分析任务分为根据分析任务分为 定性分析定性分析 定量分析定量分析 结构分析结构分析定性分析定性分析 定量分析定量分析 结构分析结构分析 二 二 根据分析的对象分类根据分析的对象分类 无机和有机分析 无机和有机分析 三三根据所用试样根据所用试样量的多少量的多少以及以及被测组分含量被测组分含量的多少的多少三三 根据所用试样根据所用试样量的多少量的多少以及以及被测组分含量被测组分含量的多少的多少 分类 常量分析 半微量分析 微量分析和常量组分 分类 常量分析 半微量分析 微量分析和常量组分 微量组分 痕量组分 微量组分 痕量组分 分析方法分析方法试样作量试样作量试样体积试样体积 根据所用试样量的多少将分析方法分为根据所用试样量的多少将分析方法分为 分析方法分析方法 常量分析常量分析 试样作量试样作量 0 1g 试样体积试样体积 10mL 半微量分析 微量分析 半微量分析 微量分析 0 01 0 1g 0 1 10mg 1 10mL 0 01 1mL 痕量分析痕量分析 0 1mg 1 常量组分分析常量组分分析 微量组分分析微量组分分析 痕量组分分析痕量组分分析 1 0 01 1 0 01 痕量组分分析痕量组分分析 四 四 根据分析方法分类根据分析方法分类 化学分析和仪器分析 化学分析和仪器分析 一 一 一 一 化学分析化学分析化学分析化学分析 chemical analysis chemical analysis 是是 y y 以物质的以物质的化学反应化学反应化学反应化学反应为基础 通过为基础 通过已知已知已知已知 物与待测物的化学关系物与待测物的化学关系物与待测物的化学关系物与待测物的化学关系 而测出未知而测出未知 物的含量 物的含量 经典分析法 半微量分析 1 定性分析 鉴定反应 分离反应 半微量分析 2 定量分析 滴定分析 重量分析 常量分析 Analytical ChemistryAnalytical Chemistry 化学分析的特点化学分析的特点 1 仪器简单仪器简单 结果准确结果准确2 结果准确结果准确 3 应用范围广泛应用范围广泛3 应用范围广泛应用范围广泛 4 局限性局限性 不适于测定痕量或微量组分不适于测定痕量或微量组分4 局限性局限性 不适于测定痕量或微量组分不适于测定痕量或微量组分 二 仪器分析 二 仪器分析 仪器分析 仪器分析 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析 instrumental instrumental analysis analysis 是以物是以物仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析 instrumental instrumental analysis analysis 是以物是以物 质的质的物理性质或物理化学性质物理性质或物理化学性质物理性质或物理化学性质物理性质或物理化学性质为基础为基础 质的质的物理性质或物理化学性质物理性质或物理化学性质物理性质或物理化学性质物理性质或物理化学性质为基础为基础 通过通过精密仪器精密仪器精密仪器精密仪器测定物质的物理性质或物测定物质的物理性质或物通过通过精密仪器精密仪器精密仪器精密仪器测定物质的物理性质或物测定物质的物理性质或物 理化学性质而测出待测物含量理化学性质而测出待测物含量 可分为物理分析可分为物理分析物理化学分析物理化学分析可分为物理分析可分为物理分析 物理化学分析物理化学分析 1 物理分析物理分析 physical analysis 1 物理分析物理分析 physical analysis 根据被测物质的某种物理性质与组分的关 系 不经化学反应直接进行定性或定量分析 的方法 如 光谱分析等 红外光谱 紫外红外光谱 紫外 可见吸光光度法 荧光光谱法 原可见吸光光度法 荧光光谱法 原 子发射光谱子发射光谱原子吸收光谱原子吸收光谱光声光谱法光声光谱法拉曼光谱等拉曼光谱等子发射光谱子发射光谱 原子吸收光谱原子吸收光谱 光声光谱法光声光谱法 拉曼光谱等拉曼光谱等 2 2 物理化学分析物理化学分析 物理化学分析物理化学分析 physicophysico chemical analysischemical analysis 2 2 物理化学分析物理化学分析 物理化学分析物理化学分析 physicophysico chemical analysischemical analysis 根据被测物质在化学变化中的某种物理性质与根据被测物质在化学变化中的某种物理性质与 组分之间的关系 进行定性或定量分析的方法 组分之间的关系 进行定性或定量分析的方法 如电化学分析电化学分析 电位分析法 电导分析 库仑分 析 伏安分析 极谱分析等 热分析热分析热分析热分析 热重分析差热分析差示扫描分析等热分析热分析热分析热分析 热重分析 差热分析 差示扫描分析等 色色谱法谱法色色谱法谱法 气相色谱 液相色谱 离子色谱等谱法谱法谱法谱法气相谱液相谱离子谱等 仪器分析的特点仪器分析的特点仪器分析的特点仪器分析的特点 1 灵敏 快2 快速 准确但相对差较大3 准确 但相对误差较大 应用广发展快4 应用广 发展快 需要特殊的仪器5 需要特殊的仪器 三三 化学分析与仪器分析的特点及关系化学分析与仪器分析的特点及关系 三三 化学分析与仪器分析的特点及关系化学分析与仪器分析的特点及关系 三三 化学分析与仪器分析的特点及关系化学分析与仪器分析的特点及关系 三三 化学分析与仪器分析的特点及关系化学分析与仪器分析的特点及关系 测量常量组分常量组分常用化学分析 而测量微微 量或痕量组分量或痕量组分时 则常用仪器分析 关系 化学分析是仪器分析的基础 仪 器分析离不开化学分析 样品预处理 结 果计算 二者互为补充不可偏废果计算 二者互为补充 不可偏废 分析测试中心 分析测试中心 分子光谱室 FT IR UV vis 荧光光谱 原子光谱室 原子吸收 等离子体溅射光谱 材料分析室 XRD BET DTA TG ICP 电化学工作站电化学工作站 核磁共振核磁共振 CCD 四圆X衍射 CC 四圆X衍射 量化计算工作站 第三节第三节分析化学的发展趋势分析化学的发展趋势 分析化学的历史分析化学的历史 第三节第三节分析化学的发展趋势分析化学的发展趋势 起源起源起源起源古代炼金术古代炼金术古代炼金术古代炼金术 分析化学的历史分析化学的历史 起源起源起源起源 古代炼金术古代炼金术古代炼金术古代炼金术 手段手段 手段手段 人类的感官和双手人类的感官和双手人类的感官和双手人类的感官和双手手段手段 手段手段 人类的感官和双手人类的感官和双手人类的感官和双手人类的感官和双手 1616世纪 世纪 世纪 世纪 天平的出现 向定量迈进了一大步天平的出现 向定量迈进了一大步天平的出现 向定量迈进了一大步天平的出现 向定量迈进了一大步 1919世纪 世纪 世纪 世纪 化学方法 鉴定物质的组成和含量的化学方法 鉴定物质的组成和含量的化学方法 鉴定物质的组成和含量的化学方法 鉴定物质的组成和含量的 技术技术技术技术技术技术技术技术 分析化学发展的分析化学发展的三三次巨大的变革次巨大的变革 分析化学发展的次巨大的变革分析化学发展的次巨大的变革 1 1 在20世纪初 由于物理化学溶液理论的发展 在20世纪初 由于物理化学溶液理论的发展 为分析化学提供了理论基础 建立了四大平衡理论 为分析化学提供了理论基础 建立了四大平衡理论 分析化学由分析化学由一一门技术发展为门技术发展为一一门学科门学科 分析化学由门技术发展为门学科分析化学由门技术发展为门学科 2 2 在第二次世界大战前后 分析化学从以化学在第二次世界大战前后 分析化学从以化学 分析为主的经典分析化学分析为主的经典分析化学发展到以仪器分析为主发展到以仪器分析为主分析为主的经典分析化学分析为主的经典分析化学 发展到以仪器分析为主发展到以仪器分析为主 的现代分析化学 的现代分析化学 3 3 从20世纪70年代末至今 分析化学正处在第从20世纪70年代末至今 分析化学正处在第 三次大变革时期三次大变革时期高效率高效率微观化微观化微量化和自动微量化和自动三次大变革时期三次大变革时期 高效率高效率 微观化微观化 微量化和自动微量化和自动 化是现代分析化学的特色化是现代分析化学的特色 现代分析化学学科发展趋势及特点现代分析化学学科发展趋势及特点 提高提高提高提高灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度 解决复杂体系的分离问题以及提高分析方法解决复杂体系的分离问题以及提高分析方法解决复杂体系的分离问题以及提高分析方法解决复杂体系的分离问题以及提高分析方法 的的的的选择性选择性选择性选择性的的的的选择性选择性选择性选择性 扩展时空扩展时空扩展时空扩展时空多维信息多维信息多维信息多维信息 微型化及微环境微型化及微环境微型化及微环境微型化及微环境的表征与测定的表征与测定的表征与测定的表征与测定 形态形态状态状态形态形态状态状态分析及表征分析及表征分析及表征分析及表征 形态形态 状态状态形态形态 状态状态分析及表征分析及表征分析及表征分析及表征 生物大分子及生物活性物质生物大分子及生物活性物质生物大分子及生物活性物质生物大分子及生物活性物质的表征与测定的表征与测定的表征与测定的表征与测定 非破坏性检测及遥控非破坏性检测及遥控非破坏性检测及遥控非破坏性检测及遥控 自动化与智能化自动化与智能化自动化与智能化自动化与智能化 分析化学已成为21世纪生命科学和纳米分析化学已成为21世纪生命科学和纳米 科技发展的关键科技发展的关键 基因组计划 蛋白组计划等的实现基因组计划 蛋白组计划等的实现 纳米技术的发展和应用纳米技术的发展和应用 纳米技术的发展和应用纳米技术的发展和应用 人类在分子水平上认识世界人类在分子水平上认识世界 态境保护染态境保护染 生生态态环环境保护境保护检测和发现污检测和发现污染染源源 早期诊断疾病保证人类健康早期诊断疾病保证人类健康 兴奋剂的检测兴奋剂的检测 原子量的准确测定原子量的准确测定 原子量的准确测定原子量的准确测定 生命过程的控制生命过程的控制 农业生产的发农业生产的发 工工农业生产的发农业生产的发展展 Analytical ChemistryAnalytical Chemistry 六大活跃领域 六大活跃领域 生物分析与生命科学 光谱分析 电化学分析 生物分析与生命科学 光谱分析 电化学分析 色谱分析 质谱及联用技术 色谱分析 质谱及联用技术 在第在第三三次变革中次变革中 计算机技术计算机技术 化学计化学计量量学学 在第次变革中在第次变革中计算机技术计算机技术化学计学化学计学 过程分析化学 激光技术及联用技术等 对分过程分析化学 激光技术及联用技术等 对分 析化学的发展起了巨大的推动作用 析化学的发展起了巨大的推动作用 尽管仪器分析手段得到了长足的发展 尽管仪器分析手段得到了长足的发展 但化学分但化学分 析仍然是分析化学的基础析仍然是分析化学的基础经典的分析方法无论在教经典的分析方法无论在教析仍然是分析化学的基础析仍然是分析化学的基础 经典的分析方法无论在教经典的分析方法无论在教 育价值还是在实用价值上都是不可忽视的育价值还是在实用价值上都是不可忽视的 许多仪器许多仪器育价值还是在实用价值上都是不可忽视的育价值还是在实用价值上都是不可忽视的许多仪器许多仪器 分析方法必须与试样的分解 分离富集 掩蔽干扰等分析方法必须与试样的分解 分离富集 掩蔽干扰等 化学处理手段相结合 才能适应测定痕量组成和复杂化学处理手段相结合 才能适应测定痕量组成和复杂 试样的要求试样的要求因此因此分析化学作为门分析化学作为门基础课基础课仍然仍然试样的要求试样的要求 因此因此 分析化学作为分析化学作为一一门门基础课基础课 仍然仍然 要要从化学分析开始从化学分析开始 并以化学分析作为本课程的教学并以化学分析作为本课程的教学要要从化学分析开始从化学分析开始并以化学分析作为本课程的教学并以化学分析作为本课程的教学 基础 为下一学年的基础 为下一学年的仪器分析打下扎实的基础仪器分析打下扎实的基础 本书的体系本书的体系本书的体系本书的体系 Analytical ChemistryAnalytical Chemistry 本书的体系本书的体系本书的体系本书的体系 定性分析定性分析阳离子分析阳离子分析阴离子分析阴离子分析阳离子分析阳离子分析阴离子分析阴离子分析 定性分析 定性分析 阳离子分析阳离子分析 阴离子分析阴离子分析阳离子分析阳离子分析 阴离子分析阴离子分析 定量分析定量分析 化学分析 定量分析定量分析 滴定分析酸碱滴定法 络合滴定法 氧化 还原滴定法 沉淀滴定法 重量分析法 常用的分离和富集方法 定量分析的一般步骤 仪器分析法光化学分析 色谱分析 本学期内容