《现代仪器分析课程》教学大纲

1、PAGE PAGE 8现代仪器分析教学大纲 课程编号： 01031400 课程名称： 现代仪器分析英文名称： Contemporary Instrumental Analysis课程性质： 限选课学时/学分：40 /2.5考核方式：实验成绩+闭卷笔试选用教材：仪器分析，朱明华 胡坪编著，高等教育出版社，第四版，2008年先修课程：基础化学原理、物理化学、化工原理后继课程：化学工艺学适用专业及层次：化学工程与工艺、精细化工、轻化工程等专业的本科 一、教学目标通过本课程的理论教学和实验训练，使学生具备下列能力：1.能够准确理解并掌握扎实的仪器分析技术理论知识，清晰化工及社会各相关领域应用现代仪器分

2、析手段所能解决的热点问题，知晓分析仪器的发展前景和应用趋势。2.能够运用所学知识,能对仪器分析这一领域知识有全面的了解，切实掌握若干常用仪器分析方法（气相色谱法、液相色谱法、色质联用法；紫外、红外、核磁共振、原子吸收、原子发射光谱法等），重点培养其获取化工领域相关信息，并能够分析利用这些信息的基本能力。3.能够把握具有综合运用所学仪器分析手段，根据分析对象和目的，结合学到的各种仪器分析方法特点、应用范围，选择适宜的分析方法，解决化工科学研究、产品生产开发等过程中所遇到的定性、定量分析问题。4.能够培养学生具有为化工等产品和过程创新服务的能力。二、课程目标与毕业要求的对应关系课程课程目标毕业要求

3、目标（1）目标（2）目标（3）目标（4）1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和化学工程与工艺专业知识用于解决复杂工程问题。2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂化学工程问题，以获得有效结论。3.设计/开发解决方案：能够设计针对复杂化学工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或化工工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂化学工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。5.使用现代工具：能

4、够针对复杂化学工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂化学工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。6.工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价化学工程与工艺专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。7.环境和可持续发展：能够理解和评价针对复杂工程问题的化学工程与工艺专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。8.职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。9.个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

5、10.沟通：能够就化学工程与工艺专业复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。11.项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。三、教学基本内容本课程由课堂教学和实验课教学组成（共计40学时）。第一部分课堂教学（28学时）绪论（合计2学时）(支持课程目标1)仪器分析的基本内容、分类和特点；一些术语与定义；仪器分析样品的前处理；仪器分析在化工生产及科学研究中的作用；仪器分析的发

6、展趋势。第一章 色谱分析（合计10学时）(支持课程目标2、3、4)（一）色谱分析概论1 色谱分析发展简史2 色谱分析的特点3 色谱法的定义、分类与信息载体4 色谱分析的新技术（二）气相色谱分析1 气相色谱法概述简介气相色谱分析方法的历史、特点及其应用2 气相色谱法基本原理和流程(1) 气相色谱法基本原理；(2) 气相色谱仪结构及部件功能3 气相色谱的基本理论 (1) 塔板理论；(2) 速率理论4 气相色谱固定相 (1) GC吸附剂；(2) GC载体，固定液；(3) 毛细管色谱柱5 气相色谱检测器(1) 通用性检测器；(2) 选择性检测器6 气相色谱法分离条件的选择(1) 载气和流速；(2) 柱

7、温；(3) 气化温度等7 气相色谱法对化工产品定性定量分析的应用(1) GC定性分析实例；(2) GC定量分析实例6 其它GC技术简介 (1) 顶空气相色谱法；(2) 裂解气相色谱法（三）高效液相色谱分析1 高效液相色谱的基本原理(1) HPLC工作流程，特点及分类；(2) 色谱分离和保留值；(3) 色谱柱的分离效能；(4) 峰扩展和速率方程式；(5) 分离度及其控制方法2 仪器装置(1) 泵系统的发展方向，要求及分类；(2) 色谱柱的组成及要求；(3)检测器的分类及性能指标3 HPLC的固定相和流动相(1) 固定相类型；(2) 流动相及其处理；(3) 柱的填充技术及保养4 HPLC分离类型和

8、分离条件的选择(1) 液固吸附色谱（LSC）；(2) 液液分配（LLC）色谱和键合相色谱；(3) 离子色谱（IC）；(4) 空间排阻（SEC）5 高效液相色谱分析应用实例(1) 样品的预处理；(2) 农药的分析；(3) 环境污染分析；(4) 食品分析；(5) 医药分析；(6) 精细化工分析；(7) 生物化学分析6 液相制备色谱(1) 色谱柱的柱容量；(2) 液相色谱制备方法；(3) 液相制备色谱仪7 超高效液相色谱法（UHPLC）（四）离子色谱及毛细管电泳1 离子色谱分析（2学时）(1) 离子色谱分析概述；(2) 离子色谱仪的基本构成；(3) 离子色谱的检测器；(4) 离子色谱的应用2 毛细管

9、电泳(1) 毛细管区带电泳；(2) 毛细管凝胶电泳；(3) 毛细管等速电泳等第二章 质谱分析（合计4学时）(支持课程目标2、3、4)1质谱分析法基本知识、基本原理2质谱仪（时间和空间串联质谱）及联用仪3质谱中离子类型及裂解一般规律4各类有机化合物的裂解5 质谱谱图解析及应用6 质谱的定性、定量分析应用第三章 光谱分析（合计12学时）(支持课程目标2、3、4)(一) 光谱分析概论(二) 原子发射光谱分析1 原子发射光谱法的概述、基本原理2 原子发射光谱分析仪器（光源；光谱仪；检测器）3 分析方法（定性分析；半定量分析；定量分析）4 ICP/MS(三) 原子吸收光谱分析1 概述；基本原理：（吸收线

10、轮廓；吸收定律；峰值吸收系数及其测量；定量分析方法）2 原子吸收光谱分析过程和仪器装置（原子吸收光谱分析过程；锐线光源；火焰原子化器；石墨炉原子化器；空心阴极灯；单色仪及检测系统）3 干扰及其背景扣除方法（光谱干扰，非光谱干扰）4 原子吸收光谱法的实验技术及其特点和应用概况(四) 紫外吸收光谱分析 1 基本原理；UV光谱与分子光谱结构的关系（无机化合物的电子跃迁类型与可见吸收光谱；有机化合物的电子跃迁类型与紫外可见吸收光谱）2 溶剂效应3 紫外可见分光光度计（仪器及其主要部件；仪器的类型；单光束、双光束、双波长分光光度计）4 紫外可见光谱定性、定量分析（朗伯比尔定律；定量分析方法）(五) 红外

11、吸收光谱分析1 红外吸收光谱分析、基本原理。分子振动方程式及形式。红外光谱的吸收强度。2 红外光谱的特征性，基团频率。影响基团频率位移的因素3 红外谱图定性、定量分析4 傅里叶变换红外光谱仪5 试样的制备6 拉曼光谱分析 (六) 核磁共振波谱分析1 核磁共振基本原理2 核磁共振波谱仪3 化学位移和核磁共振波谱图4 自旋偶合及自旋裂分5 核磁共振氢谱、碳谱的简单解析第二部分 实验课教学（12学时）(支持课程目标3、4)根据教学大纲、编制的实验指导书（第二版），具体实验课内容如下表。序号实验名称内 容 提 要实验学时每组人数实验属性实验者类别 开出要求1液体、固体样品红外吸收光谱的测定1) 掌握待

12、测样品的制样方法2) 学习红外光谱仪的使用方法学习；红外光谱仪工作站的简单操作44-8验证本科必做（部分内容）2火焰原子吸收法测定自来水中的钠 1) 原子吸收光谱仪的操作和应用2) 掌握标准曲线法测定元素含量34-8验证本科必做3菠菜中铁含量的测定1) 进一步学习原子吸收光谱仪的操作和工作站的使用2) 掌握铁含量测定方法44-8综合 本科 选做4气相色谱法测定乙醇等4种溶剂的含量内标法1) 学习并掌握气相色谱仪的操作2) 学习并掌握内标法定量3) 学习使用色谱工作站并简单处理分析数据34-8综合本科 必做5水中挥发性有机物（VOCs）的定性定量分析1) 掌握气相色谱仪火焰离子化检测器（FID）

13、的定量分析方法2) 初步了解气质联机分析方法及操作规程3) 学习水中挥发性有机物（VOCs），特别是低分子卤代烃和苯同系物的检测方法44-8综合本科选做61) 学习并掌握高效液相色谱仪的操作2) 掌握保留时间初步定性和外标法的定量方法3) 学习使用色谱工作站处理数据34-8综合本科必做7工业废水中二甲基亚砜和丙烯腈含量的测定1) 进一步熟练高效液相仪的操作。深入学习使用色谱工作站处理数据2) 解决化工生产排污监测、检测的实际问题48验证本科选做81) 学习离子色谱仪和色谱工作站的简单操作。2) 使用离子色谱仪测定自来水中的阴、阳离子的含量。34-8验证本科必做四、教学重点与难点第一章 色谱分析

14、教学重点：气相、液相色谱法的基本原理；色谱柱的制作；FID，ECD等检测器；GC的定量分析；高压泵的工作原理，色谱柱的结构，检测器的原理，紫外检测器；常用的固定相和流动相的种类；液液分配色谱；离子色谱、毛细管电泳的分离方式。教学难点：气相色谱仪的结构特点及作用原理；载体、固定液的化学组成及选择；检测器的原理及技术指标等；GC定量分析及计算；峰扩展，速率方程式；最小检测限，线性动态范围；化学键合相。正相和反相的色谱类型；4种分离类型的机制；离子色谱仪抑制器工作原理。电泳，电渗概念。第二章 质谱分析教学重点：质谱仪的构造与流程；色质联用；质谱谱图解析及应用。教学难点：质谱中离子裂解的一般规律。串联

15、质谱法。第三章 光谱分析教学重点：定性原理；激发光光源；光谱仪；原子吸收的基本原理；原子吸收光谱仪；朗伯比尔定律；红外光谱分析原理及其应用；化学位移。教学难点：定量方法与原理；火焰与电热原子化器；UV光谱法在有机物和无机物分析中的应用；IR谱图解析；分析方法的特点；核磁共振波谱法。第四章 电化学分析教学重点：电极电位与浓度的关系；参比电极与指示电极；离子选择性电极；pH值的测定；工作曲线法。教学难点：离子选择性电极。五、教学建议进度（学时数28）绪论 （2学时数）第一章 色谱分析 （12学时数）第二章 质谱分析 （4学时数）第三章 光谱分析 （12学时数）实验课 4个实验，（12学时数）课内外时间比例为 1：1六、教学方法1.本课程主要