仪器分析课件(武汉大学)01绪论

仪器分析授课教师:戚琦

授课班级:09化本

学时数:48学时

授课时间:每周二、周四上午第三、四节，至第十二周结束课程

学习要求：1、按时上课，不迟到不早退。

2、上课时请同学们不要说闲话，造成对老师授课时的干扰。请不要做与本课程无关的杂事。

3、做好相关的预习、复习工作。上课时作好笔记，课后做好老师布置的作业。如何学习仪器分析1.掌握方法的基本原理，了解方法可提供的信息2.了解仪器的结构、工作原理和方框图3.掌握分析步骤和数据处理方法4.反复阅读教本，独立完成作业第一章绪论

Introduction

第一节分析化学发展和仪器分析的地位１经典分析化学

Analyticalchemistryisascientificdisciplinethatdevelopsandappliesmethods,instrumentsandstrategiestoobtaininformationonthecompositionandnatureofmatterinspaceandtime..

研究物质化学组成，结构信息，分析方法及相关理论的科学。化学分析:利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。分析化学的地位据统计，在已经颁布的所有诺贝尔物理、化学奖中，有四分之一的项目和分析化学直接有关。国际：36国家，1075个分析化学机构；美国20万化学家，4万多从事分析化学，3000多所大学，270多所有分析化学专业。有的国家大学单独设系。中国：10个国家级分析测试中心，12个部级测试中心，21个省市测试中心，137个国家级产品质量监督检验中心，300多个进出口商品检验室，8千多个环境监测机构，数十万庞大的分析队伍。分析科学中药复杂体系大气海洋环境医药食品安全保障生命过程研究国家安全基础理论研究现代分析科学发展前沿FundamentalandApplicationOriented技术发展ProblemOrientedGLPLab现场实验室便携式分析仪器集成系统发展创新仪器食品安全和毒品等２仪器分析的产生什么是仪器分析？

一般的说，仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础。仪器分析的产生是科学技术发展的需要、必然，也是科学技术发展的结晶。生产科学技术理论对象（问题）技术３仪器分析的特点３.１灵敏度高,检出限低3.２分析速度快，效率高，可以一次分析样品中多种元素信息；3.３选择性好；3.4准确度相对较低５％，相对误差较大3.5一般仪器价格较贵，维修使用成本较高800MHzNMR~120万美元。表1各种仪器分析方法的灵敏度4仪器分析的历史发展概况仪器分析的三次巨大变革4.1第一次变革4.1.116世纪分析天平的发明,分析化学具有了科学的内涵；4.1.220世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成分析化学的理论基础。分析化学由一门操作技术变成一门科学；

特点：20世纪40年代前，化学分析占主导地位，仪器分析种类少和精度低；

20世纪40年代后，仪器分析的大发展时期。

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，发展到以仪器分析为主的现代分析化学；特点：化学分析与仪器分析并重,仪器分析自动化程度低；

（1）BlochF和PurcellEM；建立了核磁共振测定方法；诺贝尔化学奖1952年；（2）MartinAJP和SyngeRLM；建立了气相色谱分析法；诺贝尔化学奖1952年；（3）HeyrovskyJ，建立极谱分析法，诺贝尔化学奖1959年4.2第二次巨大变革4.3第三次变革从20世纪70年代末至今特点：分析仪器的智能化，加快了数据处理的速度，即高效率、微观化、微量化和自动化是现代分析化学的特色。目前高水平、高尖端的实验研究结果均是建立在高精度的仪器分析方法的基础上的。据日本《读卖新闻》2003年8月１９日报道，文部科学省申请１亿美元的政府预算，开发世界尖端的分析计算测量仪器，以促使更多诺贝尔奖级的科研成果诞生。日本文部科学省通过专家研讨机构，选定了对尖端分析计算测量仪器要求高、有望出现重大科研成果的三个领域，分别是：生命科学，纳米技术、材料和信息通信，以及环境科技。仪器分析应用领域社会：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（污染实时检测）、法庭化学（DNA技术，物证）化学：新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；生命科学：DNA测序；活体检测；环境科学：环境监测；污染物分析；材料科学：新材料，结构与性能；药物：天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；外层空间探索：微型、高效、自动、智能化仪器研制。恐怖袭击不法污染排放室内装修污染，食品安全情况。。。。据监测，20日7时，在吉林界内的第二松花江汇入我省界第一个监测断面即肇源断面开始检出苯超标，表明污染带前锋已达我省。20日16时肇源断面硝基苯也开始超标，21日9时，硝基苯超标29.1倍，较高浓度污染带约80公里，流经持续时间为40小时左右。另据松辽委21日函报，19日21时污染团进入省界缓冲区，苯超标2.5倍，硝基苯超标103.6倍。目前污染带已通过肇源断面，正在向下游移动。据最新监测结果报告，距四方台哈尔滨市取水口73公里的三家子断面，23日4时监测硝基苯超标28.56倍。

突发污染海洋污染与赤潮建莲甘草丹参枸杞苏丹红I（SudanI）的化学名称为1-苯基偶氮-2-萘酚(1-phenylazo-2-naphthalenol)，分子结构式为C6H5=NC10H6OH，分子量248.28；苏丹红II（SudanII）化学名称为1-[(2,4-二甲基苯)偶氮]-2-萘酚(1-[(2,4-dimethylphenyl)azo]-2-naphthalenol)；苏丹红III（SudanIII）化学名称为1-{[4-(苯基偶氮)苯基]偶氮}-2-萘酚(1-{[4-(phenylazo)phenyl]azo]-2-naphthalenol)；苏丹红IV（SudanIV）化学名称1-{{2-甲基-4-[(2-甲基苯)偶氮]苯基}偶氮}-2-萘酚(1-{{2-methyl-4-[(2-methylphenyl)azo]phenyl}azo]-2-naphthalenol)。海洋浮标与微型实验室原位、在线、实时、多维、微区天、空、面、底立体检测原位在线无人值守战争与战场现场快速测试体液、单细胞分析5仪器分析发展趋势展望

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线、非侵入、非损坏、原位、实时、多维分析仪器。

5.1分析仪器是人们感觉器官的延伸

5.2分析仪器的微型化和智能化

随着分子计算机、DNA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大大超过不带电脑的“自然人”。5.3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，大型实验室的数量将减少，但其资源（特别是其精密贵重仪器）将得到更充分的发挥。因为它可以面向全世界为所有“网民”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“网络实验室”了。5.4建立和发展虚拟仪器概念

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、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）。

5.5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、预防灾害发生等方面起着重大的作用。

没有新型DNA分析仪的进一步发展，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现有基因图谱加以利用。

2008年美籍华裔钱永健因在荧光蛋白研究领域的成果而获得诺贝尔化学奖.他的父亲钱学榘是美国波音公司的工程师,舅舅是麻省理工学院的的工程学教授,堂叔是中国导弹之父钱学森,哥哥钱永佑是神经生物学家\美国科学院院士\斯坦福大学教授.堂兄钱永刚是中国解放军某研究所高级工程师,上海交通大学兼职教授.钱永健1952年出生,后进入哈佛大学学习,20岁获得化学和物理学士学位并前往剑桥大学深造,1977年获得生理学博士学位.1981年到加州大学伯克利分校任教授.目前他将实验室搬至加州大学圣地亚哥分校,任药理学教授和化学与生物化学教授.钱永健利用其在化学与生物学方面的天分找到了让绿色荧光蛋白更亮更持久发光的办法.它所发出的荧光就象一盏明灯,帮助研究人员发现生命体在分子层面和细胞层面的诸多反应.第二节仪器分析方法的类型仪器分析电化学分析法光分析法色谱分析法热分析法分析仪器联用技术质谱分析法1光学分析法光分析法原子吸收法红外法原子发射法核磁法荧光法紫外可见法分子光谱原子光谱光学分析法

某能量作用于待测物质后测定其产生的辐射讯号或引起的某些变化的分析方法。1.非光谱法--指那些不以光的波长为特征、讯号，仅通过测量电磁辐射的某些基本性质（反射、折射等）的变化的分析方法。如：干涉法、折射法、散射法、旋光法、衍射法等。2.光谱法--以光的吸收、发射和拉曼散射等作用建立起来的光分析法。通过检测光谱的波长和强度来进行分析。如：AAS,AES,AFS,UVS,IR,NMR等。2.电分析化学方法电化学分析法电位分析法电解分析法电泳分析法库仑分析法极谱与伏安分析法电导分析法

根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方法.3.色谱分析法色谱分析法气相色谱法薄层色谱法液相色谱法激光色谱法电色谱法超临界色谱法根据混合物各组分在互不相溶的两相（固定相、流动相）中的吸附能力，分配系数或其亲和作用性能的差异来进行分离和测定的方法。4.其它仪器分析方法

①质谱，②热分析，③放射分析其他分析法质谱分析法联用技术热分析法放射分析分析化学化学分析仪器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳紫外、红外、核磁、质谱第三节分析仪器信号发生器：产生可以反映待测物存在及浓度的信号装置，多半为离子或化合物自身。检测器：光电转换器电位计信号处理：运算放大输出：记录仪、计算机1分析仪器的基本结构单元我院目前装备的部分分析仪器雅典奥运会兴奋剂检测中心中国兴奋剂检测中心拥有符合国际奥委会要求的现代化检测仪器设备，曾被确定为2000年悉尼奥运会的备用实验室，