分析化学课件：第0章绪论2014

1、分 析 化 学,中国地质大学（武汉）材料与化学学院,Analytical Chemistry,教 材,分析化学 张云编著 同济大学出版社 2003 年,教 材,分析化学实验 李季 邱海鸥 赵中一 华中科技大学出版社 2008 年,分析化学 （第五版 上册） 武汉大学主编 高等教育出版社 2007 年,参 考 书,分析化学 （第五版） 华东理工大学化学系 四川大学化工学院 高等教育出版社 2003 年,参 考 书,分析化学习题详解 赵中一 王志花 郑洪涛 华中科技大学出版社 2006 年,分析化学辅导与习题详解 赵中一 邱海鸥 华中科技大学出版社 2008 年,参 考 书,分析化学 （第五版 下

2、册） 武汉大学主编 高等教育出版社 2007 年,参 考 书,参 考 书,兰氏化学手册 分析化学手册 化验员读本,手册、丛书,学时：理论 28 学时，实验 20 学时 成绩评定：考试 70%，平时+实验 30% 实验内容： 酸碱滴定法测定混合碱中各组分的含量 天然水硬度的测定（络合滴定法） 水中化学需氧量（COD）的测定（氧化还原滴定法） 邻二氮菲分光光度法测定水样中微量铁 原子吸收光谱法测定水中的金属元素 实验地点： 化学楼 408-409、411-412,课程安排,绪 论,Introduction toAnalytical Chemistry,从环境污染讲起,日益严重的环境污染 水体污染（

3、图片来自于网络，下同）,氮、磷、重金属、有机物、微生物 GB/T 5750-2006 生活饮用水标准检验方法,从环境污染讲起,日益严重的环境污染 大气污染,氮氧化物、温室气体、PM 10、PM 2.5 GB 3095-2012 环境空气质量标准,从环境污染讲起,日益严重的环境污染 土壤污染,重金属、化肥、农药、固体废物 GB 15618-1995 土壤环境质量标准 （2009修订稿）,化学与分析化学 分析化学的任务与作用 分析方法的分类 分析化学发展简史 分析化学课程特点,绪论目录,1. 化学与分析化学,化学是研究物质的组成、结构、性质及其相互变化的一门基础科学，是现代的中心科学之一。 分析化

4、学是化学学科的重要分支，是人们获得物质化学组成、结构和信息的科学，即表征与测量的科学。 分析化学在化学中的重要作用，充分体现在化学发展史中。“人类有科技就有化学，化学从分析化学开始。”,“考质求数之学，乃格物之大端，而为化学之极也”,分析化学有悠久的历史，它曾是化学的开路先锋，它对元素的发现，原子量的确定，倍比定律、定组成定律、质量作用定律等化学基本定律的建立，都曾起过重要作用。 如：原子量的测定与研究在化学史上有重要的作用，没有一个问题的研究象原子量的测定研究那样持久。 如：只有掌握了 X 射线衍射技术之后，人们对固体中的分子（或原子）的排列规律才有了清楚的认识。,1. 化学与分析化学,化学

5、是中心科学之一 分析化学是科学技术的眼睛,化学与分析化学 分析化学的任务与作用 分析方法的分类 分析化学发展简史 分析化学课程特点,绪论目录,分析化学是人们获得物质化学组成和结构信息的科学，是化学学科的一个重要分支。它对于生命科学、材料科学、环境科学和能源科学等都是必不可少的，是进行科学研究的基础。 广义的分析化学包括分子识别和序列测定、结构分析、形貌分析和粒度分析和物质成像等。 分析化学的地位已上升到前所未有的高度。,绪论目录,分析化学基本任务,是什么,？,有多少,什么样,定性分析,定量分析,结构分析,分析化学的基本任务,如 C2H6O 可能是乙醚，也可能是乙醇，要进行功能团分析。 又如二氯

6、四胺合铬配合物是顺式，还是反式？,？,？,分析化学的作用,国务院学位委员会与教育部合编的学科专业简介中指出，“分析化学不仅给各个科学领域和生产部门提供的新检测方法，直接为国民经济、国防建设及社会生活的众多领域（如医疗卫生及环境保护）服务，而且影响着社会财富的创造、人类生存和政策决策等重大社会问题的解决，其发展是衡量国家科学技术水平的重要标志之一”。,分析化学的作用,当代科学领域的四大理论,人类起源和演化,生命,地球,天体,人类社会面临的“五大危机,解决这些问题都与分析化学的研究有关,毒奶粉事件,奶粉中添加了三聚氰胺,三聚氰胺的物理性质,溶于热水，微溶于冷水，不溶于醚、苯和四氯化碳，可溶于甲醇、

7、乙酸、热乙二醇、甘油等。,纯白色单斜棱晶体，无味，密度 1.573gcm-3（16），常压熔点 354。,三聚氰胺有毒,三聚氰胺（Melamine），分子式 C3N6H6，系统命名为 2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪，俗称蜜胺。一种低毒的化工原料，是不允许添加到食品中的。,三聚氰胺分子结构,三聚氰胺结石,三聚氰胺含氮量很高,三聚氰胺含氮量为66.6%，是牛奶的151倍，是奶粉的23倍。,三聚氰胺充当蛋白质的可能性,三聚氰胺含氮量高，66.7%,“凯氏定氮法”估算蛋白质含量,导致“所测蛋白质含量偏高”的假象,由劣变“优”,分析方法的缺陷,测定总氮的方法: 由Kieldhl于1833年提出，现

8、发展为常量、微量、自动定氮仪法，半微量法及改良凯氏法。,农夫山泉饮料“砷超标事件”,2009年11月，海南省海口市工商局查出农夫山泉某次批次果汁及饮料总砷含量超标。 农夫山泉和统一饮料样品到不同检测机构送检，均被检测为合格。后经送检中国检验检疫科学研究院综合检测中心，经复检却是合格的。 2010年1月海南省工商局调查组，公布的调查结果中显示，分析结果错误。 原因：检测设备老化失灵、人员操作不当、标准曲线误差大引起初检结果有误。,二恶英事件,1999年比利时布鲁塞尔发生的饲料二恶英污染中毒事件引起全球消费者的恐慌，导致比利时内阁被迫集体辞职。,前乌克兰总统尤先科中毒,人体暴露到二恶英中的允许值为

9、: 0.000000000001 g/kg day （110-12 g/kg day） 急性皮肤毒性为LD50 1-100 g/kg, 比DDT(滴滴涕 )毒2万倍,剧毒的二恶英DIOXINs,DIOXIN家族,苯环,p-Dioxin,二苯并对二恶英（DD）,2，3，7，8 - TCDD,一个DD最多可以结合8个氯原子，而根据氯原子结合的位置，可以有75种结合方式的排列组合。即DD可以有75个家庭成员！,多氯二苯并呋喃（PCDF）,此外，尚有类似物等，据统计共有210种毒物，所谓二恶英是指这210种毒物。但是目前限于条件，只检测其中17种毒性最高的二恶英类化合物。,DIOXIN家族,民事、刑事

10、侦探,1E+0,1E+1,1E+2,1E+3,1E+4,1E+5,1E+6,1E+7,1E+8,B,C,Na,Mg,Al,S,K,Ca,Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Zr,Rh,Ag,Cd,Hf,W,Pb,分析化学的应用,生命科学 DNA测序、细胞分析、蛋白质组学分析 药物分析 发现新药、药物安全性、药效研究 临床分析 诊断，药物使用 环境分析 大气污染、水污染、土壤污染 污染的治理SO2的吸收、重金属污染的治理 化妆品安全 质量、毒副作用 食品分析 质量控制，添加剂、违禁药物 工农牧业生产产品质检，化肥农药 材料分析 质量、性能、结构 过程分析 生产自动化 体育运动分析 兴

11、奋剂检测、滥用药物 法庭分析 刑侦、证据 and more ,化学与分析化学 分析化学的任务与作用 分析方法的分类 分析化学发展简史 分析化学课程特点,绪论目录,3. 分析方法的分类,根据分析任务、分析对象、测定原理和具体要求的不同，分析方法的类型很多，,根据试样用量分类,常量分析,微量分析,半微量分析,超微量分析, 0.1g , 10mL 0.01-0.1g , 1-10mL 0.1-10mg , 0.01-1mL 0.1 mg , 0.01mL,3. 分析方法的分类,根据产物的质量确定被测物的含量。,依据已知浓度的标准溶液与被测物间的化学计量关系确定被测物的含量,根据物质的光 学性质所建立

12、 的分析方法,根据物质的电 化学性质建立 的分析方法,一种高效的把分离和分析结合在一起的分析方法,其他方法,3. 分析方法的分类,能够提供有关试样的信息 所提供的信息包括成分、含量、状态和结构等。 从广义上讲，分析仪器的作用是把通常不能被人直接检测和理解的信号转变成可以被人检测和理解的形式。 我们可以认为分析仪器是被研究体系和科学工作者之间的通讯器件。,分析仪器的基本设计,不同的分析方法对应不同的分析仪器.不同的分析仪器,不管它们的复杂程度如何，一般都可以分为四个基本部分。,分析仪器结构方框图,分析仪器的基本设计,分析化学过程,Survey results for the partition

13、of time that analytical chemists spend on sample analysis.,分析化学过程,化学与分析化学 分析化学的任务与作用 分析方法的分类 分析化学发展简史 分析化学课程特点,绪论目录,分析化学定义的发展变化,19 世纪：“分析化学是鉴定各种物质和测定其成分的技术”F. W. Ostwald，1894 20 世纪 50-60 年代:“分析化学是研究物质的组成的测定方法和有关原理的一门科学” 。 20 世纪 90 年代：结构分析是分析化学中重要部分。我国自然科学基金委报告中称“分析化学是人们获得物质化学组成和结构信息的科学”。欧洲化学协会联合会认为“

14、分析化学是一个发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得物质在特定时间和空间有关组成和性质信息的科学分支”。,分析化学定义的发展变化,目前人们的共识是：分析化学是通过化学测量提供物质信息的科学。即要提供有效的、具有统计意义的信息，并参与决策。 分析化学：不仅要解决量的问题，而且要解决结构问题；不仅要解决静态物质的成分问题，而且要解决瞬时变化的暂态分布。它已从单纯提供数据上上升为解决问题和新理论建立的参与者。因此沿用“分析化学”名词与当前科学发展不相应。 它既有独特的理论体系，又是一门实践性非常强的学科，故有的专家和学会将分析称为“分析科学与分析技术” 。 Analytical Science,分析

15、化学学科发展的三次变革,二十世纪初，由于分析化学基础理论，特别是物理化学的基本概念的建立，分析化学从一种技艺发展成为一门科学。 第二次： 二次世界大战前后，物理学和电子学的发展，促进了各种仪器分析方法的蓬勃发展。 第三次：生命科学、环境科学、新材料科学等发展的要求，生物学、信息科学、计算机技术的引入，使分析化学进入了一个崭新的境界。,第一次,第二次,第三次,21世纪的分析化学,现代分析化学把化学与数学、物理学、计算机科学、生命科学等结合起来，发展为一门多学科性的综合科学。 现代分析化学的内涵大大扩充了，早已不限于元素的定性和定量分析，包括一级结构序列的分析，高级结构的测定，形貌分析，手性分析，

16、构型、构象分析，单原子和单分子分析，物质的成像等。 计算化学与分析化学交叉的化学计量学非常重要，可以优化处理分析数据，大幅度提高分析化学的精确度。,分析化学主要发展趋势,发展趋势和热点,如提高灵敏度、提高信噪比是提高一切分析方法的重要关键之一。迅速发展的痕量与超痕量分析中要求达到 ng/g, pg/g, fg/g, ag/g，甚至 zg/g 级。 扩展时空多维信息：如结构表征和测定，非平衡、不稳定和瞬态物种及高速化学产物的表征和测定，化学计量学在分析化学中的应用。,表示痕量的词头：Nano- 10-9，pico- 10-12，femto- 10-15，atto- 10-18，zepto- 10

17、-21，yocto- 10-24.,以前认为化学的核心是合成化学，现在认为化学的核心任务应该有二个：合成化学与广义的分析化学。 广义的分析化学包括分子识别和序列测定、结构分析、形貌分析。粒度分析和物质成像等，分析化学的地位已上升到前所未有的高度。 20 世纪最伟大的科学工程之一，广为宣传的 “人类基因计划”，实质上是 “人类基因的化学测序计划”。, 徐光宪,化学与分析化学 分析化学的任务与作用 分析方法的分类 分析化学发展简史 分析化学课程特点,绪论目录,5. 分析化学课程特点,分析化学是人们用以解剖和认识自然的重要手段，分析化学课不仅传授有关的知识，还是一门培养学生运用化学观点来分析和处理问题能力的课程。 分析化学的研究方法与严谨的实验技能使学生建立起严格的“量”的概念。分析化学课程的教学不仅传授分析化学的基本原理和分析方法，更重要的是培养学生从事理论研究和实际工作的能力及严谨的科学作风。,如何学习分析化学,培养应用知识解决问题的能力。