儀器分析講義

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1、《儀器分析》課程教案華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院儀器分析教研室(劉曉宇)課程簡介儀器分析是食品科學(xué)與工程專業(yè)和食品安全專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，是測定物質(zhì)的化學(xué)組成、含量、狀態(tài)和進行科學(xué)研究與質(zhì)量監(jiān)控的重要手段。課程內(nèi)容既有成分分析又有結(jié)構(gòu)分析，既有無機分析又有有機分析。它是從事化學(xué)、生物、地質(zhì)、食品分析等學(xué)科工作人員的基礎(chǔ)知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能基本掌握常用儀器分析方法，初步具有應(yīng)用此類方法解決相應(yīng)問題的能力。常用儀器分析方法是：原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、紫外-可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法、核磁共振波譜法、、色譜法、質(zhì)譜法等。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對這

2、些方法的原理、儀器結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用要有基本的理解。具體的要求可歸納為：1．理解各分析方法的原理。如定性、定量分析的依據(jù)，有關(guān)的定律、公式及其應(yīng)用。2．知道有關(guān)儀器的結(jié)構(gòu)。如儀器由幾部分組成，有哪些重要部件，簡單工作過程。3．了解各方法的特點、應(yīng)用范圍及局限性，能根據(jù)實際問題，選擇合適的方法。4．掌握各方法的分析步驟和數(shù)據(jù)處理。了解各方法對樣品的要求與樣品的處理，實驗條件的選擇，基本數(shù)據(jù)的運用，分析數(shù)據(jù)的處理。學(xué)時分配課程內(nèi)容理論學(xué)時實驗學(xué)時緒論2光譜分析導(dǎo)論2紫外-可見吸收光譜法42原子吸收光譜法42紅外吸收光譜法32色譜法：色譜分析導(dǎo)論2氣相色譜法52高效液相色

3、譜法42合計3010總計4045第一章緒論教學(xué)目的和要求本章是《儀器分析》課程的介紹。主要是讓學(xué)生了解《化學(xué)分析》與《儀器分析》的聯(lián)系與區(qū)別，儀器分析方法的分類和它的發(fā)展情況，介紹儀器定量分析方法的評價指標(biāo)。教學(xué)重點和難點1．儀器分析方法的分類2．相關(guān)系數(shù)、檢出限授課方式本章為理論課，共0.5學(xué)時，采用多媒體課件教學(xué)，在多媒體教室講授。并采用回顧儀器分析的發(fā)展歷史的方法來激發(fā)學(xué)生的興趣。授課主要內(nèi)容第一節(jié)儀器分析簡介一、儀器分析和化學(xué)分析分析化學(xué)(analyticalchemistry)是研究物質(zhì)化學(xué)組成的測量和表征的科學(xué)。主要任務(wù)是鑒定物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和

4、測量有關(guān)組分的含量。是研究物質(zhì)及其變化的重要方法。?化學(xué)分析：以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法。?儀器分析（物理物化分析）：以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)(光、電、熱、磁等)為基礎(chǔ)的分析方法這類分析方法一般要依靠儀器來完成，故習(xí)慣上稱為儀器分析。二、儀器分析方法的分類（一）光學(xué)分析法(spectroscopicanalysis)以物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（吸收，發(fā)射，散射，衍射）為基礎(chǔ)的儀器分析方法。包括原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、紫外-可見吸收光譜法、紅外光譜法、核磁共振波譜法等。(二)電分析(electricalanalysis)：電流分析，電位分析，電導(dǎo)分析，電重

5、量分析,庫侖法，伏安法。（三）色譜分析(chromatographyanalysis)：氣相色譜法，液相色譜法（四）其它儀器分析方法(otheranalysis)：1.質(zhì)譜法2.熱分析法包括熱重法、差熱分析法、示差掃描量熱法等。3.電子顯微鏡，超速離心機，放射性技術(shù)等。三、儀器分析的特點多學(xué)科交叉(1)儀器分析法具有很強的檢測能力絕對檢出限可達微克、納克、皮克、甚至飛克數(shù)量級。45(1)儀器分析法的取樣量較少?？捎糜谖⒘糠治觯?.1~10mg或0.01~1mL)和超微量分析（<0.1mg或<0.01mL)(2)儀器分析具有很高的分析效率(3)儀器分析法具有更廣

6、泛的用途可用于成分分析，價態(tài)、狀態(tài)及結(jié)構(gòu)分析，在線分析等。而化學(xué)分析一般只能用于離線的成分分析。(4)儀器分析的儀器設(shè)備比較復(fù)雜，價格比較昂貴。四、儀器分析在生產(chǎn)實踐及科學(xué)研究中的作用1.應(yīng)用于傳統(tǒng)領(lǐng)域：醫(yī)藥、食品、商檢、公安、國防、材料、能源、環(huán)保等2.應(yīng)用于前沿領(lǐng)域例：遺傳研究儀器確定DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)生命科學(xué)研究利用核磁共振、質(zhì)譜確定蛋白質(zhì)等大分子結(jié)構(gòu)五、儀器分析的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢發(fā)展歷史：第一階段：起始于20世紀初，這正是分析化學(xué)的第一次變革時期。第二階段：20世紀40年代后，物理學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展，促進了各種儀器分析方法的迅速建立，儀器分析成為分析化學(xué)

7、中的重要支柱。并形成了第二次變革。第三階段：20世紀70年代后，是儀器分析日新月異發(fā)展的時期。也是分析化學(xué)的第三次變革時期。發(fā)展趨勢：1.計算機技術(shù)在儀器分析中更廣泛地應(yīng)用，分析儀器實現(xiàn)了自動化。452.不同儀器分析方法聯(lián)用，提高了儀器分析的功能。3.新型儀器更加微型化，智能化。落地式—臺式—移動式—便攜式—手提式—Lab-on-a-Chip(芯片實驗室)第一節(jié)定量分析方法的評價指標(biāo)a)?靈敏度：物質(zhì)單位濃度或單位質(zhì)量的變化引起響應(yīng)信號值變化的程度，稱為方法的靈敏度，用S表示。?精密度：是指使用同一方法，對同一試樣進行多次測定所得測定結(jié)果的一致程度。精密度用測

8、定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差s或相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(sr