Ch1仪器分析导论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章 仪器分析导论,1.1,分析化学与仪器分析,1.2,仪器分析的特点,1.3,仪器分析的分类,1.4,仪器分析的应用,1.5,仪器分析的发展趋势,1,1.1,分析化学与仪器分析,分析化学是化学学科的重要分支。,定义：人们研究物质的,组成,、,含量,和,结构信息,的科学。,定性、定量、结构分析,2,3,6,7,John B.Fenn,Koichi Tanaka,Kurt Wthrich,奖项,:2002,年诺贝尔化学奖 成就,:,表彰他们在生物大分子研究领域的贡献,简介：,2002,年诺贝尔化学奖授予了三位在生物大分子研究领域作出突出贡献的科学家,:,美国科学家约翰,芬恩,日本科学家田中耕一以及瑞士科学家库尔特,维特里希,以表彰他们创造性地应用物理化学分析法对生物大分子进行结构分析测定的研究。其中芬恩和田中发明了“对生物大分子进行确认和结构分析方法”和“对生物大分子的质谱法”,维特里希则是开创了“利用核磁共振测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。,8,分析化学,=,化学分析,+,仪器分析,analytical chemistry C,hemical Analysis,Instrumental Analysis,分析化学根据分析方法可分为：,9,1.化学分析,基于化学反应而建立起来的一类分析方法。,如酸、碱滴定法、络合法、氧化还原法、重量法。,这些方法只需天平、容量等等简单仪器。,10,红外光谱仪,以测量物质的,物理性质或物理化学性质,为基础的、需要特殊的仪器，对待测物质进行定性、定量及结构分析的一类分析方法，又称为物理和物理化学分析法。,如光谱、色谱、质谱、电位和电解等分析方法。,2,.,仪器,分析,11,等离子发射光谱,物理分析法,：,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：光的性质光谱分析等。,物理化学分析法,：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。如电位变化,电位分析法等。,12,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,光谱分析,色谱分析,其它分析,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、发光,气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳,核磁、质谱,5/18/2025,重点与辅助,两者相辅相成，相互依存,仪器分析与化学分析的区别不是绝对的，仪器分析是在化学分析基础上的发展。仪器分析方法的原理，涉及到有关化学分析的基本理论；不少仪器分析方法，还必须与试样处理、分离及掩蔽等化学分析手段相结合，才能完成分析的全过程。,仪器分析有时还需要采用化学富集的方法提高灵敏度；,仪器分析与化学分析关系,14,1.2,仪器分析的特点,灵敏度,高,选择性,高,准确度,高,操作简便，分析速度,快,，易于实现自动化,样品用量,少,价格一般来说比较昂贵,15,二、仪器分析的特点,灵敏度高,效率高,可以一次分析样品中多种元素信息；,选择性好,满足特殊要求,结构分析如,UV,吸光度,形态和价态分析铝添加剂各种成分分析,表面与无损分析,文物的分析,13,C,中子活化分析,金首饰中含金量分析,X-rays,荧光分析,遥控和自动分析,火星探测器中带有多种分析装置,准确度,相对较低；,一般仪器价格较贵，维修使用成本较高,800MHz NMR120,万美元。,浓度,误差,称量,体积,化学分析,mg/L,0.2g,mL,仪器分析,ppm(10,-6,)10,-9,-12,mol,10%,mg,L,16,优点是六个字：,高、快、好、少、自、广,高 灵敏度高(可测痕量物质)；相对灵敏度(相对含量)10,-10,%，即,PPm,、,PPb,、,PPt,；绝对灵敏度(物质的质量)10,-12,g,快 分析速度快，几秒钟可完成一次分析,好 选择性好，可不经分离而直接测定能进行无损分析,少 试样用量少，,l,、,g,级,自 自动化程度高.可以进行在线分析，易于自动化和智能化,广 应用广泛，涉及各个领域,不足：,贵、低,仪器昂贵、难以维护、需要专门人员；,准确度不够高，相对误差通常在百分之几左右，虽然可满足低含量组分分析，但对常量分析，难以实现滴定分析法、重量分析法所具有的高准确度。,仪器分析的特点,17,1.3 仪器分析,的分类,1,定性分析,：,样品中各组分含,何种元素，何种官能团,。在定性分析方面，侧重于对有机物的结构进行鉴定与表征。,2,定量分析,：测定样品中,各种组分的含量,。在定量分析方面，侧重对复杂化合物的快速分离和实现高灵敏度的成分分析。,3,结构分析,：,形态分析，立体结构，表面结构，结构与活性等,。仪器分析特别适合在科学研究中发现和研究新物质。使某些用常规分析方法无法实现或需要几年时间才能完成的研究工作缩短到几天或几小时。,1.,按分析任务分类,18,2.,按分析对象分类,(1),无机分析,(2),有机分析,(3),生物分析,(4),药物分析,19,3.,按数量级分类,常量，微量，痕量（,10,-6,），超痕量（,10,-9,10,-12,）,克,毫克,微克,纳克,皮克,飞克,10,-3,10,-6,10,-9,10,-12,10,-15,ppm,ppb,ppt,g,mg,g,ng,pg,fg,分为常量、微量、痕量和超痕量分析。,20,4,按仪器分析方法,仪器分析,电分析化学法,光学分析法,分离分析法,热分析法,分析仪器联用技术,质谱分析法,21,1.2.1,光学分析方法,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,22,1.2.2,电分析化学方法,电分析化学法,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,23,1.2.3,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,24,质谱，热分析，放射分析,1.2.4,其他仪器分析方法,25,根据用以测量的,物质性质,，仪器分析方法主要分为以下几类,:,26,27,质谱仪,28,岛津,GC-2010,29,HP-1100,液相色谱仪,30,X,射线荧光仪,31,UV-vis,光谱仪,32,日立,F-4500,荧光光谱仪,33,扫描俄歇微探针,34,1.4,仪器分析的应用,社会方面,生命科学,化学方面,仪器分析,材料科学,环境科学,药物,35,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。,36,1.,仪器分析的三次巨大变革,第一次变革,:20,世纪初,分析天平的发明,借助于物理化学溶液溶液理论的发展（四大平衡的建立）,第二次变革,:20,世纪,40,年代以后,物理电子的发展,各种仪器分析方法相继建立,.,第三次变革,:,现在现代科学技术和生产的发展,计算机的使用,尤其微型计算的发展，给仪器分析带来全新的革命。,1.5,仪器分析的发展趋势,37,20世纪40,50年代兴起的材料科学，60,70年代发展起来的环境科学都促进了分析化学学科的发展。,80年代以来，生命科学的发展也促进分析化学一次巨大的发展,。仪器分析是分析化学的重要组成部分，也随之不断发展，不断地更新自己，为科学技术提供更准确、更灵敏、专一、快速、简便的分析方法。,如生命科学研究的进展，需要对,多肽、蛋白质、核酸等生物大分子进行分析，对生物药物分析，对超微量生物活性物质，如单个细胞内神经传递物质的分析以及对生物活体进行分析。,38,信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展。,计算机与分析仪器的结合，出现了分析仪器的智能化，加快了数据处理的速度。它使许多以往难以完成的任务，如实验室的自动化，图谱的快速检索，复杂的数学统计可轻而易举得于完成。信息的采集和变换主要依赖于各类的传感器。这又带动仪器分析中传感器的发展，出现了光导纤维的化学传感器和各种生物传感器。,39,联用分析技术已成为当前仪器分析的重要发展方向。将几种方法结合起来，特别是分离方法（如色谱法）和检测方法（红外光谱法、质谱法、核磁共振波谱法、原子吸收光谱法等）的结合，汇集了各自的优点，弥补了各自的不足，可以更好地完成试样的分析任务。,联用分析技术：,1.气相色谱质谱法（,GCMS）,2.气相色谱质谱法质谱法（,GCMSMS）,3.气相色谱原子发射光谱法（,GCAED）,4.,液相色谱质谱法（,HPLCMS）,40,仪器分析课的学习要求,1,、掌握仪器分析方法的,基本原理、基本概念、基本方程式,及其计算、仪器的,基本结构,与各部件的,基本作用,。,2,、了解各种,方法的优、缺点,，根据对实际样品的分析，能了解仪器分析方法的基本过程、仪器的基本操作方法。,41,思考题,、仪器分析分为多少类？,、仪器分析和化学分析的异同点？,、仪器分析获得的信息有何特点？,5,、,仪器分析发展的趋势？,42,国内,1.分析化学,2.高等学校化学学报,3.光谱学与光谱分析,国外,1.,Analytical Chemistry,2.Analyst,参考书（学术期刊）,43,