教学大纲 仪器分析教材-南京大学.doc

教学大纲

《仪器分析》教学大纲
（第四次修订）
南京大学化学化工学院仪器分析课小组
2002年2月
一、教学大纲的说明
   根据86年教委颁发的综合大学化学专业仪器分析教学大纲、我院教学改革实践及本课程多年来的教学实践，重新修订成本课程较详细的教学大纲，使它不再是简单的教材章节内容的罗列，而能对教和学都具有指导意义。
    这次大纲的变动与充实体现在以下几方面：
1． 随着滴定分析法并入《大学化学》课程，将原化学分析中分离方法等内容并入仪器分析之中。这样做的最突出优点是：使学生在学习和理解各种滴定分析和仪器分析方法的优缺点及适用性之后，对分离方法选择的考虑更全面，更有针对性，更易于优化。
2． 近年来毛细管电泳在生物分子的研究领域中发展较快，在新教材体系中单独增加为一章。
3． 光学分析部分导论及原子发射光谱两章中增加新型检测器及其相关仪器的介绍。
4． 增加“分子发光光谱法”一章。
5． 增加“激光拉曼光谱法”一章。
6． 增加“复杂体系的综合分析”一章，使学生了解到复杂样品的剖析在分析化学中的重要地位，样品预处理和分离技术，以及复杂物质剖析方法和代表性复杂体系的分析示例等内容。
7． 随着仪器分析技术的发展，有关各种表面分析的仪器逐渐增多，且在我校科研中已发挥了重要作用，成为一种不可缺少的手段。因此增加了有关表面分析的主要仪器方法的内容。
8.　学时也作了相应的增加，以加强仪器分析在整个化学教学中的地位，并对各章节学时也作了相对调整，以适应改革开放形势的需要。外系课按学时、内容作适当调整。
二、教学目的
    仪器分析是表征和测定物质的化学组成、状态、结构和进行化学研究的重要手段；它是培养化学学科专业人材所必需的基础课。通过教学激励学生 学好仪器分析的热情，培养学生的科学态度和辩证唯物主义观点；要使学生牢固掌握重要仪器分析方法的原理、技术、优缺点以及重要应用；要在加强基础理论知识和基本技能训练的同时，重视培养学生应用仪器分析原理和技术分析问题和解决实际问题的能力。
 三、教学要求和建议
    1．仪器分析内容极其广泛，它既是分析测试方法，又是化学研究必不可少的手段，因此应兼顾成分分析和结构分析，无机分析和有机分析。教师在应用举例时应注重有机和生物样品分析的实例，并应密切联系生产、科研实际、向学生介绍新技术、新方法。
    2．仪器分析方法已发展至数十种，但从国情出发，使学生牢固掌握常用仪器分析方法，以及重要分离技术和分析结果的正确表示。对其他仪器分析方法，教师可根据教学对象（本院不同系科、外系、强化部以及大专等）以及学时许可情况，给以不同程度的介绍。
    3．本课程教学内容多，各种教学对象的教学时数不一，因此应根据少而精原则，突出重点，兼顾一般，防止偏多、偏杂、偏深等倾向。
    4．教师对先行课和后续课相关的理论与知识，应预先了解它们的深度和广度，以便得当处理它们与本课程内容的关系。
    5．必须对各章节的重点、难点，精心组织教学。
    6．讲授、自学及讨论时间的比例可根据不同教学对象及学时情况，合理掌握，要努力达到减轻课内强化课外，以培养学生自学和综合运用知识的能力，充分发挥他们的积极性和主动性。可鼓励、组织学生写综合读书报告。对布置学生的课外学习应有要求、指导和检查。
    7．加强直观教学，充分利用实物、模型、幻灯、录像、计算机辅助多媒体教学等手段，以期增强教学效果。
    8．请有关教授、专家给学生作学科前沿讲座，以开拓学生知识面，提高学习仪器分析兴趣。
    9．由于教学与实验不能同步带来的问题，教师可根据不同教学对象及实验安排不同步的程度，积极考虑和采取尽可能的弥补办法。
    10．建议教师在期末时，听取学生对本课程教学及建设的意见，以期努力改进，不断提高教学质量，把本课程建设成为在全国具有影响的课程。
    四、本大纲适用范围和学时分配
本大纲适用于化学化工学院各专业、强化部、环科系和生化系学习仪器分析的本科学生。化学化工学院学时为72。
学时分配表
章节
内 容
学 时 数
1
绪 论
2
2
电化学分析概论
2
3
电位分析法
4
4
电重量分析和库仑分析法
3
5
伏安法和极谱分析法
4
6
色谱分析导论
4
7
气相色谱法
4
8
高效液相色谱法及超临界流体色谱法
4
9
毛细管电泳
2
10
光学分析法导论
2
11
原子发射光谱法
3
12
原子吸收光谱
4
13
紫外－可见吸收光谱法
4
14
分子发光光谱法
2
15
红外吸收光谱法
4
16
激光拉曼光谱法
2
17
核磁共振波谱法
5
18
质谱法
4
19
X射线光谱法
1
20
表面分析法
1
21
其他仪器分析方法
1
22
复杂体系的综合分析
4

习题课和前沿讲座
6

合 计
72
五、教学内容及教学提示
第一章  绪论
    仪器分析的内容、分类、特点、应用范围及在生产和科学研究中的地位、作用以及发展趋势。
第二章  电化学分析概论
    原电池与电解池，能斯特方程，标准电极电位及条件电位，电极类型，法拉第定律及受扩散控制的电解电流。
第三章  电位分析法
    电极电位与浓度的关系，玻璃电极响应机理，pH值测定方法，离子选择电极种类及其特性参数，定量方法，离子计，电位滴定法，应用。
    教学法建议：注意利用比较的方法，如伏特计与离子计，三种分析技术之间；电位法与电位滴定法；膜电位与选择电极电位。
第四章  电重量分析和库仑分析法
    分解电压与超电压，离子析出次序及完全程度，恒电流和恒电位电解及其装置，法拉第定律，恒电位库仑分析及库仑计，恒电流库仑滴定及终点指示方法。库仑分析特点及应用。
    教学法建议：通过恒电位及恒电流库仑法的全面比较来加深学生的理解。
第五章  伏安法和极谱分析法
    伏安法和极谱法，极谱装置，电极及电解条件的特殊性，极谱波的形成，极谱波方程式，扩散电流及干扰电流，定量方法，单扫描极谱法，循环伏安法，溶出伏安法，脉冲极谱法等近代方法简介。
    教学法建议：可以先详细推导综合波方程式，然后引入特殊条件，即可得还原波与氧化波方程式。将经典极谱、单扫描极谱及脉冲极谱法三者进行比较，加深理解。极谱分析的用途可最后由教师总结或由学生讨论、写综合报告来解决。增加有机物极谱的实例。
第六、七和八章  色谱分析导论、气相色谱法和高效液相色谱法及超临界流体色谱法
    色谱法分类。塔板理论，速率理论，分离度及基本分离方程。气相色谱固定相，气相色谱仪，定性分析法，定量分析法，高效液相色谱法特点，高效液相色谱仪，高效液相色谱法。各种分离方式。
　　教学法建议：讲清色谱分离的热力学因素和动力学因素是关键，可通过对不同色谱分离结果进行讨论。讲解HPLC时，与GC进行比较，既容易理解，又节省学时。
第九章  毛细管电泳
电泳基本原理，电渗流产生原理，影响分离的因素，胶束电动毛细管色谱原理。
　　教学法建议：影响毛细管电泳柱效的许多因素类似于色谱，可以将色谱
有关概念与之比较，既容易理解，又省时间。
建议这部分可聘请专家作学术报告开拓学生视野。
第十章  光学分析导论
    电磁辐射基本特征，光与物质的作用方式，光学方法分类，光谱法仪器的组成。
    教学法建议：在此向学生介绍仪器部件时，着重于共性，而个性则在有关章节中强调。
第十一章  原子发射光谱法
    原子光谱的产生，光谱特性与原子结构，光源，单色器，检测器，定性及定量方法。
    教学法建议：定性及定量分析步骤多，可通过观看录像或实验来巩固。这里介绍光谱仪强调个性。
第十二章  原子吸收光谱法
    吸收定律，峰值吸收系数及其测量，定量方法，原子吸收光谱仪，干扰及消除方法，原子吸收光谱法优缺点，原子荧光光谱法。
    教学法建议：讲清比耳定律在采用连续光源情况下不再适用，从而寻找克服办法，直到引出锐线光源。谱线变宽因素及抑制方法可由教师比较总结。也可以由学生总结（讨论，写读书报告）。
第十三章  紫外—可见吸收光谱法
    紫外一可见吸收光谱的产生机理，吸收定律，影响显色反应因素，紫外光谱与分子结构，紫外一可见分光光度计，在定性、定量及化学研究中的应用。
　　教学法建议：为加深理解，可将原子吸收光谱分析与紫外一可见吸收光谱分析进行全面比较。
第十四章  分子发光光谱法
　　分子荧光和磷光的产生，分子的去激发过程，荧光量子效率，荧光激发光谱、发射光谱，同步荧光光谱，三维荧光光谱，分子荧光光谱仪，分子荧光光谱的应用。磷光光谱法，化学发光分析原理及应用。
    教学法建议：比较荧光和磷光的产生，分子荧光分析与紫外一可见吸收光谱分析比较以及分子荧光分析与化学发光分析的比较，这可通过讨论及写综合报告来解决。
第十五章  红外吸收光谱法
    红外吸收基本原理，色散型红外分光光度计，付里叶变换红外光谱仪，光谱的特征吸收频率及其与分子结构的关系，试样的处理，图谱解析方法，定量分析。
　　教学法建议：红外光谱仪介绍时强调个性；可通过与紫外光谱法比较，
使学生加强印象。
第十六章  激光拉曼光谱法
　　拉曼散射，拉曼位移，拉曼光谱，色散型拉曼光谱仪，傅里叶变换拉曼光谱仪原理及应用。
　　教学法建议：从原理、方法、仪器上，将拉曼与红外光谱比较，总结两种光谱法的互补性。
第十七章  核磁共振波谱法
    原子核的自旋与共振，弛豫现象，核磁共振波谱仪，质子核磁共振波谱与有机化合物结构之间的关系，核磁共振图谱的解析及其应用。
    教学法建议：本章概念多，且有些容易混淆，必须抓住难点讲深讲透。
第十八章  质谱法
    质谱法原理，质谱仪主要部件，离子峰主要类型，重要有机物裂解规律，图谱解析一般规律，色一质联用，应用。
    教学法建议：在质谱法讲授完毕后，可将MS与UV、IR、NMR三大谱的特点及在结构鉴定中的地位进行复习、总结，然后利用四谱联用来进行结构鉴定的典型实例分析，从而达到全面复习和巩固的目的。
第十九、二十和二十一章  其他仪器分析方法
   根据原教委颁发大纲精神，这部分内容不是必修内容，且面向学生开放有关内容实验存在相当大的困难。因此在很短学时内只能作一般介绍。
    教学法建议：在短学时内，介绍内容多，建议教师介绍基本原理和主要应用，使学生了解某种方法能解决什么问题，开拓学生视野，防止使介绍过细、过深。也可以通过请相关专家作学术报告的方式来开拓学生思路，知道仪器分析最新发展。也可通过参观有关大型仪器作一些弥补。
第二十二章  复杂体系的综合分析
    综合分析特点，取样与样品预处理，各种分离方法，无机成分剖析，有机成分剖析，复杂体系分析举例。
    重点：
    （1）代表性样品的获取及保存；
    （2）常用溶解样品的酸、碱的性质及常用熔剂性质；
    （3）无机、有机和生物样品的分解方法；
    （4）各种分离方法的原理、特点及适用性，重点掌握以下几种，色谱、溶剂萃取及固相萃取，其它分离方法一般了解；
    （5）分离方法选择原则；
    （6）剖析的一般思路。
     难点：面对一个复杂基体的样品怎么建立比较正确、合理的分离分析思路。
    教学法建议：色谱着重介绍制备色谱的应用；介绍复杂样品剖析的一般程序时，通过全面复习和比较四大波谱的各自特长及局限性来讲解剖析手段的选择。

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