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四川理工学院分析化学精品课程. 主讲:李慎新 电话: 13890050968. 第一章 绪 论. 第一节 分析化学的任务和作用 1. 分析化学 (Analytical Chemistry) 定义 : 它是化学学科的一门重要分支,是研究获得物质化学组成,结构信息,分析方法及相关理论的科学,它所要解决的问题是确定物质中含有哪些组分,这些组分在物质中是如何存在的,以及各个组分的相对含量是多少,以及如何表征物质的化学结构。. 第一章 绪 论. 2. 分析化学的任务 (1) 鉴定物质的化学组成 (2) 测定各组分的相对含量 (3) 确定物质的化学结构.
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四川理工学院分析化学精品课程 主讲:李慎新电话:13890050968
第一章 绪 论 第一节 分析化学的任务和作用 • 1. 分析化学(Analytical Chemistry)定义: 它是化学学科的一门重要分支,是研究获得物质化学组成,结构信息,分析方法及相关理论的科学,它所要解决的问题是确定物质中含有哪些组分,这些组分在物质中是如何存在的,以及各个组分的相对含量是多少,以及如何表征物质的化学结构。
第一章 绪 论 2. 分析化学的任务 • (1)鉴定物质的化学组成 • (2)测定各组分的相对含量 • (3)确定物质的化学结构
第一章 绪 论 3. 重要作用 • ① 化学基本定律的建立方面 • 质量守恒定律; • 定比定律; • 倍比定律; • 原子论、分子论的创立; • 相对原子量的测定; • 元素周期律的建立等。
第一章 绪 论 • ② 相关学科领域方面 • 矿物学、地质学、海洋学、生物学、医药学、农业科学、天文学、考古学、环境科学、材料科学、生命科学等。
第一章 绪 论 • ③ 工农业生产方面 • 资源勘探;产品质量检测;工艺过程质量控制;商品检验和环境检测;水、土壤成分调查;农药、化肥、残留物、作物的营养诊断等。
第一章 绪 论 • 如:基因组计划、蛋白组计划等的实现 • 纳米技术的发展和应用 • 人类在分子水平上认识世界 • 生态环境保护检测和发现污染源 • 早期诊断疾病保证人类健康 • 兴奋剂的检测 • 原子量的准确测定 • 生命过程的控制
第一章 绪 论 • ④ 学校教育 • 分析化学是高等学校化学专业基础课之一。通过学习此课程,可以掌握分析化学的基本理论和测量方法,准确树立量的概念,正确进行有关的计算,培养严肃认真、实事求是的科学态度,以及严谨细致地进行科学实验的技能、技巧和创新能力。
第一章 绪 论 第二节 分析方法的分类 • 一、根据分析任务分类 (1)定性分析(qualitative analysis) (2)定量分析(quantitative analysis) (3)结构分析(structural analysis)
第一章 绪 论 二、根据分析的对象分类 • (1) 无机分析( inorganic analysis): • 无机物的分析。 • (2) 有机分析( organic analysis): • 有机物的分析。
第一章 绪 论 三、根据分析所需试样用量或被测组分含量分类 • (1) 常量分析(major analysis) • (2) 半微量分析(semimicro analysis ) • (3) 微量分析(micro analysis) • (4) 痕量分析(trace analysis)
1. 根据所用试样量分类 第一章 绪 论 1. 根据所用试样量分类
2.根据组分在试样中相对含量分类 第一章 绪 论
第一章 绪 论 3. 分析化学采用的分析方法 • 定性分析部分:采用半微量分析法 • 定量分析部分:采用常量分析法
第一章 绪 论 四、根据分析方法所用手段分类 • (1)化学分析 • ( chemical analysis ) • (2) 仪器分析 • ( instrumental analysis )
第一章 绪 论 • (1) 化学分析的基本概念 • 化学分析(chemical analysis): • 是以物质的化学反应为基础,通过已知物与待测物的化学关系,而测出未知物的含量。
第一章 绪 论 • 化学分析分为: • 化学定性分析 • 化学定量分析 • 化学定量分析又分为: • 重量分析、滴定分析 本课程主要讲授重量分析和滴定分析的内容。
第一章 绪 论 • 滴定分析法: • 是将已知浓度的标准溶液,滴加到待测物质溶液中,使两者定量完成反应,根据用去的标准溶液的准确体积和浓度即可计算出待测组分的含量。 • 化学分析法常用于常量组分的测定,即待测组分的含量一般在1%以上。 • 滴定分析法按照所利用的化学反应类型不同,可分为下列四种 :
第一章 绪 论 • 滴定分析法分类: • 酸碱滴定法:是以质子传递反应为基础的一种滴定分析法。 • 沉淀滴定法:是以沉淀反应为基础的一种滴定分析法。 • 配位滴定法:是以配位反应为基础的一种滴定分析法。 • 氧化还原滴定法:是以氧化还原反应为基础的一种滴定分析法。
第一章 绪 论 • 重量分析法(Gravimetry): • 是通过化学反应及一系列操作步骤使试样中的待测组分转化为另一种化学组成恒定的化合物,再称量该化合物的质量,从而计算出待测组分的含量。
第一章 绪 论 • 化学分析的特点 • 1.仪器简单 • 2.结果准确 • 3.应用范围广泛 • 4.局限性:不适于测定痕量或微量组分
第一章 绪 论 • (2) 仪器分析的基本概念 • 仪器分析(instrumental analysis):是以物质的物理性质或物理化学性质为基础,通过精密仪器测定物质的物理性质或物理化学性质而测出待测物含量。
第一章 绪 论 • 物理分析(physical analysis): • 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:光谱分析等。
第一章 绪 论 • 物理化学分析(physical-chemical analysis): • 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。如电位分析法等。
第一章 绪 论 • 仪器分析的特点 • 1.灵敏 • 2.快速 • 3.准确 • 4.应用广,发展快
第一章 绪 论 • 电化学分析 • 光谱分析 • 仪器分析包括 色谱分析 • 质谱分析 • 其它仪器分析方法
第一章 绪 论 • 二者的特点及关系 • 测量常量组分常用化学分析,而测量微量或痕量组分时,则常用仪器分析; • 关系:化学分析是仪器分析的基础,仪器分析离不开化学分析;二者互为补充,不可偏废。
第一章 绪 论 第三节 分析化学的发展与趋势 • 分析化学学科的发展经历了三次巨大的变革
第一章 绪 论 • 追述分析化学产生的确切时间已无法考证,但据记载,应当在炼金术前后已有分析化学的萌芽。根据化学家在化学史上的作用,认定波义耳是定性分析的创始人,定量分析则是从贝格曼开始的。 • 分析化学定性发展史始于波义耳(1627-1691年)英国化学家和物理学家,他首次给化学元素提出了科学的定义,为人们研究物质的组成指明了方向。1821年德国化学家汉立希(1773-1852年)提出了选择一定量的试剂区分溶液中不同性质的元素,这个方法已有了定性分析系统化的萌芽。
第一章 绪 论 • 分析化学定量发展史则是从贝格曼制定了湿法分析矿物详细的步骤开始的,他所倡导的一些反应直到现在仍在分析化学中保留。而创建酸碱滴定法的则是法国人日夫鲁瓦;氧化还原滴定法始于18世纪末,1795年由法国人德克劳西以靛蓝的硫酸溶液滴定次氯酸,至溶液颜色变绿为止,是最早的氧化还原法。
第一章 绪 论 • 1826年比拉狄厄制得碘化钠,滴定次氯酸钙,用淀粉做指示剂,这是碘量法的首次应用。19世纪40年代后,又发展出高锰酸钾氧化还原滴定法、重铬酸钾滴定法等多种容量分析方法。 • 在定量分析中重量法采用的也比较早,1823年已经能生产出精密的分析天平,灵敏度可达0.5毫克。1846年伏累森纽斯的《定量分析教程》对定量分析作了全面的总结,基本达到我们现在的水平。
第一章 绪 论 • 近些年来,分析化学学科正在经历着重大的变革,从与分析化学的发展历程来看,可将其概括为50年代仪器化、60年代电子化、70年代计算机化、80年代智能化、90年代信息化,21世纪必将是仿生化和进一步智能化的时代。总体说来,分析化学的发展方向是向着高灵敏度(分子、原子水平)、高选择性、快速、自动、简便、经济、分析仪器自动化、数字化和计算机化发展,并向智能化、仿生化纵深发展。
第一章 绪 论 • 第一次变革 • 在20世纪初,由于物理化学溶液理论的发展,为分析化学提供了理论基础,建立了四大平衡理论,由一门技术发展为一门独立的学科。
第一章 绪 论 • 第二次变革 • 20世纪40年代,即第二次世界大战前后,由于物理学和电子学的发展,促进了分析化学中物理方法的发展,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。
第一章 绪 论 • 第三次变革 • 从20世纪70年代末至今,分析化学正处在第三次大变革时期;现代科学技术和生产的飞速发展,特别是计算机的普及及使用,使现代分析化学的使命已由单纯提供数据,发展到以最优方式最大限度地提供更全面的信息和知识,以解决生命、环境、航天、自动化、能源、材料等学科向分析化学提出的许多新的、复杂的任务。所以,高效率、微观化、微量化和自动化是现代分析化学的特色。
第一章 绪 论 • 在第三次变革中,计算机技术、化学计量学、过程分析化学、激光技术及联用技术等,对分析化学的发展起了巨大的推动作用。
无机物分析 有机物分析 活性物质分析 分子水平 常量 微量 痕量 手工操作 仪器 自动化 智能化仪器 第一章 绪 论 • 当前分析化学的发展趋势 • 1.由分析对象来看 2.由分析对象的数量级来看 3.由分析自动化程度来看
第一章 绪 论 六 大 活 跃 领 域 (1)生物分析 (2)生命科学 (3)光谱分析 (4)电化学分析 (5)色谱分析 (6)质谱及联用技术
第一章 绪 论 • 化学计量学(chemometrics) • 是分析化学的一门分支,它应用数学来选择最优的测量程序和实验方法,并通过解析化学数据而获得最大限度的信息。 • 目前它的研究内容包括:分析信息理论、采样理论、分析试验设计、误差理论、分析仪器讯号的变换与解析、化学数据库与专家系统等内容。
第一章 绪 论 • 过程分析化学(process analytical chemistry, PAC) • 从化学过程得到定性或定量的信息来控制或优化化学过程的学科。 • 主要研究内容包括:过程量测科学、过程分析化学计量学及开发相关的智能化在线分析仪器。
第一章 绪 论 • 分析化学的作用 • 著名的分析化学家科瓦尔斯基(Kowalski )认为“分析化学已由单纯提供数据,上升到从分析数据中获取有用的信息和知识,成为生产和科研中实际问题的解决者”。
第一章 绪 论 • 分析化学的特点 • 1.它是有关各种分析方法的集合 • 2.突出量的概念 • 3.与实验密切相关 • 4.体现知识的综合应用
第一章 绪 论 • 怎样学好分析化学 • 1.调整学习心态,学会听课 • 2.会看书、学会自学,充分利用教材和各种参考资料,克服依赖心理 • 3.复习与答疑 • 4.发挥实验在学习中的作用 • 5.充分利用网络资源