1.电分析化学导论PPT课件
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分析科学与分析技术 （仪器分析部分）
2021/7/23
1
概述
Generalization
• 分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一；
分析化学是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及其相关 理论的科学；
分析化学是化学中的信息科学；
20世纪40年代前：分析化学=化学分析； 越来越多的问题化学分析不能解决： 快速、实时检测方法？ 痕量分析方法？结构确定？
2021/7/23
2
仪器分析发展和作用
Role and development of instrument analysis
20世纪40年代后： 仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的地位； 原因： （1）物理学+电子技术+精密仪器制造技术的发展； （2）社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫切 需要）； 分析化学 = 化学分析+仪器分析； 仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息
Tanaka is the first ever person to win the Nobel Prize without a master's or doctor's
degree, having become a researcher after graduating from university without entering
电化学免疫分析电化学发光免疫分析离子通道免疫传感器电容免疫传感器仿生电化学释放33主要参考书目主要参考书目仪器分析原理科学出版社2002年第一版分析化学下册高等教育出版社2001年第三版仪器分析教程北京大学出版社1997年第一版仪器分析陈允魁编著上海交通大学出版社1992年第一版化学分析仪器分析部分高等教育出版社1994年第一版仪器分析李启隆等编北京师范大学出版社1990年第一版仪器分析朱明华编高等教育出版社1993年第二版电分析化学李启隆编著北京师范大学出版社1995年第一版34电化学分析中的常见概念电化学分析中的常见概念原电池与电解池电极电位液体接界电位35原电池
2021/7/23
18
课程的学习方法
learning method of the course
• 抓住主线
特点——原理——用途；重点在原理
• 归纳共性与个性 色谱法：共性：复杂混合物分离分析 个性：流动相-原理-对象
• 处理好整体与局部 分析仪器——结构流程——关键部件
2021/7/23
19
参考书
定义：
• 根据被测物质溶液所呈现的电化学性质及其变化而建立起来的分析方法。 • 测量某一化学体系或试样的电响应为基础建立起来的一类分析方法。
• 根据电化学原理和物质的电化学性质而建立起来的一类分析方法。
它通常是使待分析的试样溶液构成一化学电池（原电池或电解池），根据 所组成电池的某些物理量（如两电极间的电位差、通过电解池的电流或电量、 电解质溶液的电阻等）与其化学量之间的内在联系来进行测定。
仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。
2021/7/23
5
阶段三：
八十年代初，以计算机应用为标志的分析化学第三次变革 • 计算机控制的分析数据采集与处理：
实现分析过程的连续、快速、实时、智能；促进化学计量学 的建立。 • 化学计量学：利用数学、统计学的方法设计选择最佳分析条 件，获得最大程度的化学信息。 化学信息学：化学信息处理、查询、挖掘、优化等。 • 以计算机为基础的新仪器的出现： 傅里叶变换红外；色-质联用仪。
• 中国科学院化学所：陈义 • 北京大学：邵元华 • 清华大学：罗国安、李景红 • 武汉大学：程介克、庞代文 • 中科院长春应化所：董绍俊 • 中国科技大学：林祥钦 • 中山大学：莫金垣 • 山东大学：金文睿
2021/7/23
16
• 复旦大学：杨芃原、孔继烈、张祥明、刘宝红 • 交通大学：任吉存
华东师范大学 • 方禹之、何品刚（王清江、程圭芳） • 金利通（张文、施国跃、鲜跃仲） • 叶建农(楚清脆)
12
仪器分析应用领域
Application fields of instrument analysis
• 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；
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6
coronavirus
2021/7/23
Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) Molecular tests (PCR) Antibody tests Cell culture
7
2021/7/23
The Human Genome Project (HGP) refers to the international 13-year effort, formally begun in October 1990 and completed in 2003, to discover all the estimated 30,000 human genes and make them accessible for further biological study. Another project goal was to determine the complete sequence of the 3 billion DNA subunits (bases in the human genome).
电化学分析方法习惯地按照测量的电化学参数分类：
• 利用溶液的浓度在某种特定的条件下与化学电池的某个电物理量(电参量) 之间有直接的定量关系，通过测量电参量进行分析。
Saunders College Publishing,2ed 1980 •《仪器分析》 北京大学出版社，Christian G D，王镇浦译 •《仪器分析》 清华大学出版社，1991年,邓勃等 •《仪器分析手册》化学工业出版社 1997年，朱良漪， •《仪器分析解题指南与习题》高教出版社 1998年，施荫玉等 •《分析化学学习指导》大连理工大学出版社 2002年，刘志广
破译生命的天书——2003年4月14日，美国联
邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯·柯林 斯博士在华盛顿隆重宣布，人类基因组序列图绘制 成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。由美、 英、日、法、德和中国科学家经过13年努力共同绘 制完成了人类基因组序列图，在人类揭示生命奥秘、 认识自我的漫漫物结构鉴定与有机波谱学》，清华大学出版社，
宁永成，1989； •《有机化合物波谱分析》，人民卫生出版社，姚新生等，
1981
2021/7/23
23
电分析化学引论
(An introduction to Electroanalytical Methods)
1 电分析化学的定义(Definition)
a graduate school. The award caused a sensation in and outside of Japan since the
Laureate himself and even his associates found it hard to believe that such an award
•《仪器分析》 北京大学出版社，北京大学 •《仪器分析》 高等教育出版社 1990年，赵藻藩等 •《仪器分析》（第三版） 高等教育出版社 2000年，朱明华
•《仪器分析原理》方惠群等； 南京大学出版社 1994
•《Principles of instrumental analysis》 Skoog D A
• 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。
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13
仪器分析的发展方向
• 微型 • 高效 • 自动 • 智能
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14
分析化学研究的主要机构与知名学者
2021/7/23
20
电化学分析参考书
•《电化学分析导论》，科学出版社，高小霞等，1986 •《电化学分析》，中国科大出版社，蒲国刚等，1993 •《电分析化学》，北师大出版社，李启隆等，1995 •《近代分析化学》，高等教育出版社，朱明华等，1991
2021/7/23
21
色谱分析参考书
• 《近代色谱分析》国防工业出版社 1998，傅若农等著； • 《气相色谱分析原理与技术》，化学工业出版社，孙传经
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24
电化学分析方法的分类
Classification of electrochemical analysis
电导分析法
电位分析法
电解分析法
电化学分析法
电泳分析法
2021/7/23
极谱与伏安分析法
库仑分析法
25
电化学方法的分类和特点
Types and Characteristics of Electroanalytical Methods
would20b2e1/7b/e23stowed.
9
2021/7/23
10
2021/7/23
11
仪器分析方法的分类
Classification of instrument analytical method
质谱分析法
电化学分析法
光分析法
色谱分析法
仪器分析
分析仪器联用技术
热分析法
2021/7/23
2021/7/23
17
课程主要内容
Main content of the course
• 仪器分析方法：方法原理、仪器结构、操作条件选择、应用
• 四大类：光分析法、电分析法、色谱分析法、其他分析法 无机物分析；有机物分析；化合物结构分析；
• 特点：内容繁多、各成体系；
每类方法有其特点、内在规律、应用范围；
Tanaka received the prize for the development of soft desorption ionization methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules to identify and reveal the structures of such molecules. Tanaka is the 12th Japanese citizen who has received a Nobel Prize.
2021/7/23
3
仪器分析的发展过程
Developing process of instrument analysis
分析化学的三个发展阶段，三次变革
阶段一： 16世纪，天平的出现。分析化学具有了科学的内涵； 20世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成分析化学的理
论基础。分析化学由一门操作技术变成一门科学； 分析化学的第一次变革； 20世纪40年代前，化学分析占主导地位，仪器分析种类少和
精度低；
2021/7/23
4
阶段二：
20世纪40年代后，仪器分析的大发展时期 仪器分析使分析速度加快，促进化学工业发展； 化学分析与仪器分析并重，仪器分析自动化程度低； 为什么出现在这一时期？ 一系列重大科学发现，为仪器分析的建立和发展奠定基础； • Bloch F 和Purcell E M: 建立了核磁共振测定方法,1952年诺贝尔 物理奖; •Martin A J P 和Synge R L M: 建立了气相色谱分析法,1952年诺贝 尔化学奖 Heyrovsky J: 建立极谱分析法，诺贝尔化学奖1959年
等，1985 • 《高压液相色谱法》，原子能出版社，金恒亮等，1987 • 《毛细管色谱法》，化学工业出版社，孙传经等，1991
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光谱分析参考书
•《光谱导论》石油大学出版社 1992，李新安等译； •《近代原子光谱分析》，辽宁大学出版社，马成龙等，1989 •《光谱解析法在有机化学中的应用》，科学出版社，洪海上
8
On December 10th, 2002, Nobel Prize Award Ceremony took place in Stockholm, Sweden. Koichi Tanaka, fellow of Shimadzu Corporation, received his Nobel medal and diploma in Chemistry from his Majesty the King of Sweden, King Carl XVI Gustaf.
• 中国科学院长春应用电化学研究所：汪尔康院士 • 中国科学院大连化学与物理研究所：卢佩章、张玉奎院士 • 北京大学：高小霞院士 • 厦门大学：黄本立院士 • 西北大学：高鸿院士 • 湖南大学：俞如勤院士/姚守拙院士 • 东北大学：方肇伦院士 • 南京大学：陈洪渊院士
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分析化学研究的主要机构与知名学者
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概述
Generalization
• 分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一；
分析化学是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及其相关 理论的科学；
分析化学是化学中的信息科学；
20世纪40年代前：分析化学=化学分析； 越来越多的问题化学分析不能解决： 快速、实时检测方法？ 痕量分析方法？结构确定？
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仪器分析发展和作用
Role and development of instrument analysis
20世纪40年代后： 仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的地位； 原因： （1）物理学+电子技术+精密仪器制造技术的发展； （2）社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫切 需要）； 分析化学 = 化学分析+仪器分析； 仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息
Tanaka is the first ever person to win the Nobel Prize without a master's or doctor's
degree, having become a researcher after graduating from university without entering
电化学免疫分析电化学发光免疫分析离子通道免疫传感器电容免疫传感器仿生电化学释放33主要参考书目主要参考书目仪器分析原理科学出版社2002年第一版分析化学下册高等教育出版社2001年第三版仪器分析教程北京大学出版社1997年第一版仪器分析陈允魁编著上海交通大学出版社1992年第一版化学分析仪器分析部分高等教育出版社1994年第一版仪器分析李启隆等编北京师范大学出版社1990年第一版仪器分析朱明华编高等教育出版社1993年第二版电分析化学李启隆编著北京师范大学出版社1995年第一版34电化学分析中的常见概念电化学分析中的常见概念原电池与电解池电极电位液体接界电位35原电池
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课程的学习方法
learning method of the course
• 抓住主线
特点——原理——用途；重点在原理
• 归纳共性与个性 色谱法：共性：复杂混合物分离分析 个性：流动相-原理-对象
• 处理好整体与局部 分析仪器——结构流程——关键部件
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参考书
定义：
• 根据被测物质溶液所呈现的电化学性质及其变化而建立起来的分析方法。 • 测量某一化学体系或试样的电响应为基础建立起来的一类分析方法。
• 根据电化学原理和物质的电化学性质而建立起来的一类分析方法。
它通常是使待分析的试样溶液构成一化学电池（原电池或电解池），根据 所组成电池的某些物理量（如两电极间的电位差、通过电解池的电流或电量、 电解质溶液的电阻等）与其化学量之间的内在联系来进行测定。
仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。
2021/7/23
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阶段三：
八十年代初，以计算机应用为标志的分析化学第三次变革 • 计算机控制的分析数据采集与处理：
实现分析过程的连续、快速、实时、智能；促进化学计量学 的建立。 • 化学计量学：利用数学、统计学的方法设计选择最佳分析条 件，获得最大程度的化学信息。 化学信息学：化学信息处理、查询、挖掘、优化等。 • 以计算机为基础的新仪器的出现： 傅里叶变换红外；色-质联用仪。
• 中国科学院化学所：陈义 • 北京大学：邵元华 • 清华大学：罗国安、李景红 • 武汉大学：程介克、庞代文 • 中科院长春应化所：董绍俊 • 中国科技大学：林祥钦 • 中山大学：莫金垣 • 山东大学：金文睿
2021/7/23
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• 复旦大学：杨芃原、孔继烈、张祥明、刘宝红 • 交通大学：任吉存
华东师范大学 • 方禹之、何品刚（王清江、程圭芳） • 金利通（张文、施国跃、鲜跃仲） • 叶建农(楚清脆)
12
仪器分析应用领域
Application fields of instrument analysis
• 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；
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coronavirus
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Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) Molecular tests (PCR) Antibody tests Cell culture
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The Human Genome Project (HGP) refers to the international 13-year effort, formally begun in October 1990 and completed in 2003, to discover all the estimated 30,000 human genes and make them accessible for further biological study. Another project goal was to determine the complete sequence of the 3 billion DNA subunits (bases in the human genome).
电化学分析方法习惯地按照测量的电化学参数分类：
• 利用溶液的浓度在某种特定的条件下与化学电池的某个电物理量(电参量) 之间有直接的定量关系，通过测量电参量进行分析。
Saunders College Publishing,2ed 1980 •《仪器分析》 北京大学出版社，Christian G D，王镇浦译 •《仪器分析》 清华大学出版社，1991年,邓勃等 •《仪器分析手册》化学工业出版社 1997年，朱良漪， •《仪器分析解题指南与习题》高教出版社 1998年，施荫玉等 •《分析化学学习指导》大连理工大学出版社 2002年，刘志广
破译生命的天书——2003年4月14日，美国联
邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯·柯林 斯博士在华盛顿隆重宣布，人类基因组序列图绘制 成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。由美、 英、日、法、德和中国科学家经过13年努力共同绘 制完成了人类基因组序列图，在人类揭示生命奥秘、 认识自我的漫漫物结构鉴定与有机波谱学》，清华大学出版社，
宁永成，1989； •《有机化合物波谱分析》，人民卫生出版社，姚新生等，
1981
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电分析化学引论
(An introduction to Electroanalytical Methods)
1 电分析化学的定义(Definition)
a graduate school. The award caused a sensation in and outside of Japan since the
Laureate himself and even his associates found it hard to believe that such an award
•《仪器分析》 北京大学出版社，北京大学 •《仪器分析》 高等教育出版社 1990年，赵藻藩等 •《仪器分析》（第三版） 高等教育出版社 2000年，朱明华
•《仪器分析原理》方惠群等； 南京大学出版社 1994
•《Principles of instrumental analysis》 Skoog D A
• 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。
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仪器分析的发展方向
• 微型 • 高效 • 自动 • 智能
2021/7/23
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分析化学研究的主要机构与知名学者
2021/7/23
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电化学分析参考书
•《电化学分析导论》，科学出版社，高小霞等，1986 •《电化学分析》，中国科大出版社，蒲国刚等，1993 •《电分析化学》，北师大出版社，李启隆等，1995 •《近代分析化学》，高等教育出版社，朱明华等，1991
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色谱分析参考书
• 《近代色谱分析》国防工业出版社 1998，傅若农等著； • 《气相色谱分析原理与技术》，化学工业出版社，孙传经
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电化学分析方法的分类
Classification of electrochemical analysis
电导分析法
电位分析法
电解分析法
电化学分析法
电泳分析法
2021/7/23
极谱与伏安分析法
库仑分析法
25
电化学方法的分类和特点
Types and Characteristics of Electroanalytical Methods
would20b2e1/7b/e23stowed.
9
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10
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仪器分析方法的分类
Classification of instrument analytical method
质谱分析法
电化学分析法
光分析法
色谱分析法
仪器分析
分析仪器联用技术
热分析法
2021/7/23
2021/7/23
17
课程主要内容
Main content of the course
• 仪器分析方法：方法原理、仪器结构、操作条件选择、应用
• 四大类：光分析法、电分析法、色谱分析法、其他分析法 无机物分析；有机物分析；化合物结构分析；
• 特点：内容繁多、各成体系；
每类方法有其特点、内在规律、应用范围；
Tanaka received the prize for the development of soft desorption ionization methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules to identify and reveal the structures of such molecules. Tanaka is the 12th Japanese citizen who has received a Nobel Prize.
2021/7/23
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仪器分析的发展过程
Developing process of instrument analysis
分析化学的三个发展阶段，三次变革
阶段一： 16世纪，天平的出现。分析化学具有了科学的内涵； 20世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成分析化学的理
论基础。分析化学由一门操作技术变成一门科学； 分析化学的第一次变革； 20世纪40年代前，化学分析占主导地位，仪器分析种类少和
精度低；
2021/7/23
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阶段二：
20世纪40年代后，仪器分析的大发展时期 仪器分析使分析速度加快，促进化学工业发展； 化学分析与仪器分析并重，仪器分析自动化程度低； 为什么出现在这一时期？ 一系列重大科学发现，为仪器分析的建立和发展奠定基础； • Bloch F 和Purcell E M: 建立了核磁共振测定方法,1952年诺贝尔 物理奖; •Martin A J P 和Synge R L M: 建立了气相色谱分析法,1952年诺贝 尔化学奖 Heyrovsky J: 建立极谱分析法，诺贝尔化学奖1959年
等，1985 • 《高压液相色谱法》，原子能出版社，金恒亮等，1987 • 《毛细管色谱法》，化学工业出版社，孙传经等，1991
2021/7/23
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光谱分析参考书
•《光谱导论》石油大学出版社 1992，李新安等译； •《近代原子光谱分析》，辽宁大学出版社，马成龙等，1989 •《光谱解析法在有机化学中的应用》，科学出版社，洪海上
8
On December 10th, 2002, Nobel Prize Award Ceremony took place in Stockholm, Sweden. Koichi Tanaka, fellow of Shimadzu Corporation, received his Nobel medal and diploma in Chemistry from his Majesty the King of Sweden, King Carl XVI Gustaf.
• 中国科学院长春应用电化学研究所：汪尔康院士 • 中国科学院大连化学与物理研究所：卢佩章、张玉奎院士 • 北京大学：高小霞院士 • 厦门大学：黄本立院士 • 西北大学：高鸿院士 • 湖南大学：俞如勤院士/姚守拙院士 • 东北大学：方肇伦院士 • 南京大学：陈洪渊院士
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分析化学研究的主要机构与知名学者