仪器分析绪论课稿课件
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仪器分析 课件 第一章：绪论
2
四 课程性质与目标
1. 课程性质
仪器分析：化学+物理学+电子技术+计算机 (综合性 学科) 基础课：化学专业、应用化学、生物化学、环境化 学等专业的基础课；
2. 课程目标
培养两类人才：分析仪器的熟练应用者——解决问 题；创新型人才——发现问题，开拓新领域；
(1 ) 掌握常用仪器分析方法原理、应用，熟悉仪器结构； (2 ) 使学习者具备选择适宜的分析方法的能力；
22
应该指出：仪器分析本身不是一门独立的学 科，而是多种仪器方法的组合。可是这些 仪器方法在化学学科中极其重要。它们已 不单纯地应用于分析的目的，而是广泛地 应用于研究和解决各种化学理论和实际问 题。因此，将它们称为“化学分析中的仪 器方法”更为确切。
ห้องสมุดไป่ตู้
23
四 仪器分析与化学分析的区别
化学分析 从原理看 根据化学反应及计 量关系 仪器分析
按试样量的大小：
常量分析 半微量分析 微量分析 超微量分析
1 0 0 10~ 100 0 .1 ~ 1 0 0 .1
1 0 1~ 10 0 .1 ~ 1 0 .0 1
30
1-5 仪器分析的发展
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、更专一、更 快速、更简便的分析方法。
31
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。 信息时代的到来，给仪器分析带来了 新的发展。信息科学主要是信息的采 集和处理。
四 课程性质与目标
1. 课程性质
仪器分析：化学+物理学+电子技术+计算机 (综合性 学科) 基础课：化学专业、应用化学、生物化学、环境化 学等专业的基础课；
2. 课程目标
培养两类人才：分析仪器的熟练应用者——解决问 题；创新型人才——发现问题，开拓新领域；
(1 ) 掌握常用仪器分析方法原理、应用，熟悉仪器结构； (2 ) 使学习者具备选择适宜的分析方法的能力；
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应该指出：仪器分析本身不是一门独立的学 科，而是多种仪器方法的组合。可是这些 仪器方法在化学学科中极其重要。它们已 不单纯地应用于分析的目的，而是广泛地 应用于研究和解决各种化学理论和实际问 题。因此，将它们称为“化学分析中的仪 器方法”更为确切。
ห้องสมุดไป่ตู้
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四 仪器分析与化学分析的区别
化学分析 从原理看 根据化学反应及计 量关系 仪器分析
按试样量的大小：
常量分析 半微量分析 微量分析 超微量分析
1 0 0 10~ 100 0 .1 ~ 1 0 0 .1
1 0 1~ 10 0 .1 ~ 1 0 .0 1
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1-5 仪器分析的发展
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、更专一、更 快速、更简便的分析方法。
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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。 信息时代的到来，给仪器分析带来了 新的发展。信息科学主要是信息的采 集和处理。
仪器分析科目学习PPT绪论
三、仪器分析的特点： 1 通常将被测组分的浓度变化或物理性质变化转变成某种电性能（如电阻、电导、 电位、电流）的变化。2 易于实现自动化、联接计算机。3 操作简便而快速。4 灵敏度高（ppm 百万分之一、ppb 十亿分之一、ppt 万亿分之一数量级痕量物质 测定）。
四、仪器分析和化学分析的关系 是相互转化的，各有优点和局限性，选择方法的四因素：分析时间、准确度、灵 敏度、选择性。
二、仪器分析的分类
通常按可用于分析的物理或物化性质分：
可用于分析目的的物理性质
方法分类
被测物理性质
相应的分析方法
电化学分析法 半电池电位 电位法，电位滴定，离子选择性电极
电导
电导法
电流电压特性 极谱法，伏安滴定，溶出伏安法
电量
Байду номын сангаас
库仑法（恒电位，恒电流）
光谱分析法
辐射的发射 发射光谱法（X-射线、紫外、可见光区等），
1
第 1 章 绪论 一、仪器分析的概念 分析化学包括： 化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法。如重量分析法、滴定分析法（酸 碱、沉淀、络合、氧化还原）等。 仪器分析：以物质的物理性质或物理化学性质为基础，探求这些性质在分析过程 中所产生分析信号与被分析物质组成的内在关系和规律，进而对其进行定性、定 量、形态和结构分析的分析方法。通常需要比较贵重、精密的专有仪器。如光学 分析法、电化学分析法、色谱分析法等。
辐射的吸收
火焰光度法，放射化学法 分光光度法（X-射线、紫外、可见光、红外
（TOC 分析仪）），原子吸收法，核磁共振波
谱法，电子自旋共振波谱法
色谱分析法 热分析法 其它分析法
辐射的散射 辐射的折射 辐射的衍射 辐射的旋转
仪器分析课件绪论
智能化与自动化仪器的发展
智能化仪器
具备自动校准、自动诊断和自我 修复等功能，减少人工干预，提
高仪器的稳定性和可靠性。
自动化仪器
能够实现样品处理、分析检测和 结果输出的全自动化，提高工作
效率和降低误差。
技术挑战
如何实现仪器的高度智能化和自 动化，同时保证分析的准确性和 可靠性，是该领域面临的重要挑
战。
离子选择性电极原理
色谱原理
利用不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异，实现对待测物质的 分离和测定。
利用离子选择性电极对待测离子产生 电位响应，从而实现对离子的测定。
仪器分析的生物原理
酶反应原理
利用酶的催化作用对待测 物质进行转化，并利用相 应的检测方法进行测定。
免疫分析原理
利用抗原与抗体之间的特 异性结合反应，实现对蛋 白质、激素等生物大分子 的测定。
仪器分析的物理原理
01
02
03
光学原理
利用光的吸收、发射、散 射等特性，通过测量光与 物质相互作用后的变化来 分析物质。
电学原理
利用电学参数（如电流、 电压、电阻等）的变化来 分析物质。
磁学原理
利用物质的磁学性质进行 分析，如磁化率、磁滞现 象等。
仪器分析的化学原理
化学反应原理
通过化学反应将待测物质转化为其他 可测量的物质或产生某些可测量的物 理现象。
详细描述
生物分析法包括免疫分析法、酶联免疫吸附试验、生物传感器等，广泛应用于医学诊断、环境监测等领域。通过 利用生物体内产生的物质或酶与目标物质的特异性结合，可以实现对目标物质的定性和定量分析。
04
仪器分析的应用领域
环境监测
总结词
仪器分析在环境监测中发挥着重要作 用，用于检测和评估环境中的污染物 和有害物质。
仪器分析绪论.ppt
1.4 仪器分析的应用
苏丹红I（Sudan I）的化学名称为1-苯基偶氮-2-萘酚(1- phenylazo-2- naphthalenol)，分子结构式为 C6H5=NC10H6OH，分子量248.28； 苏丹红II（Sudan II）化学名称为1-[(2,4-二甲基苯)偶氮]-2-萘酚(1-[(2,4-dimethylphenyl)azo]-2-naphthalenol)； 苏丹红III（Sudan III）化学名称为1-{[4-(苯基偶氮)苯基] 偶氮}-2-萘酚(1-{[4-(phenylazo)phenyl]azo]-2-naphthalenol)； 苏丹红IV（Sudan IV）化学名称1-{{2-甲基-4-[(2-甲基苯)偶氮]苯基}偶氮}-2-萘酚(1-{{2-methyl-4-[(2methylphenyl)azo]phenyl}azo]-2-naphthalenol)。
孔雀石绿事件
二、什么是定性和定量？
定性：获取样品中原子、分子或功能基团的有关信息。
A qualitative method, yields information about identity of atomic or molecular species or the functional groups in the sample.
定量：获取样品中一种或多种组成的相对含量。
A quantitative method, in contrast, provides numerical information as to the relative amount of one or more of these components.
三、仪器分析对于生命科学的意义
• 仪器分析发展是多学科相互渗透、交叉发展的结果， 这些成就分布在物理、化学等各个领域。
仪器分析绪论董慧茹版课件
2019/11/1
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。 （1）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。 （2）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。 （3）以计算机为基础的新仪器的出现：
2019/11/1
二、仪器分析方法的分类
电化学分析法
质谱分析法 仪器分析
色谱分析法 分析仪器联用技术
光分析法 热分析法
2019/11/1
仪器分析，基于物质的物理或物理性质而进行的分 析，因此根据测量的特征、性质不同，仪器分析方 法分为：
2019/11/1
1、电化学分析法
测定物质在溶液中的电化学性质及其变化。 根据测定的信号（电导、电位、库仑、 伏安、电流电压）不同，有电导、电位、 库仑、伏安、极谱分析方法。
问：氧化还原滴定，是否可以用测定电位 信号来确定终点呢？？
2019/11/1
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
极谱与伏安分析法
库仑分析法
2019/11/1
2、光分析法
检测能量（光）作用于待测物后，产生辐射讯号或
所引起的其他变化进行的分析。（三个必要条件）
能源 能源与待测物质相互作用 产生检测讯号
分离方法，常用于联用技术。主要用于分离各种复杂
的混合物。
超界色谱法
气相色谱法
薄层色谱法
液相色谱法
色谱分析法 电色谱法
激光色谱法
2019/11/1
4、其他分析方法的分类
质谱分析法
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。 （1）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。 （2）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。 （3）以计算机为基础的新仪器的出现：
2019/11/1
二、仪器分析方法的分类
电化学分析法
质谱分析法 仪器分析
色谱分析法 分析仪器联用技术
光分析法 热分析法
2019/11/1
仪器分析，基于物质的物理或物理性质而进行的分 析，因此根据测量的特征、性质不同，仪器分析方 法分为：
2019/11/1
1、电化学分析法
测定物质在溶液中的电化学性质及其变化。 根据测定的信号（电导、电位、库仑、 伏安、电流电压）不同，有电导、电位、 库仑、伏安、极谱分析方法。
问：氧化还原滴定，是否可以用测定电位 信号来确定终点呢？？
2019/11/1
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
极谱与伏安分析法
库仑分析法
2019/11/1
2、光分析法
检测能量（光）作用于待测物后，产生辐射讯号或
所引起的其他变化进行的分析。（三个必要条件）
能源 能源与待测物质相互作用 产生检测讯号
分离方法，常用于联用技术。主要用于分离各种复杂
的混合物。
超界色谱法
气相色谱法
薄层色谱法
液相色谱法
色谱分析法 电色谱法
激光色谱法
2019/11/1
4、其他分析方法的分类
质谱分析法
仪器分析INSTRUMENTALANALYSIS课件
Optical analysis
Thermo-analysis
●Potentiometry(Half-cell potention) ●Conductimetry (Conductance) ●Voltammetry (Current-Voltage) ●Coulometry (Charge) ●Amperometry (Current)
定量界限（Quantitation Limit） The lowest amount of
analyte in a sample that can be quantitated with suitable precision and accuracy. Usually the Quantificational limit is evaluated as the Signal-to-Noise ratio that is equivalent to 10 times the standard
<0.1
>10 1~10 0.1~1 <0.01
●Higher sensitivity, detection limit down to lower
level 如样品用量由化学分析的mL、mg级降 低到仪器分析的g、L级，甚至更低。适合 于微量（micro-)、痕量(trace)和超痕量 (ultratrace)成分的测定。
能化。
常量分析、半微量和微量分析
Methods
Mass of test Volume of test
sample/mg
solution/mL
Macro analysis Semi-microanalysis
Microanalysis Ultra microanalysis
Thermo-analysis
●Potentiometry(Half-cell potention) ●Conductimetry (Conductance) ●Voltammetry (Current-Voltage) ●Coulometry (Charge) ●Amperometry (Current)
定量界限（Quantitation Limit） The lowest amount of
analyte in a sample that can be quantitated with suitable precision and accuracy. Usually the Quantificational limit is evaluated as the Signal-to-Noise ratio that is equivalent to 10 times the standard
<0.1
>10 1~10 0.1~1 <0.01
●Higher sensitivity, detection limit down to lower
level 如样品用量由化学分析的mL、mg级降 低到仪器分析的g、L级，甚至更低。适合 于微量（micro-)、痕量(trace)和超痕量 (ultratrace)成分的测定。
能化。
常量分析、半微量和微量分析
Methods
Mass of test Volume of test
sample/mg
solution/mL
Macro analysis Semi-microanalysis
Microanalysis Ultra microanalysis
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Metallurgy
Polymers Solid State
引自美Douglas A. Skoog等
著 Analytical Chemistry
Fo仪re器ns分ic析s 绪论课稿
2000,7th ed.
8
4. 分析仪器基本组件
仪器分析绪论课稿
9
5. 仪器分析方法的分类
仪器分析绪论课稿
10
光学分析法
Chemistry Biochemistry Inor.Chem. Organic Chem. Physical Chem.
Physics Astrophysics Astronomy Biophysics
Geology Geophysics GeochemistryP aleontology Paleobiology
仪器分析绪论课稿
3
常量分析、半微量和微量分析
Methods
Macro analysis
Mass of test sample/mg
>100
Semi-microanalysis 10 ~ 100
Microanalysis
0.1~10
Ultra microanalysis
<0.1
Volume of test solution/mL >10 1~10
光谱法和非光谱法
非光谱法是指那些不以光的波长为征的寻号，仅通过测 量电磁幅射的某些基本性质（反射，折射，干射，衍射，偏 振等）。
光谱法则是以光的吸收，发射和拉曼散射等作用而建立 的光谱方法。这类方法比较多，是主要的光分析方法，包括 原子光谱分析和分子光谱分析。
UV-vis光谱仪
日立F-4500荧光光谱仪
仪器分析绪论课稿
6
1. 分析天平的发明和溶液理论的建立（四大平衡的建 立）标志工具是：天平的使用。
2.第二次世界大战前后的科学技术，其中物理学和电 子技术的发展为仪器分析奠定了基础。标志工具是： 大量电子分析仪器、仪表的使用。
（核磁共振（NMR），B loch F ，PurcellE M。 极谱，Heyrovsky J。 气相色谱，Martin A T P ，Synge R L M）
仪器分析绪论课稿
2
2. 仪器分析和化学分析的关系
分析化学是人们获得物质化学组成和结构信息的 科学，可分为化学分析和仪器分析两类。
化学分析：侧重于依据化学反应及其计量关系来 进行分析测定；
仪器设备、通过测量物质的某些物理或物理化仪 器分析：借助于一些特殊的学性质的参数（如光学、 电学参数等）及其变化来进行分析测定。
Analytical Chemistry
Engineering Civil
Chemical Electrical Mechanical
Environmental Sciences Ecology
Meteorology Oceanography
Medicine Clin. Chem. Medicinal Chem.
滴定法 ）； ③ 放射分析（同位素稀释法、放射性滴定法、活化分析法 ）
ICP质谱仪
扫描俄歇微探针
仪器分析绪论课稿
14
6. 仪器的主要性能指标
1.精密度（Precision）：测量数据间相互接近的程
度，通常用相对标准偏差（RSD%）来量度。
2.灵敏度(Sensitivity) ：区别具有微小差异浓度分析
0.1~1
<0.01
仪器分析绪论课稿
4
• 关系：
• 仪器分析方法是在化学分析的基础上发展起来的。 随着科学技术的发展，化学分析方法也逐步实现仪 器化和自动化以及使用复杂的仪器设备。化学分析 是分析化学的基础，而仪器分析则分析化学的发展 方向。
仪器分析绪论课稿
5
3. 仪器分析的历史发展概况和地位
• 分析化学是一门信息科学，它的基本目的是 研究如何获取有关物质系统化学成分与化学结构 方面定性、定量的相关信息，它对化学科学发展 的贡献极大，甚至被有些人称为 “现代化学之 父”。分析化学的发展历史上已出现过三次巨大 变革：
仪器分析 Instrumental Analysis
仪器分析绪论课稿
1
绪论 Introduction
1. 什么是仪器分析？
一般的说，仪器分析是指采用比较复杂或特 殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理 化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、 成分含量及化学结构等信息的一类方法。
这些方法一般都有独立的方法原理及理论 基础。
3. 计算机的发明，尤其微型计算的发展，给仪器分析 带来 全新的革命。标志工具是：微型计算机控制的 现代智能型分析仪器的大量使用。
仪器分析绪论课稿
7
分析化学与化学的其他分支及其他科学的关系
Biology Botany Genetics Molecular Biology Microbiology Zoology
仪器分析绪论课稿
11
电分析化学方法
以电讯号作为计量关系的一类方法, 主要有 五大类: 电导、 电位、 电解、 库仑及伏安。
仪器分析绪论课稿
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
色谱法
是一类分离分析方法, 主要有气相色谱和液相色谱。
岛津GC-2010
HP-1100液相色谱仪
仪器分析绪论课稿
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其它仪器分析方法
① 质谱； ② 热分析（热重量法、差热分析法、示差扫描量热法和测温
5.选择性（Selectivity）：分析方法的选择性是指该方
法不受干扰的程度。
仪器分析绪论课稿
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7. 仪器分析的特点
1. 灵敏度高，检出限低: AAS的DL可达10 -9 （火焰式）和10
-12 （非火焰式） 。DL一般都在ppm级、ppb级，甚至可达ppt、 ppf级。
Pharmacy Toxicology
Agriculture
Agronomy
Materials
Animal Science
Science
Crop Science Food Science Horticulture Soil Science
Social Sciences Archeology Anthropology
物能力的量度,灵敏度受到两个因素的限制：即效 正曲线的斜率和测量设备的重现性或精密度。相 同的精密度：曲线斜率较大，灵敏度越高。
仪器分析绪论课稿
15
3.检出限（Detection limit）：指能以适当的置信度被
检出的组分的最小量或最小浓度 ,与仪器的噪声相关 （3倍）
4.校正曲线的线性范围 （Linear range）