《仪器分析》课程
仪器分析课程教学大纲
《仪器分析技术》课程教学大纲2023一、教学目的和要求仪器分析技术是测量物质的化学组成、分子结构、物理性质和状态，进行科学研究与质量监控的重要手段，是研究生必须掌握的基础知识之一。
《仪器分析》是化学与化学工程、材料工程、生物和生物工程各专业的基础课程之一。
鉴于硕博士研究生在本科阶段已经具备一定的课程基础知识，并且仪器分析技术种类繁多，发展迅速，本课程《仪器分析技术》教学大纲及教学内容的编制主要遵循“通用、精炼、新进展”的原则，通过这门课程的教学，可帮助学员较好地掌握本研究所研究领域较通用的仪器分析技术，重点学习测量误差和不确定度、各类仪器分析技术的原理、仪器结构和构效关系、主要实验技术/方法的特点、影响检测的主要因素、谱图解析的一般步骤和方法、前沿技术进展和典型应用实例等内容。
从而提高学生使用本研究所大中型仪器进行科研工作的能力。
本课程采用课堂教学、实验实验和多媒体辅助教学等多种教学手段相结合的方式完成教学内容。
教学内容注重实践应用价值，通过本课程学习，学员应能够在两个方面得到能力提升：（1）正确选择分析技术和分析仪器的能力。
（2）评判数据质量，解析数据、挖掘数据信息的能力。
二、预修课程本课程是在学生已完成本科分析化学和仪器分析课程或了解相关知识，具有较好的化学专业基础知识，特别是具备较好的“定性定量分析”的概念基础上开设的。
三、适用对象化学与化学工程、材料工程、生物和生物工程相关专业博硕士研究生。
四、授课方式采用课堂理论教学和实验演示教学相结合的授课方式，并结合讨论、学生自学、课外辅导答疑以及考核。
五、课程内容课堂理论教学总计42学时，实验演示教学18.5学时，分6个技术模块共计11章展开教学，模块I包括第一章和第二章，模块II-VI包括第三章至第十一章。
其中，模块1为必选项，在模块II-VI中，不同专业研究生可根据自身专业基础和技术需求情况，从第三章至第十一章教学内容中任选数个章节学习。
总学时数不少于36学时。
《仪器分析课程》介绍
《仪器分析课程》介绍一、本课程校内发展的主要历史沿革本课程为“分析化学”的重要组成部分，药学专业各方向的基础必修课，开设于药学院建院之初，由我国分析化学的著名教授陆明廉主持，此后历任教师保持了“重视基础理论、基础知识教学和动手能力培训”的教学思想。
全国高校药学专业统编《化学分析》教材已改编到第七版，本教学团队教授每版均参与编写。
二、理论课和理论（含实践）课教学内容“仪器分析”是化学学科的一个重要分支，它是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法。
利用较特殊的仪器，对物质进行定性分析，定量分析，形态分析。
仪器分析方法所包括的各类方法所依据的原理不同，所测量的物理量不同，操作过程及应用情况也不同。
随着药学学科的发展，相关学科的研究对仪器分析学科提出越来越高的要求，仪器分析涉及体系也越来越复杂，内容也远远超出化学学科的领域，它正把化学与数学、物理学、计算机科学、生物学结合起来，发展成一门多学科性的综合性科学。
通过学习仪器分析的基本理论、基本知识和基本概念，使学生掌握各种方法的原理，并且具有根据分析任务选择合适的分析方法的能力，在此基础上，学生经过实验技能和操作的严格训练，真正掌握各种仪器分析技术，各种分析技术在药学科学中的应用。
仪器分析发展日新月异，本课程的内容是最必要的基础和知识贮备，通过教学还需使学生养成时刻关注仪器分析的前沿领域和发展趋势，了解各种新方法和新技术在药学以及各领域的应用，了解药学学科及其他学科的进展和对仪器分析的新要求，培养具有创新性思维和强动手能力的药学人才，以适应21世纪我国新药研究开发的需要。
三、知识模块顺序及对应的学时（一）理论课（45学时）1.电位法及永停滴定法8学时2.光谱分析法概论1学时3.紫外可见分光光度法5学时4.荧光分光光度法2学时5.红外吸收光谱法4学时6.原子吸收分光光度法2学时7.核磁共振波谱法4学时8.质谱法4学时9.色谱分析法概论2学时10.气相色谱法5学时11.高效液相色谱法4学时12.平板色谱法4学时（二）实验课（18学时）1.磷酸的电位滴定2学时2.磺胺嘧啶的重氮化滴定2学时3.微量铁的测定2学时4.双波长法测定2学时5.荧光法测定2学时6.氟离子含量测定2学时7.气相色谱法2学时8.高效液相色谱法2学时9.红外光谱测定2学时四、课程的重点、难点及解决办法重点：各类方法的原理，根据物质的结构选择合适的仪器分析方法（包括定性、定量和结构分析）难点：仪器分析涉及物质的物理和物理化学原理，将物理原理和本学科的方法相结合是课程学习过程中的重点也是难点；仪器分析发展迅速，学生对仪器缺乏感性认识。
《仪器分析》课程教案
《仪器分析》课程教案一、课程概述1. 课程目的：《仪器分析》课程旨在帮助学生掌握各种现代仪器分析方法的基本原理、仪器结构、操作技巧和数据分析，培养学生具备实验设计、实验操作和实验结果分析的能力。
2. 课程内容：本课程内容包括光谱分析、色谱分析、电化学分析、质谱分析、原子吸收光谱分析、X射线荧光光谱分析等现代仪器分析方法。
3. 适用对象：本课程适用于化学、化工、环境、生物、医药等专业本科生和研究生。
二、教学方法1. 讲授与实践相结合：通过理论讲授，使学生掌握各种仪器分析方法的基本原理；通过实验实践，使学生熟悉仪器操作和数据分析。
2. 案例分析：引入实际案例，使学生了解仪器分析在科研和生产中的应用。
3. 小组讨论：鼓励学生针对实验结果进行小组讨论，提高学生的分析问题和解决问题的能力。
三、教学目标1. 知识目标：（1）掌握各种仪器分析方法的基本原理；（2）了解仪器分析方法的应用领域；（3）熟悉常见仪器的操作和维护。
2. 能力目标：（1）具备实验设计、实验操作和实验结果分析的能力；（2）能够运用仪器分析方法解决实际问题。
四、教学安排1. 课时：共计32课时，其中理论讲授20课时，实验实践12课时。
2. 教学进度：（1）第1-8课时：光谱分析方法；（2）第9-16课时：色谱分析方法；（3）第17-24课时：电化学分析方法；（4）第25-32课时：质谱分析、原子吸收光谱分析和X射线荧光光谱分析方法。
五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业完成情况，占总成绩的30%。
2. 实验报告：实验操作、实验结果和数据分析，占总成绩的40%。
3. 期末考试：理论知识测试，占总成绩的30%。
六、教学资源1. 教材：《仪器分析原理与应用》2. 实验设备：各种仪器分析设备，如光谱仪、色谱仪、电化学分析仪等。
3. 辅助材料：课件、实验指导书、案例分析资料等。
七、教学注意事项1. 确保实验安全：在实验过程中，教师应指导学生遵守实验规程，注意实验安全。
《仪器分析》课程标准
《仪器分析》课程标准一、课程目标1.了解各种仪器分析方法的基本原理、概念、有关定律公式和数据处理方法；2.了解各种仪器方法的特点、应用范围和局限性，能根据实际问题选择适当的仪器分析方法；3.了解各种仪器的基本结构、性能和应用范围，通过实训使学生理解、巩固所学知识，初步掌握各种仪器的使用方法。
4.通过教学，逐步增强学生的法律、环保、安全意识，加强学生的职业道德观念，使学生养成实事求是、严肃认真的科学态度，并掌握一定的安全、环保知识。
二、课程内容三、教学实施建议1.教学场地与设备①理论授课教室理论课教室除了配备常规的黑板、桌椅外，还需配置计算机、投影仪等多媒体教学设备。
教学过程以小组学习为主，全班以7～8人为一组，分为6个小组，每组需配备一台电脑供学生查阅资料。
②实训室实训室应配有可见分光光度计、原子吸收分光光度计、酸度计、气相色谱仪等仪器设备，还需配有电源、空调等基础设施。
2.师资要求①具备相关专业本科以上学历，具有中等职业学校教师资格。
②在企业从事相应专业工作（含企业挂职锻炼）累计达半年以上，并取得相应职业资格证书。
承担专业核心课程教学的教师必须具备累计1年以上企业相应专业经历（含企业挂职锻炼），并具备高级工以上的职业资格。
③经过职业教育学理论、教学方法等方面的培训，具有基本的教学设计能力。
④兼职教师应具备相同或相近专业工程师以上职称或技师以上职业资格；具有基本的教学能力，具备承担任教课程所需的业务能力。
3.教学方法建议采用多媒体教学，结合动画使学生更易掌握方法原理；采用大量图片或者多媒体教学，使学生更多地了解现代分析检测手段和仪器，不要对各方法的原理作太多阐述，防止内容偏多、偏深；结合录像、实物和动画使学生更易掌握仪器结构和操作。
通过实样分析操作使学生掌握样品分析程序、教学中通过分析相关的实例，对实验条件的选择、分析方法的对比使学生更好的掌握相关技能，理论联系实际以至达到举一反三的效果。
仪器分析课程教案
仪器分析课程教案一、课程简介1. 课程目标：使学生掌握常见仪器分析方法的基本原理、仪器构造及操作技巧，培养学生分析问题和解决问题的能力。
3. 课程内容：涵盖光学分析、电化学分析、色谱分析、质谱分析等常见仪器分析方法。
二、教学方法1. 讲授：讲解基本原理、仪器构造及操作方法。
2. 演示：进行仪器操作演示，让学生直观了解仪器使用过程。
3. 实验：安排实验课程，让学生动手操作，巩固理论知识。
4. 讨论：组织学生针对实验结果进行分析讨论，提高分析问题和解决问题的能力。
三、教学内容1. 第一章：光学分析法1.1 紫外-可见光谱分析1.2 红外光谱分析1.3 拉曼光谱分析2. 第二章：电化学分析法2.1 电位分析法2.2 电解分析法2.3 库仑分析法3. 第三章：色谱分析法3.1 气相色谱分析3.2 高效液相色谱分析3.3 薄层色谱分析4. 第四章：质谱分析法4.1 质谱仪原理及构造4.2 质谱图解析4.3 质谱在结构鉴定中的应用5. 第五章：现代仪器分析技术5.1 原子光谱分析5.2 核磁共振光谱分析5.3 扫描隧道显微镜分析四、教学安排1. 授课时间：32课时（每周2课时，共16周）2. 实验时间：16课时（每周1课时，共16周）3. 课程设计：理论教学与实验教学相结合，注重实践操作能力的培养。
五、课程评价1. 平时成绩：课堂表现、作业完成情况，占比30%。
2. 实验报告：实验操作、数据处理及分析，占比30%。
3. 期末考试：闭卷考试，占比40%。
4. 综合评价：考察学生的理论知识、实践操作能力和分析问题解决问题的能力。
六、第四章：质谱分析法（续）4.4 质谱在生物化学领域的应用4.5 质谱在材料科学领域的应用七、第五章：现代仪器分析技术（续）5.4 电化学石英晶体微天平分析5.5 光学相干断层扫描分析八、第六章：数据分析与处理8.1 数据分析基础8.2 数据处理方法8.3 仪器分析数据的可靠性评估九、第七章：仪器分析在科研中的应用9.1 仪器分析在化学研究中的应用9.2 仪器分析在生物医学领域的应用9.3 仪器分析在环境监测领域的应用十、第八章：仪器分析实验技巧与安全10.1 实验基本操作技巧10.2 实验中常见问题及解决方法10.3 实验室安全知识六、教学安排1. 授课时间：32课时（每周2课时，共16周）2. 实验时间：16课时（每周1课时，共16周）七、课程评价1. 平时成绩：课堂表现、作业完成情况，占比30%。
仪器分析-课程说课
01
02
03
04
操作前准备
熟悉设备操作流程，检查设备 状态，准备好所需试剂和标准
品。
操作过程
按照设备操作指南进行操作， 注意操作步骤和顺序，避免误
操作。
数据记录与处理
及时记录实验数据，对数据进 行处理和分析，得出准确结论
。
安全注意事项
遵守实验室安全规定，注意个 人防护和实验室安全。
设备维护与保养
日常维护
提高实验效率
学生可以在虚拟环境中反复练习，熟悉实验流程，提高实验效率。
开展课外科技活动，提升学生创新能力
学生科研项目
鼓励学生参与科研项目，培养其独立思考和解决问题的能 力。
学术竞赛
组织学生参加各级学术竞赛，提高其学术水平和竞争意识。
创新实践
引导学生开展创新实践活动，如专利申请、科技成果转化 等，培养其创新意识和实践能力。
对照原则
设立对照组，通过比较实 验组和对照组的结果，消 除非处理因素对实验结果 的影响。
随机原则
在实验对象的分配和实验 处理的顺序上遵循随机原 则，以减少实验误差。
重复原则
对同一实验处理进行多次 重复，以获得更可靠的结 果和更准确的结论。
数据处理技巧与误差分析
数据整理
对实验数据进行分类、汇总和整 理，以便后续分析。
质谱分析法
质谱仪的组成和工作原理
01
介绍质谱仪的主要组成部分（离子源、质量分析器、检测器）
及其工作原理。
质谱图的解析
02
阐述如何根据质谱图提供的信息进行化合物分子量的测定和分
子结构的推断。
质谱法在仪器分析中的应用
03
举例说明质谱法在有机物、无机物、生物大分子等领域中的应
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三、定性与定量分析应用
1、朗伯-比尔定律 A＝ Kcl 或A=εcl
A为吸光度；c溶液的浓度； l光程长度 K为吸光系数；当溶液浓度为mol/L 时， K称为摩 尔吸光系数，单位为L/mol .cm 吸光度与透射率的关系：
A = lg(I0/It) = lg(1/T) = —lgT = Kcl
T值为0％至100％内的任何值。 A值可以取任意的正数值。
其主要因素影响分别如下： ① 自然宽度 ② 多普勒变宽 ③ 洛仑兹变宽 ④ 霍尔兹马克变宽 ⑤ 场致变宽 ⑥ 自吸变宽
二. 分光光度计
例7： 画出原子吸收分光光度计的结构框图，并简 要叙述各部分的作用。
参考答案：结构框图如下所示：
锐线 光源
原子 化器
单色器
检测器
计算机 工作站
三、分析方法评价
1、灵敏度
π→π* trasnsition: red shift with the increase in the solvent polarity
例题3： 在下列化合物中，哪一个的摩尔吸光系数最大？ （1）乙烯；（2）1,3,5-已三烯；（3）1,3-丁二烯
例题4： 下列化合物中哪一个的λmax 最长？ （1）CH4；（2）CH3I；（3）CH2I2
2. 多组分普通的分光光度法
A1c1l2c2l
(nm)
Co Ni
510 3.64×104 5.52×103
656 1.24×103 1.75×104
将0.376g土壤样品溶解后定容至50ml，取25ml试液进行处理，以除 去干扰元素，显色后定容至50ml，用1cm吸收池在510nm处和656nm 处分别测得吸光度为0.467和0.374，计算土壤样品中钴和镍的质量分数 。
仪器分析复习课
第二章： 光学分析导论
第一节： 光的性质 第二节： 能级及电子在能级间的跃迁 第三节： 光谱仪器
一、光的性质（P8）
描述波动性的参数： 波长（λ） 频率（ν） 波速（ c ）
描述微粒性的参数： 能量（E）
E = hυ = h c /λ
例题1：对下列单位进行换算： （1）150pm Z射线的波数（cm－1） （2）Li的670.7nm谱线的频率（Hz） （3）3300 cm－1波数对应的波长（nm） （4）Na的588.995nm谱线相应的能量（eV）
二、能级及电子在能级间的跃迁
原子光谱： 电子能级跃迁 —— 线状光谱
分子光谱： 电子能级跃迁 振动能级跃迁 —— 带状光谱 转动能级跃迁
物质发光的几种形式
物质散射光的几种形式
三、光谱仪
例题2： 光谱仪一般由几部分组成？它们的作用分别是什么？
参考答案： （1）稳定的光源系统—提供足够的能量使试样蒸发、原子化、 激发，产生光谱； （2）试样引入系统； （3）波长选择系统（单色器、滤光片）—将复合光分解成单 色光或有一定宽度的谱带； （4）检测系统—是将光辐射信号转换为可量化输出的信号； （5）信号处理或读出系统—在显示器上显示转化信号。
第五章 红外光谱法
Infrared absorption spectroscopy
第二节：红外产生的原理和条件 第三节：红外光谱仪 第四节：定性与定量分析
一. 红外光谱区的划分
A. 近红外区 0.78 - 2.5 um (780 nm – 2500 nm) B. 中红外区 2.5 – 25 um（4000cm-1~400cm-1） C. 远红外区 25 - 1000 μm
二、紫外-可见分光光度计
钨灯卤素 灯或氘灯
棱镜或光 栅，玻璃 或石英
玻璃或 石英比 色皿
光电管 或光电 倍增管
对数转 换或不 转换
模拟或数 字，微机 处理与否
光源
单色器 比源
例题5：单光束、双光束、双波长分光光度计在光路设计上 有什么不同？
参考答案： （1）单光束分光光度计：经单色器分光后的一束平行光， 轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的测定； （2）双波长分光光度计：由同一光源发出的光被分成两束， 分别经过两个单色器，得到两束不同波长（λ1和λ2）的单色 光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池； （3）双光束分光光度计：在单色器的后面放置切光器，将 光分为两路强度相同的两部分，分别通过参比和样品溶液测 定。
中红外光谱分为：基团频率区（官能团区）和指纹区。
二、红外吸收产生的原理与条件
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所 需能量相等。（刚好满足振动跃迁）
条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用 （偶极矩发生变化）
z
三. 振动自由度的计算
对于由N个原子组成的分子： 3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度 y
（1）特征浓度 c0=cx×0.0044/A
（2）特征质量
m0=cx×Vx×0.0044/A
吸光度在0.15-0.8范围内，灵敏度较好。
P71 第8-10题
四、干扰及其消除
干扰主要表现在二个方面 A.其它谱线干扰分析线,如光谱干扰和背景干扰 B.干扰待测元素的原子化程度,如化学干扰、电离
干扰和物理干扰。
0.463 7 .6 4140 cCo 5.5 213c 0Ni
0.371 4 .2 413c 01.7 5140 c
Co
Ni
第四章 原子吸收分光光度法
第二节：基本原理 第三节：AAS分光光度计 第四节：分析技术 第五节：干扰和消除
一. 基本原理
例6：原子谱线变宽的主要因素有哪些？对原子吸 收光谱分析有什么影响？
第三章 紫外可见吸收光谱法 Ultraviolet Visible Spectrophotometer
第一节：紫外-可见吸收光谱法的原理 第二节：紫外-可见分光光度计 第三节：定性与定量分析应用
一、紫外-可见吸收光谱法的原理
1、分子的电子能级和跃迁
σ →σ*，σ→π* ， π→σ*, π→π* , ｎ→σ*， ｎ→π*
2、概念（生色团、助色团、红移、蓝移、增色 效应、减色效应）
3、吸收带类型（R带、B带、K带、E带）
4、影响吸收带的因素
A. 共轭效应（conjugation effect )
B. 助色效应
C. 溶剂效应（solvent effect）
n→π* transition: blue shift with the increase in solvent polarity