华东理工大学仪器分析课件1 绪论
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大学仪器分析(概述)PPT教学课件(1)
并加以评析:
举例分析:
1.大雪三日，湖中人鸟声俱绝。
这句在结构上可谓横空出世，突兀而来，使人陡 生荒寒之感。尽管这时作者还没有描绘雪景，但 已可以想见大雪封湖之状，读之使人遍体生寒 了。 ——通过听觉写景，写出了大雪后一片静寂， 湖山封冻，人鸟瑟缩不敢外出，寒噤不敢作声，连 空气仿佛也冻结了。一个“绝”字巧妙地从人的听 觉和心理感受上画出了大雪的威严。这不禁让我 们联想到唐人柳宗元《江雪》中的“千山鸟飞绝，万 径人踪灭”。（视觉）二者虽写法不同，但达到了同 样的艺术效果。
更定 毳衣 雾凇 沆砀
gēng
cuì
sōng
读一读
hàng dàng
朗读课文,读出味道.
注意感情基 调.细微变
第一段:独往 湖心亭看雪
第二段:大喜 曰:焉得湖中 更有此人
自读课文， 疏通文句 并质疑。
同桌之 间讨论交 流，质疑 解难。
积累文言字词： 是日更定（ 这
古代计时单位，一夜分
）（
） 五更，美更约两小时
（2） ︱r︱=0时， y与x之间完全不存在线性关系。
（3） 0<︱r︱<1时， y与x之间存在一定的线性关系。
︱r︱值愈接近1，线性关系就愈好
例：用光度法测定合金钢中Mn的含量，吸光度与Mn的含量间有下列关系： Mn的质量/µg 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 未知样 吸光度/A 0.032 0.135 0.187 0.268 0.359 0.435 0.511 0.242 试求出标准曲线的回归方程及其相关系数r并计算未知样品中Mn的含量
0
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 C
（二）灵敏度
物质单位浓度或单位质 量的变化引起响应信号值 变化的程度，称为方法的 灵敏度，用S表示。
举例分析:
1.大雪三日，湖中人鸟声俱绝。
这句在结构上可谓横空出世，突兀而来，使人陡 生荒寒之感。尽管这时作者还没有描绘雪景，但 已可以想见大雪封湖之状，读之使人遍体生寒 了。 ——通过听觉写景，写出了大雪后一片静寂， 湖山封冻，人鸟瑟缩不敢外出，寒噤不敢作声，连 空气仿佛也冻结了。一个“绝”字巧妙地从人的听 觉和心理感受上画出了大雪的威严。这不禁让我 们联想到唐人柳宗元《江雪》中的“千山鸟飞绝，万 径人踪灭”。（视觉）二者虽写法不同，但达到了同 样的艺术效果。
更定 毳衣 雾凇 沆砀
gēng
cuì
sōng
读一读
hàng dàng
朗读课文,读出味道.
注意感情基 调.细微变
第一段:独往 湖心亭看雪
第二段:大喜 曰:焉得湖中 更有此人
自读课文， 疏通文句 并质疑。
同桌之 间讨论交 流，质疑 解难。
积累文言字词： 是日更定（ 这
古代计时单位，一夜分
）（
） 五更，美更约两小时
（2） ︱r︱=0时， y与x之间完全不存在线性关系。
（3） 0<︱r︱<1时， y与x之间存在一定的线性关系。
︱r︱值愈接近1，线性关系就愈好
例：用光度法测定合金钢中Mn的含量，吸光度与Mn的含量间有下列关系： Mn的质量/µg 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 未知样 吸光度/A 0.032 0.135 0.187 0.268 0.359 0.435 0.511 0.242 试求出标准曲线的回归方程及其相关系数r并计算未知样品中Mn的含量
0
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 C
（二）灵敏度
物质单位浓度或单位质 量的变化引起响应信号值 变化的程度，称为方法的 灵敏度，用S表示。
仪器分析课件
SDL=Sb +k1 sb
S
sb
测定次数，n
仪器噪音及方法检出限
K1=3时，可以认为仪器检出的最小信号值SDL可能性为95%
Sb：空白信号的平均值， sb空白信号的标准差
检出限如何计算呢？
测定空白样品(或浓度接近空白值）20-30次，求其
平均值 Sb 及其标准偏差 sb，则可分辨的最小信号
SDL= Sb+k1sb
1.2 1.0
0.8
S 0.6
0.4
0.2
0.0 0.0
S1 5
Sx
S3
S2
20 cx 30
浓度，c
S4 40
标准曲线法的准确性与否与两个因素有关：标准物浓 度配制的准确性；标准基体与样品基体的一致性。
相关系数（-1<r<1）
标准加入法（Standard addition method）
具体做法： l 将一系列已知量待测物分别加入到几等份的样品中，配制 成浓度为(cx+0)，(cx+c1), (cx+c2), (cx+c3)……..，得到和样品 有相同基体的标准系列(加标，spiking)； l 通过仪器分别测量以上系列的响应值 S0，S1，S2，S3， S4……； l 以浓度c对响应信号与S作图，再将直线外推与浓度轴相交 于一点(下图)，求得样品中待测物浓度cx。 优点：基体(matrix)相近，或者说基体干扰相同； 缺点：麻烦，适于小数量的样品分析。
标准曲线法； 标准加入法； 内标法。
标准曲线法（Calibration curve，Working curve, Analytical curve）
具体做法： l 准确配制已知待测物浓度的系列: 0(空白)，c1，c2 ，c3，c4……..； l 通过仪器分别测量以上各待测物的响应值S0，S1 ，S2，S3，S4……及待测物的响应值Sx； l 以浓度c对响应信号与S作图得到标准曲线，然后 通过测得的Sx从下图中求得cx；或者通过最小二乘 法获得其线性方程再直接进行计算。
仪器分析第1章绪论-精品文档
2.1 光学分析法
紫外可见法
分子光谱 原子光谱
红外法
原子发射法
光分析法
荧光法
核磁法
光学分析法 某能量作用于待测物质后测定其产生的辐射讯号
或引起的某些变化的分析方法。
1.非光谱法--指那些不以光的波长为特征、讯号，仅通 过测量电磁辐射的某些基本性质（反射、折射等） 的变化的分析方法。如：干涉法、折射法、散射法、 旋光法、衍射法等。
体液、单细胞分析
分析仪器在保障人类健康生活、监控病人病情、预防灾害 发生等方面起着重大的作用。
没有新型DNA分析仪的进一步发展，人类也很难在防病、 治病特别是在防治癌症和各种遗传病方面对现有基因图谱加以 利用。
2019年美籍华裔钱永健因在荧光蛋白研究领域的成果而获 得诺贝尔化学奖.他的父亲钱学榘是美国波音公司的工程师,舅舅 是麻省理工学院的的工程学教授,堂叔是中国导弹之父钱学森,哥 哥钱永佑是神经生物学家\美国科学院院士\斯坦福大学教授.堂 兄钱永刚是中国解放军某研究所高级工程师,上海交通大学兼职教 授.
4.仪器分析应用领域
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； 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。
➢ 中国：10个国家级分析测试中心，12个部级测试中 心，21个省市测试中心，137个国家级产品质量监督 检验中心，300多个进出口商品检验室，8千多个环 境监测机构，数十万庞大的分析队伍。
仪器分析ppt
(2)热分析法 该方法是通过测定物质的质量、体积、热导
或反应热与温度之间的关系而建立起来的一种分 析方法。有热重量法，差热分析法等。
§1-2 仪器分析的发展趋势
当前分析化学的特点：不仅要解决静态物质的 成分分析，而且要解决瞬时变化的暂态的物质的 成分分析；不仅要解决物质总体的总量分析，而 且要解决微区、薄层以及元素所存在的状态与价 态分析。
鉴于以上两种情况，本章讨论几种常用的分 离与富集的方法。
§2-1 沉淀分离法 这是一种较经典的分离方法，经过不断的发
展与完善，目前还经常使用。 一.无机沉淀剂沉淀分离法
定量分析中，当试样组成较简单，如碳酸钠、 氢氧化铁等，可直接把它们处理成溶液后进行滴 定；但如果为混合试样时，如Fe3+、Zn2+混合溶 液，要测其中的Fe3+含量，就必须除去Zn2+。 已知： KspFe(OH )3 3.51038 , KspZn(OH )2 1.2 1017
达到了平衡，即： A水 A有
A物质在两相中的浓度关系可用分配系数KD表 示： KD=[A有]/[A水]
如I2在水和CCl4之间的分配系数KD是一常数为 85.3，即: [I ]2 CCl4 /[I 2]H 2O 85.3
有些物质在两相中的存在形式与I2不同比较复
杂，如：Os(锇)，如果同样用CCl4来萃取溶液中 OsO4时，水相中Os是以OsO4、OsO52-、HOsO-5等三 种形式存在；此时若用分配系数(KD=[OsO4]有/ [OsO4]水)来表示锇元素在两相中分配就说明不 了实际情况，为此引入了分配比D的概念，即：
第一章 绪论
§1-1 仪器分析定义、内容和分类 一.定义与内容
分析化学是人们用来认识自然的重要手段之 一，是一门研究物质组成状态和结构的学科。 它包括化学分析和仪器分析两大部分。
或反应热与温度之间的关系而建立起来的一种分 析方法。有热重量法，差热分析法等。
§1-2 仪器分析的发展趋势
当前分析化学的特点：不仅要解决静态物质的 成分分析，而且要解决瞬时变化的暂态的物质的 成分分析；不仅要解决物质总体的总量分析，而 且要解决微区、薄层以及元素所存在的状态与价 态分析。
鉴于以上两种情况，本章讨论几种常用的分 离与富集的方法。
§2-1 沉淀分离法 这是一种较经典的分离方法，经过不断的发
展与完善，目前还经常使用。 一.无机沉淀剂沉淀分离法
定量分析中，当试样组成较简单，如碳酸钠、 氢氧化铁等，可直接把它们处理成溶液后进行滴 定；但如果为混合试样时，如Fe3+、Zn2+混合溶 液，要测其中的Fe3+含量，就必须除去Zn2+。 已知： KspFe(OH )3 3.51038 , KspZn(OH )2 1.2 1017
达到了平衡，即： A水 A有
A物质在两相中的浓度关系可用分配系数KD表 示： KD=[A有]/[A水]
如I2在水和CCl4之间的分配系数KD是一常数为 85.3，即: [I ]2 CCl4 /[I 2]H 2O 85.3
有些物质在两相中的存在形式与I2不同比较复
杂，如：Os(锇)，如果同样用CCl4来萃取溶液中 OsO4时，水相中Os是以OsO4、OsO52-、HOsO-5等三 种形式存在；此时若用分配系数(KD=[OsO4]有/ [OsO4]水)来表示锇元素在两相中分配就说明不 了实际情况，为此引入了分配比D的概念，即：
第一章 绪论
§1-1 仪器分析定义、内容和分类 一.定义与内容
分析化学是人们用来认识自然的重要手段之 一，是一门研究物质组成状态和结构的学科。 它包括化学分析和仪器分析两大部分。
[课件]仪器分析1绪论PPT
![[课件]仪器分析1绪论PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/4957072116fc700abb68fc94.png)
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、痕量和超痕量成分 的测定。
• 选择性好。很多的仪器分析方法可以通过选择
或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互 间不产生干扰。
• 操作简便，分析速度快，容易实现自动化。
2018/12/3
仪器分析的特点（与化学分析比较）
• 相对误差较大。化学分析一般可用于常量和
2018/12/3
发展中的仪器分析
• 联用分析技术已成为当前仪器分析的重 要发展方向。将几种方法结合起来，特 别是分离方法（如色谱法）和检测方法 （红外光谱法、质谱法、核磁共振波谱 法、原子吸收光谱法等）的结合，汇集 了各自的优点，弥补了各自的不足，可 以更好地完成试样的分析任务。
2018/12/3
发展中的仪器分析
• 计算机与分析仪器的结合，出现了分析 仪器的智能化，加快了数据处理的速度。 它使许多以往难以完成的任务，如实验 室的自动化，图谱的快速检索，复杂的 数学统计可轻而易举得于完成。信息的 采集和变换主要依赖于各类的传感器。 这又带动仪器分析中传感器的发展，出 现了光导纤维的化学传感器和各种生物 传感器。
2018/12/3
发展中的仪器分析
• 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。
2018/12/3
2018/12/3
发展中的仪器分析
• 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、 专一、快速、简便的分析方法。
• 选择性好。很多的仪器分析方法可以通过选择
或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互 间不产生干扰。
• 操作简便，分析速度快，容易实现自动化。
2018/12/3
仪器分析的特点（与化学分析比较）
• 相对误差较大。化学分析一般可用于常量和
2018/12/3
发展中的仪器分析
• 联用分析技术已成为当前仪器分析的重 要发展方向。将几种方法结合起来，特 别是分离方法（如色谱法）和检测方法 （红外光谱法、质谱法、核磁共振波谱 法、原子吸收光谱法等）的结合，汇集 了各自的优点，弥补了各自的不足，可 以更好地完成试样的分析任务。
2018/12/3
发展中的仪器分析
• 计算机与分析仪器的结合，出现了分析 仪器的智能化，加快了数据处理的速度。 它使许多以往难以完成的任务，如实验 室的自动化，图谱的快速检索，复杂的 数学统计可轻而易举得于完成。信息的 采集和变换主要依赖于各类的传感器。 这又带动仪器分析中传感器的发展，出 现了光导纤维的化学传感器和各种生物 传感器。
2018/12/3
发展中的仪器分析
• 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。
2018/12/3
2018/12/3
发展中的仪器分析
• 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、 专一、快速、简便的分析方法。
仪器分析1绪论2006
子技术的发展
经典的化学分析发展为仪器分析
布洛赫和珀塞尔(F. Bloch 和E. Purcell，美国）发明了核磁共振的 测定方法，获1952 年 诺贝尔物理奖
马丁(A. Martin，英国)、辛格(R. Synge，英国)，提出了分配色谱 的理论，获1952 年 诺贝尔化学奖
海洛夫斯基(J. Heyrovsky，捷克)，发明极谱分析法，获1959年 诺
6. 一般仪器价格较贵，维修使用成本较高
光光学学分分析析法法
电
化
学
仪器分析
分
析
色 谱 分 析 法 分 离 分 析 法
法
其他方法（热分析 法，放其射他化方学法分析 法等）
光学分析法
定义：根据电磁辐射与物质相互作用后产生 的辐射信号或发生的变化，或根据物质发 射的电磁辐射来测定物质的性质、含量和 结构的一类分析方法。
王庚辰，汪正范编 《仪器分析》（第三版） 高等教育出版社 2000年，朱
明华 《仪器分析》 清华大学出版社，1991年,邓勃等 《仪器分析学习指导》方惠群等篇 2004 科学出版社
谢谢大家！
化
利用显色、指示剂、 气味及熔沸点的测定
利用测定重量 或体积等的方
学
法
分
析
定性
定量
仪
器 分
测量物质的某些物理和物理化学性质 的参数，用到一些较为精密，特殊或 昂贵的仪器．
析
1. 灵敏度 2. 选择性
特点
高；化学分析：mL，mg；仪器分析:L, g甚至更低
好,由于仪器本身有较高的分辨能力，容 易方便地选择最佳条件进行测试，还可 以利用其它辅助技术如掩蔽和分离等， 大大提高其选择性。
第三次变革：70年代末，计算机的发明和应用，给仪器
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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本课程的主要内容
色谱分析法
色谱分析基本原理 气相色谱法 高效液相色谱法
电化学分析法
电位分析法 极谱及伏安分析法 库仑分析法
光谱分析法
原子吸收光谱法 原子发射光谱法
如何学好这门课程？
参考书
《仪器分析教程》 北京大学化学系 北京大学出 版社 1997
Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler. Fundamentals of Analytical Chemistry. 8th ed. Australia: Thomson-Brooks/Cole, 2004
根据混合物中不同物质在两相间作用 力的差异建立的分离分析方法
如气相色谱、液相色谱、超临界流体 色谱、毛细管电泳等
4.其它方法
热分析法
根据物质的质量、体积等性质与温度之 间的关系建立的分析方法
热重量法、差热分析、热导法等
质谱
测量被电离物质的质荷比进行分析 质谱
三、仪器分析的发展概况
刘志广 《仪器分析学习指导与综合练习》 高等 教育出版社 2005
如何学好这门课程？
1. 要求掌握常用仪器分析方法的原理 和仪器 的简单结构；
2. 要求初步具有根据分析的目的，结合学到 的各种仪器分析方法的特点、应用范围， 选择适宜的分析方法的能力。
3. 学习方法：纵向阅读，横向比较
分析化学的三次巨大变革
第一次变革
分析天平的发明 溶液理论的建立（四大平物理学和电子技术的发展为仪器分析奠定了
基础
第三次变革
计算机的发明，尤其微型计算机的发展，给仪器 分析带来 全新的革命。
前景展望
生命科学研究对分析化学提出高的要求。
如活体分析，单细胞分析，基因分析，及药物 的检测等
2. 仪器分析的特点
灵敏度高，检出限低，但相对误差 一般较大。
选择性好。 操作简便,分析速度快,易于实现自
动化。 价格一般来说比较昂贵
二、仪器分析的分类
1. 光学分析法 2. 电化学分析法 3. 色谱分析法 4. 其它方法
1.光学分析法
基于电磁波作用于被测物质后辐射信 号产生的变化建立的分析方法
仪器分析
Instrumental Analysis
华东理工大学/化学与分子工程学院/分析化学教研组
第一章 绪论
要解决的问题 什么是仪器分析？ 常用的仪器分析方法有那些？ 仪器分析的过去、现在与未来 如何学习这门课程？
分析化学 Analytical Chemistry
分析化学是化学学科的一个重要分支。 分析化学是发展和应用各种方法、仪器、策
略以获得有关物质在空间及时间方面的组成 和性质的信息的科学。 分析化学是科学的眼睛。 按原理的不同，分析化学可以分为化学分析 和仪器分析两类。
一、仪器分析的定义
1. 仪器分析的定义
化学分析：利用化学反应及其计量
关系测定物质组成及含量
仪器分析：利用测量表征物质的物
理或物理化学性质的参数来确定其 化学组成、含量和结构的分析方法
分为光谱法和非光谱法两类 光谱法有IR、UV-VIS、荧光和磷光、
AAS、AES、NMR、拉曼光谱等 非光谱法有折射、干涉、旋光、散射
浊度、X射线衍射、电子能谱等
2.电化学分析法
根据物质在溶液或电极上的电化学性 质为基础建立起来的分析方法
有电位分析、电导法、极谱法、库仑 法等
3. 色谱分析法