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分析化学AnalyticalChemistryTel：22236670；18665711833E-mail：jqhusc@scut.edu.cn上课时间与地点理论课周二下午5-7节A34053-13周主讲教师：博士、教授、博导胡建强，博士、教授、博士研究生导师，华南理工大学化学与化工学院院长助理、应用化学系主任。2000年6月毕业于中国科学院长春应用化学研究所，师从于许禄研究员（德国第一批洪堡奖学金获得者），并获理学硕士学位；2003年12月毕业于厦门大学化学系，师从于田中群院士，并获理学博士学位；2005年1月至2006年12月在清华大学化学系从事博士后研究工作，合作导师李景虹教授（清华大学“百人计划”、“长江学者”奖励教授）；2006年12月被华南理工大学聘为“百人计划”。主要研究领域为新型纳米材料合成、性能研究与应用，生物功能材料组装与医学应用和新型化妆品研发与性能研究。已经或正在主持10余项科研项目，包括3项国家自然科学基金面上项目；目前已在J.Am.Chem.Soc.,Adv.Funct.Mater.,Chem.Commun.,J.Phys.Chem.B,Langmuir,Nanoscale,J.Mater.Chem.和Biosens.Bioelectronics.等国内外核心刊物上发表研究论文70余篇（其中SCI收录的有60余篇，影响因子大于4.0的18篇），被国内外同行引用1200余次。学术兼职包括Chem.Rev.Soc.,J.Am.Chem.Soc.,Nanoscale,J.Phys.Chem.B,Langmuir等杂志评审，国家重大研究计划项目、国家自然科学基金面上项目、地区基金项目和青年科学基金项目等评审。教学要求与安排理论（32）学时教材《分析化学》化学工业出版社2009蔡明招主编《分析化学》高等教育出版社第五版华东理工大学与四川大学合编理论课平时成绩组成理论课:考试（70%）平时（30%）成绩评定作业（15%）课堂纪律（5%）考勤（10%）讲授内容及教学日历主要参考书①定量分析化学简明教程，北京大学出版社，1997②分析化学（第四版），武汉大学等，高等教育出版社，2000③分析化学例题与习题，武汉大学，高等教育出版社，1997④分析化学，R.Kellner等编，李克安等译，北京大学出版社，2001⑤分析化学新进展，汪尔康主编，科学出版社，2002⑥21世纪的分析化学，汪尔康主编，科学出版社，1999第一章分析化学概论AnalyticalChemistrySummarization分析化学的定义是一个发展、变化的动态概念!是信息科学的组成部分!§1.1什么是分析化学？1894年F.W.Ostwald：鉴定物质及其组成的技术。1950s：研究物质组成的测定方法及其原理的一门科学。1990s：人们获得物质化学组成和结构信息的科学。现在：一个发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得物质在特定时间和空间里的有关组成和性质信息的科学分支。它不能直接提供或合成新型的材料和化合物，而是提供与这些新材料、新化合物的化学成分和结构相关的信息，研究获取这些信息的最优方法和策略。§1.2分析化学的特点分析化学的产品:数据(Data)和仪器(Instrument)!分析化学中突出“量”的概念测定的数据不可随意取舍；数据准确度、偏差大小与采用的分析方法有关。分析试样是一个获取信息、降低系统不确定性的过程实验性强强调动手能力、培养实验操作技能，提高分析解决实际问题的能力。综合性强涉及化学、生物、电学、光学、计算机等，体现能力与素质。2019/12/19§1.3分析化学的分类定性分析：测定物质基本单元(如元素、离子或化合物)组成的方法。定量分析：测定物质中基本单元的含量或确定物质中各组分的量的关系。结构分析：测定物质分子结构或晶体结构的方法。按分析方法—定性分析、定量分析和结构分析无机分析：无机物质组成和数量的分析测定。有机分析：有机物质组成和数量的分析测定。按分析任务—无机分析和有机分析例行分析（常规分析）：实验室的日常分析工作。仲裁分析：当对某一分析结果有争议时，请有资质权威的单位采用标准方法进行分析测定。按分析要求—例行分析和仲裁分析常量组分(1%)微量组分(0.01-1%)痕量组分(0.01%)按待测组分含量—常量、微量和痕量组分按试样量大小—常量、半微量和微量方法固体试样质量/mg液体试样体积/mL常量10010半微量10100110微量101分析化学化学分析法仪器分析法重量分析法滴定分析法酸碱滴定法沉淀滴定法络合滴定法氧化还原滴定法挥发法沉淀重量法光学分析法电化学分析法色谱分析法直接电位法电位滴定法伏安法可见及紫外分光光度法原子发射光谱、火焰分光光度法、荧光分析法原子吸收分光光度法红外吸收光谱法气相色谱法液相色谱法按测定原理及方法—化学分析和仪器分析化学分析法:又称为经典分析方法，是以化学反应为基础，依据实验测定的重量或体积，利用化学计量关系来确定试样中某成分含量的方法。化学分析法的分离方法:沉淀、萃取、蒸馏等。化学分析法的定性方法:加入各种试剂，测量待测物的颜色、熔沸点、气味、光学性质(拆射、反射、衍射等)以及在不同溶剂中的溶解特性。化学分析法的优点:(1)重量法不需要标准物质，只要求沉淀的形式与其化学式一致；而对于滴定分析，只要指示剂能够正确指出终点，滴定反应的方程式计量关系成立；(2)分析的准确度高(相对误差0.1%-0.2%)，适合于常量组分的分析。化学分析法的缺点:(1)灵敏度低,不适于微量组分的分析；(2)耗时，不够快速简便。化学分析法的历史贡献：(1)建立了一大批适合于不同物质的分析方法和分离技术；(2)设计、创制了一大批实验器械；(3)为基本化学定律的确定做出了重大贡献；(4)新元素的发现；(5)……仪器分析法:自从1920s以来,在不断吸取其它相关领域的新成就的基础上,建立发射光谱法、吸收光度法、原子荧光法、极谱法、红外光谱法、核磁共振谱法、质谱法、色谱法等一系列仪器的分析方法。仪器分析法的分离方法:色谱技术和毛细管电泳技术等。仪器分析法的定性定量方法:利用物质原子、分子、离子等特性,如电导、电位、光吸收和发射、质荷比、荧光等。仪器分析法的优点:(1)灵敏度高，可以进行微量和痕量组分的测定;(2)快速、简便，易于自动化。仪器分析的缺点:(1)一般准确度1%－5%;(2)几乎所有的方法都是比较法，需要标准物质作为参照;(3)设备费用高，一次性投入大。§1.3分析化学发展简史第一个重要阶段:20世纪起初的20-30年间分析化学发展成为一门独立的学科物理化学溶液理论的发展，推动了化学分析的快速发展。用物理化学中的溶液平衡理论、动力学等研究分析化学中的基本理论问题：沉淀的形成和共沉淀；指示剂变色原理；滴定曲线和终点误差；缓冲原理及催化和诱导反应等。建立了溶液中的四大平衡理论。第二个重要阶段:20世纪40年代，仪器分析的发展分析化学与物理学及电子学结合的时代。原子能和半导体技术兴起，如要求超纯材料(如99.99999％砷化镓)，要测定其杂质，化学分析法根本无法解决，促进了仪器分析和各种分离方法的发展。第三个重要阶段:20世纪70年代以来,分析化学发展到分析科学阶段现代分析化学把化学与数学、物理学、计算机科学、精密仪器制造、生命科学和材料科学等学科结合起来，成为一门多学科性的综合科学。911事件震惊全球!世贸大厦原貌§1.4分析化学的作用物质的鉴定（分子科学、遗传密码）如何鉴别死者的身份3700多名救援者患癌症!天体科学人类遣往其它行星上第一个可以移动的、自动化的大型Lab2004年1月4日火星登陆的美国“勇气”号火星车生命液态水卫星成分的分析可以帮助了解银河系及卫星的形成，可以检测是否有氮-生命形成的基础。用光谱分析法分析恒星上的组成和变化规律等。—实时在位自动程序控制分析检测测定空气中污染物如CO、SO2、NO2等含量，不仅对呼吸道有影响，而且造成酸雨；烟镉会引起肾功能衰退，吸入过多会头晕、呕吐、胸痛，甚至死亡。环境监测(大气、水、土壤分析等)六价铬的毒性大于三价铬，对呼吸器官、皮肤有损害，也能致癌；水源根据不同的需要，各国制定了不同的用水标准。生活用水，考虑有害物对人体的影响，世界卫生组织允许的限量，如Pb0.1mg/L,Cr0.05mg/L,Cd0.01mg/L和Hg0.001mg/L；工业用水，考虑钙、镁、铁、铅、硫酸盐、pH和溶解氧等；农业用水，考虑微量元素对作物的影响；水产用水，考虑农药及微量元素与对立类的影响；工业废水的排放标准，我国河水的污染极为严重。例如，20世纪50年代日本发生的公害病-----痛痛病，曾惊动了全世界。为了寻找痛痛病的病因，经历了11年之久，后来环境分析化学工作者用光谱分析检查出病区的河水中含有铅、镉、砷等有害元素，继而用元素追踪的手段，分析病区的土壤和粮食，发现铅、镉等含量偏高，以后有进一步对痛痛病患者的尸骨进行光谱定量分析，发现骨灰中的锌、铅、镉含量高的惊人。为了确定治病因子，又以锌、铅、镉分别掺入饲料喂养动物，在动物身上进行元素追踪分析，证实了镉对骨质的严重危害性。医疗卫生疾病的检测(抽血化验)和预防；新药的推出(测量有效成分的含量及配比)TheModernOlympicGames（1896-2004）TheCreedoftheOlympics:“TheimportantthingintheGamesisnotwinning,buttakingpart.Theessentialthingisnotconquering,butfightingwell.”竞技体育红蝇伞美丽却极毒豹斑毒伞中毒可引发精神错乱秋盔孢伞长相难看，极毒，引发肝、肾、心、脑、肺衰竭，很难救治鳞柄白毒伞中毒后引发内出血，死亡率极高，又称“致命小天使”食品安全广钢的建筑钢材维达纸品工业生产质检(产品和原材料质量的鉴定和顶级)生命科学头发中微量元素含量与疾病的关系；如正常人锰含量为0.7μg/g，而心脏病患者为0.42μg/g；活体分析，将很小的探头插入体细胞中，测定多巴胺、肾上腺素、维生素、糖等含量。对了解生命规律、大脑功能很有意义；人体内一天究竟需要多少糖，人体中糖是怎么循环变化的，需要测定体内糖的含量；∙∙∙∙∙∙军事生化武器(毒气，毒气检测器)，毒气：神经类，含磷有机物；溃烂类，芥子气；隐形飞机(F117A)，核潜艇：由塑料、树脂等有机物制成，或涂上一层物质。刑事侦破个人头发中微量元素含量不同，通过测定可判断现场的头发是谁的；1870年以前的绘画原料主要用白粉，没有ZnO和TiO2，文艺复兴时期的油画中的白粉若有锌或钛元素，那就是复制品；德黑兰附近有个牧场，1972年大批羊死亡，场主指控有人破坏，通过测定羊胃中的草，发现含大量的Se（剧毒），植物具有富集地下化学元素的能力。后来在当地的地下发现了金属矿床，金矿地面一吨的草含100克金；慢性中毒后，头发中含有铅和砷。科学研究几乎所有涉及化学的研究均要用到分析化学；有机合成时，需要测定产品是什么？含量多少？中间物是什么？无机化合物研究络合物时，需要测定络合比、电化学和光学等性质；新型材料（如纳米材料、超导和高分子导电材料等）也需要分析化学，考古学需要测定古物的年代、组成。生命科学—DNA测序、细胞分析、蛋白质分析药物分析—发现新药、药物安全、药效临床分析—诊断，药物研究环境分析—大气污染、水污染、室内污染化妆品安全—质量、毒性、副作用食品分析—质量控制，添加剂材料分析—质量、性能、结构过程分析—生产自动化体育运动分析—兴奋剂检测、违禁药物法庭分析—刑侦、证据andmore…………§1.5现代分析化学学科发展趋势及特点高灵敏度――单分子(原子)检测高选择性――复杂体系(如生命体系、中药)原位、活体、实时、无损分析自动化、智能化、微型化、图像化高通量、高