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第一章绪论introduction一、仪器分析发展历程developingprocessofinstrumentanalysis二、仪器分析分类classificationofinstrumentanalysis三、仪器分析应用领域applicationrangeofinstrumentanalysis四、课程主要内容maincontentofthecourse五、课程的性质与目标propertyandgoalofthecourse六、课程的学习方法learningmethodofthecourse七、参考资料references2020/1/7一、仪器分析的发展过程developingprocessofinstrumentanalysis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；2020/1/7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。（1）BlochF和PurcellEM；建立了核磁共振测定方法；诺贝尔化学奖1952年；（2）MartinAJP和SyngeRLM；建立了气相色谱分析法；诺贝尔化学奖1952年；（3）HeyrovskyJ，建立极谱分析法，诺贝尔化学奖1959年仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。2020/1/7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：傅里叶变换红外；色-质联用仪。2020/1/7分析仪器热、光、电新技术新型材料、电子器件操作分析对象控制信号实施检测数据库信息数据处理方法描述报告结果判断多媒体计算机人工智能专家系统最优化技术自动化技术2020/1/72020/1/72020/1/72020/1/7二、仪器分析方法的分类classificationofinstrumentanalyticalmethod仪器分析电化学分析法光分析法色谱分析法热分析法分析仪器联用技术质谱分析法2020/1/71.光分析方法的分类classificationofelectrochemicalanalysis光分析法原子吸收法红外法原子发射法核磁法荧光法紫外可见法分子光谱原子光谱2020/1/72.电化学分析方法的分类classificationofelectrochemicalanalysis电化学分析法电位分析法电解分析法电泳分析法库仑分析法极谱与伏安分析法电导分析法2020/1/73.色谱分析方法的分类classificationofchromatographicanalysis色谱分析法气相色谱法薄层色谱法液相色谱法激光色谱法电色谱法超临界色谱法2020/1/74.其他分析方法的分类classificationofelectrochemicalanalysis其他分析法质谱分析法联用技术热分析法2020/1/7三、仪器分析应用领域applicationfieldsofinstrumentanalysis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。2020/1/7分析仪器的主要应用领域正向着生物医学领域转移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也都起着重大的作用。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。2020/1/7四、仪器分析发展趋势展望developmenttrendofinstrumentanalysis科学仪器的创新是知识创新和技术创新的重要内容。发展科学仪器应当视为国家战略。分析仪器是科学仪器的重要组成部分。分析仪器工业是高技术信息产业。分析仪器的发展是现代科学、经济和社会发展的重要基础和推动力之一。分析仪器的主要应用领域正向生物医学领域转移．分析仪器本身将不断微型化、智能化．但人类向时间和空间的两个极限挑战所需的高级精密仪器也不容忽视．生命过程、生产、科研和社会活动大量需要的将是在线、非侵入、非损坏、原位、实时、多维分析仪器。2020/1/71.分析仪器是人们感觉器官的延伸它所测量或所获取的主要是物质的质和量的信息。以一切可能的（化学的、物理的、生物医学的、数学的等等）方法和技术，利用一切可以利用的物质属性，对一切需要加以表征、鉴别或测定的物质组分（包括无机和有机组分）及其形态、状态（以及能态）、结构、分布（时、空）等进行表征、鉴别和测定，以求对样品所代表的问题有一个基本的了解。这是当今分析科学也是分析仪器发展所面临的任务。2020/1/72.分析仪器的微型化和智能化随着分子计算机、DNA计算机、光子计算机、量子计算机等的不断推出，计算机也将越来越微型化。计算机（电脑）与人脑的结合将不再是一个梦、带有植入式电脑的人的智能将大大超过不带电脑的“自然人”。2020/1/73.分析仪器的大众化、个性化和日用品化，贵重仪器的网络化随着经济全球化和全球网络化，大型实验室的数量将减少，但其资源（特别是其精密贵重仪器）将得到更充分的发挥。因为它可以面向全世界为所有“网民”服务，实际上，现在就已有人在建立利用全球主要实验室资源的“网络实验室”了。2020/1/74.建立和发展虚拟仪器概念由电子测量仪器新发展中出现的虚拟仪器概念已经逐步被更多领域所接受，对实现“柔性”分析检测系统具有明显的推动作用。利用现有的计算机，加上适当设计的仪器硬件和专门的应用软件，构成虚拟仪器，使其既具有传统仪器的基本功能、又能由用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求.虚拟仪器不但灵活可变、功能强大，而且作用方便，便于技术升级更新，价格也低廉（尤其仪器系统的使用维护费用低）。仪器==AD／DA＋CPU十软件观念更新应该努力汲取新思想并动手实践。谁醒悟得早、动手得快，谁就会当排头兵占尽天机、抢占市场。“软件就是仪器”预示了全新的分析仪器科技和产业的发展潮流，将会迅速改变世界分析仪器行业面貌的！2020/1/75.仪器分析的发展方向：微型高效自动智能2020/1/7五、仪器分析的特点Characteristicsofinstrumentalanalysis1.灵敏度高，检出限低。2.选择性好。3.操作简便,分析速度快,易于实现自动化。4.相对误差一般较大。5.价格一般来说比较昂贵。2020/1/7六、仪器分析新近重大突破和发明Recentbreakthroughsandinventionsofinstrumentanalysis•飞秒光谱法•原子吸收的重大突破•库仑阵列电极•多道毛细管电泳2020/1/7飞秒相干光谱法FemtosecondspectroscopyAhmedH.Zewail教授1946年出生于埃及，1967毕业于埃及亚历山大大学,获学士学位，1969年在该校获得硕士学位，同年赴美国宾夕法尼亚大学化学系攻读博士学位，1974年获博士学位。现为加州理工学院化学物理系和物理系教授。1999年AhmedH.Zewail教授被授予诺贝尔化学奖，表彰他在飞秒化学领域的杰出贡献。采用超短脉冲激光以飞秒的时间尺度实时观察分子运动并目击分子的诞生，给化学和相关学科带来了革命性的变化。Ahmed.H.Zewail1999年化学Nobel奖得者2020/1/7连续光源原子吸收光谱仪2004年4月，德国耶拿分析仪器股份公司（AnalytikJenaAG）成功地设计和生产出了连光源原子吸收光谱仪contrAA，世界第一台商品化连续光源原子吸收诞生了！高聚焦短弧氙灯2020/1/7连续光源原子吸收仪(ContrAA,德国)2020/1/7库仑阵列电极（CoulArray）它是穿透式多孔石墨碳电极有多个串联在一起，作液相色谱电化学检测器的工作电极使用，定量基础是库仑定律。2020/1/7多毛细管电泳装置示意图13:27:20七、课程主要内容maincontentofthecourse十五章内容，各类分析方法均包括方法原理、仪器结构、操作条件选择、应用；四大类：电分析法、色谱分析法、光谱分析法、其他分析法。按分析对象分：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；13:27:20八、课程性质与目标propertyandgoalofthecourse1.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；例：分析仪器在C60的发现中的作用；(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；(3)学习创新思维方式。13:27:20九、课程的学习方法learningmethodofthecourse1.抓住主线特点——原理——用途；重点在原理2.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3.处理好整体与局部分析仪器——结构流程——关键部件4.勤书山有路勤为径！13:27:2013:27:20我们要努力啊！我国分析仪器经过半个世纪的努力，取得了不少成绩，两弹一星的成功，就是我国科学家在仪器研制方面具有很高水平的最好说明。中国科学家聪明、勤奋、爱祖国、爱科学，数十年如一日默默奉献者大有人在。但是，另一方面我们又不能不遗憾地看到，直到最近，国产仪器所占市场的份额仍只有1／5左右，出口创汇甚微，具有完全自主知识产权的分析仪器很少。高档仪器则几乎完全被外国垄断。迄今我国分析仪器与国外的差距还很大，而且还有扩大的趋势，一是领导者（特别是高级领导者）的观念要转变，一定要树立科学仪器（包括分析仪器）的创新是知识创新的前提和基础的牢固思想，把发展国产仪器作为国家战略。13:27:20十、参考资料references1.学习软件《分析化学网络课程》国家新世纪网络课程建设工程项目；大连理工大学研制《分析化学电子教案》高教出版社出版；大连理工大学研制《仪器分析电子教案》高教出版社出版；大连理工大学研制《基础仪器分析虚拟实验室》高教出版社出版；大连理工大学研制《现代仪器分析虚拟实验室》高教出版社出版；大连理工大学研制13:27:202.参考书《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《Principlesofinstrumentalanalysis》SkoogDASaundersCollegePublishing,2ed1980《仪器分析》北京大学出版社，ChristianGD，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13:27:20英文参考书(1)《principl