化学与材料科学学院,Analytical Chemistry 第1章 分析化学概论,化学与材料科学学院,知识就是力量吗 ？,是,是,2018/10/24,3,化学与材料科学学院,2018/10/24,4,化学与材料科学学院,5,雷爱文：我校1995毕业生，5年硕-博连读， 5年国外博后，2005年被武汉大学聘为教授，博士生导师。,2018/10/24,6,2018/10/24,7,2008届化学专业毕业生，同寝室6位同学，2位考取中国科学技术大学， 1位郑州大学，1位福州大学，2位北京科技大学,化学与材料科学学院,为什么要学习分析化学？,1、是化学、化学工程、生物、物理等专业重要基础课； 2、是掌握分析化学基本原理和实验技能就掌握了认识物质物理化学 性质的锐利武器；就有了量变到质变准确的“量”的概念； 3、是工、农、商、医、法、环、科等领域的眼睛，是一门应用面广而又实用的学科，是其他化学学科无法替代； 4、分析化学是培养严谨思维方法和科学作风，提高分析问题和 解决问题的能力课程；,化学与材料科学学院,怎样学好分析化学？,1、分析化学是眼睛，是认识物质的锐利武器，要擦亮眼睛，掌握认清物质的武器，要热爱分析化学课程，要树立学好、会学和会用的信心。 2、掌握分析化学各种分析方法基本原理和实验技能，提高分析问题和解决问题的能力； 3、掌握分析化学各种方法中的计算问题， 4、要做到由“学会”过渡到“会学”和“会用”。,化学与材料科学学院,1 什么是分析化学？,（1）经典分析化学研究的是物质的化学组成和含量。回答的是样品中“有什么(what)?”和“有多少(howmuch)?”这两个问题。,2018/10/24,11,1 什么是分析化学？,（2）现代分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面、组成和性质信息的一门科学。(Nothingbegetsgoodsciencelikedevelopmentofagoodinstrument)”。,2018/10/24,12,分析化学课程的内容/学时 1、绪论/1 2、误差与数据处理/3 3、滴定分析法概述/1 4、酸碱滴定分析法/5 5、配位滴定分析法/4 6、氧化还原滴定分析法/4 7、重量分析与沉淀滴定分析法/2 8、电化学分析法/3 9、分子光谱法/3 10、原子光谱法/3 11、色谱分析法/3 12、波谱分析简介/2 13、分离与富集方法/1 14、定量分析的一般步骤/1,2018/10/24,13,考 核 方 式 总评成绩：100分，包括 作业（包括小结）：30%； 课程考试：70%。,化学与材料科学学院,2 分析化学方法的分类,分析化学的应用领域非常广泛，采用的方法也多种多样，根据分析任务、 分析对象、 操作方式、方法原理和具体要求的不同，可以把分析方法划分为许多门类。,2018/10/24,15,2.1. 按分析任务分,可以把分析化学区分为定性分析、定量分析和结构分析三类。 （1）定性分析:鉴定物质是由哪些元素、原 子团、官能团或化合物所组成的； （2）定量分析:测定物质中有关组分的含量； （3）结构分析:研究物质的分子结构和晶体 结构；,2018/10/24,16,2.2. 按分析对象种类分,无机分析、有机分析和生物分析 （1） 无机分析的对象是无机物，主要作定性和定量分析，有时也要作晶体结构的测定。 （2）有机分析的对象是有机物，主要是进行官能团的鉴定，元素或化合物的定性和定量分析以及分子结构分析。 （3）生物分析的对象是生物，主要是进行官能团的鉴定，生物物质含有元素或化合物的定性和定量分析以及分子结构分析。,2018/10/24,17,2.3.按试样用量不同分,常量、半微量、微量和超微量分析 方法名称 试样质量（mg）试液体积（mL） 常量 100 10 半微量 10100 110 微量 0.110 0.01 - 1 超微量 0.1 0.0l,2018/10/24,18,2.4.按被测组分含量分,常量、微量、痕量组分分析 方法名称 相对含量（） 常量组分分析 1 微量组分分析 0.011 痕量组分分析 0.01,2018/10/24,19,2.5.按分析时根据物质的性质分,化学分析和仪器分析 （1）化学分析：是以物质的化学反应为基础的分析方法，化学分析法历史悠久，是分析化学的基础，所以又称经典分析法，主要有重量分析法和滴定分析法（容量分析）等。是这学期学习的内容。至上世纪20年代建立以来，原理、技术和仪器没有大的发展。 （2）仪器分析 以物质的物理性质和物理化学性质为基础建立的分析方法，称为物理化学分析法。由于这类方法都需要使用较特殊的仪器，所以一般称为仪器分析法。代表分析化学发展的方向。,2018/10/24,20,化学分析方法分类,化学分析法,分离方法法,络合滴定法,光度分析法,氧化还原滴定法,沉淀滴定重量分分析,酸碱滴定法,2018/10/24,21,仪器分析的分类,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,2018/10/24,22,2.6.根据分析工作的性质分,例行分析和仲裁分析 （1）例行分析又叫常规分析，根据国家、地方和行业标准，在生产实践中，化验室日常的分析。 （2）仲裁分析是当不同单位对某一产品的分析结果有争议时，由权威单位用国家标准指定的方法对样品进行准确的分析，以裁决原分析结果准确与否。,化学与材料科学学院,3.分析化学作用、发展历史与趋势,分析化学发生了那些变化？ 分析化学经历了三次重大的变革，由分析化学发展为分析科学，是分析化学发展的新阶段。分析科学与传统分析化学有重大区别，它是多学科交叉而形成的新学科。,2018/10/24,24,3.1.分析化学在化学中的作用,分析化学是最早发展起来的化学分支学科，而且在早期化学的发展中一直处于前沿和主要的地位，因为在早期化学发展的一个很长历史阶段中，化学的前沿一直是发现新元素、鉴定和研究新元素，发现和合成新的化合物、鉴定和研究新的化合物。显然，这主要是分析化学工作。正因为这样，分析化学被称为“现代化学之母”。,2018/10/24,25,3.1.分析化学在化学中的地位,我国化学先驱者徐寿先生认为:“考质求数之学，乃格物之大端，而为化学之极致也”，意思是说，定性(考质)和定量(求数)分析是物质科学的主体，是化学的最高境界。正因为当时学术界对分析化学有这样高的认识和重视，所以当时一大批著名的化学家都是分析化学家，也创制了许多精巧的分析仪器，如天平、容量仪器、显微镜、分光仪等。,2018/10/24,26,3.1.分析化学在化学中的地位,自然界存在的近90种元素的发现，主要都是分析化学家的功劳。正因为这样，尽管这一阶段的分析化学还主要靠分析化学家的经验和“手艺”，还没有系统的理论指导，但分析化学家对当时化学的贡献却是十分巨大的，是许多其他化学分支学科所难以比拟的。因此，当时分析化学家在化学界乃至整个科学界都享有崇高的威望。,2018/10/24,27,3.2.分析化学的发展历史,经典分析化学研究的是物质的化学组成，回答的是“有什么(what)?”和“有多少(howmuch)?”这两个问题，所用的定性和定量方法主要是以溶液化学反应为基础的方法。 20世纪初溶液化学的发展，特别是四大平衡(沉淀-溶解平衡;酸-碱平衡；氧化-还原平衡；络合反应平衡)理论的建立，为经典分析化学奠定了理论基础，使分析化学实现了从“技艺”到“科学”的飞跃，这是分析化学的第一次大变革。由于有了系统的理论指导，化学分析法得到了空前的繁荣和发展，分析化学从此确立了作为化学的一个分支学科的地位。,2018/10/24,28,3.2.分析化学的发展历史,第2次变革是第二次世界大战前后，由于许多新技术(如X射线、原子光谱、极谱、红外光谱、放射性等)的广泛应用，使分析化学家拥有了一系列以测量物质物理或物理化学性质为基础的仪器分析方法，分析质量得以大大提高，分析速度也大大加快。但分析化学却成了提供数据服务其他学科的“配角”，直至上世纪70年代地位却始终没有根本改变，不仅外界，就是分析化学家自身对分析化学的认识也离不开“服务”二字。,2018/10/24,29,3.2.分析化学的发展历史,第3次变革是进入20世纪70年代，随着科学技术的突飞猛进和人们生活质量的迅速改善，客观上对分析化学提出了许多空前的要求。分析化学逐渐突破原有的框框，开始介入形态、能态、结构及其时空分布等的测量，开始为进行这些测量而大量采用各种非化学的方法:包括物理的、数学和统计学的、乃至生物医学的方法。不仅如此，还有越来越多的分析化学家认识到“工欲善其事，必先利其器”，而这个“器”也不能完全靠别人来提供，要解决世界上从未解决过的分析化学问题，必须采用从未有过的分析仪器或方法。分析化学家必须参与到创造这些仪器或方法，甚至主导创造过程。,2018/10/24,30,3.3.近代分析化学的主导作用,1990年开始人类基因组计划(HGP)给分析化学家证明自身价值和发挥这种主导作用提供了一个绝好的机会。该计划原定15年时间完成，开始时由于急功近利，大量经费用于基因图谱的绘制，而DNA测序新技术的研究没有获得足够的经费，进展缓慢，成为整个计划进展的“瓶颈”。,3.3.近代分析化学的主导作用,1993年重新制定计划，明确规定此后每年要拿出一半(1亿美元)的经费用于研究和开发DNA测序新技术，分析化学家终于走到前台中心位置。从此DNA测序技术不断推陈出新，从板凝胶电泳到凝胶毛细管电泳、线性高分子溶液毛细管电泳、到阵列毛细管电泳，直至全基因组测序(whole genome shotgun sequencing)技术，终于使人类基因组计划得以提前到2001年完成。因此有人说是分析化学家“拯救了人类基因组计划。,2018/10/24,32,3.3.近代分析化学的主导作用,分析化学家的主导作用还在环境保护和食品安全、突发事件处理等许多涉及人们健康和生命安全的领域得到了充分发挥。前几年发生在比利时的二恶英中毒事件，就是由比利时大学的分析化学家帮助弄清事件的真相和来龙去脉的(即二恶英与多氯联苯的关系及其解决办法)。因此，这位教授被称为“拯救了比利时的分析化学家”。,3.3.近代分析化学的主导作用,在今后与各种恐怖袭击和重大疾病的斗争中，分析化学家显然也将起到同样的作用。在疾病诊断中己有人经过调查证实:在美国，疾病诊断有70% 靠的是分析化验，只有30% 靠医生经验。分析化学的这种重要而又崇高的作用，是别的化学分支学科所不具备的。正因为如此，分析化学家又一次获得了人们的尊重。,3.3.近代分析化学的主导作用,更令人兴奋的是2002年诺贝尔化学奖授予在生物大分子分析领域作出重大贡献的3位科学家。化学奖得主全都是分析化学家。这也是诺贝尔奖历史上第一次把化学奖授予自称为分析化学家的学者。他们分别发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法和对生物大分子的质谱分析方法及利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法。,化学与材料科学学院,分析化学学习方法寄语 熟记基本概念方法原理， 能懂方法原理； 理解理论公式， 熟练使用公式；,2018/10/24,36,3.4 分析化学发展趋势,美国科学院组织350位专家，经过调研和综合分析后，编写出版了化学中的机会:今天和明天(OpportunitiesinChemistry:Today and Tomorrow)一书，把分析化学列为美国化学7个需要优先发展的领域之一，并指出分析化学在推进人们弄清环境和生命有关的化学问题中起着关键作用。,3.4 分析化学发展趋势,在我国，国家自然科学基金委在新世纪中启动的第一项重大基金也是给分析化学家的(微流控芯片技术的基础研究-方肇伦)，并且在新千年的第一年(2001年)就批准成立了两个分析化学方面的国家重点实验室。可以看到，分析化学在经历了第二次大变革进入分析科学阶段，迎来了朝气蓬勃的春天。,