吉林大学：《仪器分析》课程电子教案（PPT课件）绪论（负责人：刘忠英）

第一章绪论 分析化学（仪器分析）的发展 19世纪末，分析化学基本上由鉴定物质组成的定性手段和定量 技术所组成，是一种技术手段。 进入20世纪，化学分析法迅速发展，使分析化学成为一门科学， 但分析化学以化学分析为主。随着物理学和电子学的发展，涌现了 各种物理分析方法，出现了一些简便、快速的仪器分析方法，改变 了经典分析化学以化学分析为主的局面，使分析化学发展到以仪器 分析为主的现代分析化学。 从20世纪70年代末开始，以计算机应用为主要标志的信息时代 的来临，给科学技术的发展带来巨大的冲击。各学科的现代理论和 技术的发展，尤其是以计算机为代表的新技术的迅速发展，为建立 高灵敏度、高选择性、高准确性、自动化或智能化的新方法创造了 条件。生物学、信息科学、计算机技术的引入，促使了仪器分析方 法的蓬勃发展，也使分析化学进入了一个崭新的时代

第一章 绪 论 一、 分析化学（仪器分析）的发展 19世纪末，分析化学基本上由鉴定物质组成的定性手段和定量 技术所组成，是一种技术手段。 进入20世纪，化学分析法迅速发展，使分析化学成为一门科学， 但分析化学以化学分析为主。随着物理学和电子学的发展，涌现了 各种物理分析方法，出现了一些简便、快速的仪器分析方法，改变 了经典分析化学以化学分析为主的局面，使分析化学发展到以仪器 分析为主的现代分析化学。 从20世纪70年代末开始，以计算机应用为主要标志的信息时代 的来临，给科学技术的发展带来巨大的冲击。各学科的现代理论和 技术的发展，尤其是以计算机为代表的新技术的迅速发展，为建立 高灵敏度、高选择性、高准确性、自动化或智能化的新方法创造了 条件。生物学、信息科学、计算机技术的引入，促使了仪器分析方 法的蓬勃发展，也使分析化学进入了一个崭新的时代

二、仪器分析的发展趋势 仪器分析吸取了当代科学技术的最新成就，利用物质一切 可以利用的性质，建立表征测量的新方法、新技术，使 分析化学也不再局限于仅提供“有什么”和“有多少”， 而是能够提供物质更多、更全面的信息：从常量一微量 分析、痕量分析；从组成一形态分析；从总体一微区表 面、逐层分析；从宏观组分一微观结构分析；从静态一 快速反应追踪分析；从破坏样品一无损分析；从离线一 在线分析等等

二、仪器分析的发展趋势 仪器分析吸取了当代科学技术的最新成就，利用物质一切 可以利用的性质，建立表征测量的新方法、新技术，使 分析化学也不再局限于仅提供“有什么”和“有多少”， 而是能够提供物质更多、更全面的信息： 从常量—微量 分析、痕量分析； 从组成—形态分析；从总体—微区表 面、逐层分析；从宏观组分—微观结构分析；从静态— 快速反应追踪分析；从破坏样品—无损分析；从离线— 在线分析等等

更的灵敏度高/更低的检测限 更好的选择性/更少的基体干扰 ■更高的准确度/更好的精密度 更高的分析速度 更高的自动化程度 更完善的多元素同时测定能力 更完善可信的形态分析 更小的样品量要求，并且实现微损或无损分析 ·原位的、活体内、实时分析 更大的应用范围。如遥远、极端或特殊环境中的分析

◼ 更的灵敏度高/更低的检测限 ◼ 更好的选择性/更少的基体干扰 ◼ 更高的准确度/更好的精密度 ◼ 更高的分析速度 ◼ 更高的自动化程度 ◼ 更完善的多元素同时测定能力 ◼ 更完善可信的形态分析 ◼ 更小的样品量要求，并且实现微损或无损分析 ◼ 原位的、活体内、实时分析 ◼ 更大的应用范围。如遥远、极端或特殊环境中的分析

三、仪器分析的特点 仪器分析是利用各种学科的基本原理，采用电学、光 学、精密仪器制造、真空、计算机等先进技术，探知 物质化学特性的分析方法。因此仪器分析是体现学科 交叉、科学与技术高度结合的一个综合性极强的一门 科学。 仪器分析方法种类很多，所用分析仪器也各有特点， 各种仪器分析方法都有其独立的原理及理论基础。 但从总体来看，仪器分析法具有以下特点：

三、仪器分析的特点 ◼ 仪器分析是利用各种学科的基本原理，采用电学、光 学、精密仪器制造、真空、计算机等先进技术，探知 物质化学特性的分析方法。因此仪器分析是体现学科 交叉、科学与技术高度结合的一个综合性极强的一门 科学。 ◼ 仪器分析方法种类很多，所用分析仪器也各有特点， 各种仪器分析方法都有其独立的原理及理论基础。 ◼ 但从总体来看，仪器分析法具有以下特点：

(1)灵敏度高：大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。例如， 发射光谱分析法：108~1012g,原子吸收光谱法： 10-4 10-15g,吸光光度法：105~108g,气相色谱法：10g (2)取样量少：化学分析法需用10一1~10-4g;仪器分析试样常在 10-210-8g。 (3) 在低浓度下的分析准确度较高：含量在105%~109%范围内 的杂质测定，相对误差低达1%~10%。 (4) 快速：例如，发射光谱分析法在1min内可同时测定水中48个 元素，灵敏度可达ngg一1级。 (⑤)可进行无损分析：有时可在不破坏试样的情况下进行测定， 适于药物分析、生化分析等特殊领域的分析。有的方法还能 进行表面或微区（直径为μm级）分析，或试样可回收

（1）灵敏度高： 大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。例如， 发射光谱分析法：10-8～10-12g ，原子吸收光谱法： 10-4～ 10-15g ，吸光光度法:10-5～10-8g ，气相色谱法：10-9g （2）取样量少：化学分析法需用10－1～10－4g；仪器分析试样常在 10－2～10-8g。 （3）在低浓度下的分析准确度较高：含量在10-5％～10-9％范围内 的杂质测定，相对误差低达1％～10％。 （4）快速：例如，发射光谱分析法在1min内可同时测定水中48个 元素，灵敏度可达ng·g－1级。 （5）可进行无损分析：有时可在不破坏试样的情况下进行测定， 适于药物分析、生化分析等特殊领域的分析。有的方法还能 进行表面或微区（直径为μm级）分析，或试样可回收

(6)能进行多信息或特殊功能的分析：有时可同时作定性、定量 分析，有时可同时测定材料的组分比和原子的价态。放射性分 析法还可作痕量杂质分析。 (7)专一性强：例如，原子吸收分光光度法可测指定离子的浓度。 (8)便于遥测、遥控、自动化：可作即时、在线分析控制生产过程、 环境自动监测与控制。 (9) 操作较简便：省去了繁多化学操作过程。随自动化、程序化程 度的提高操作将更趋于简化。 (10)仪器设备较复杂，价格较昂 仪器分析以其选搔性强、灵敏度高、精密度高及快速、准确度高等 特点，在药物分析学、药物化学、天然药物化学、药剂学、药理学 和中药学的各个学科都有广泛的应用。在研究药物作用机制、药物 代谢与分解、药物动力学以及新药研发等方面都发挥着重要作用

（6）能进行多信息或特殊功能的分析: 有时可同时作定性、定量 分析，有时可同时测定材料的组分比和原子的价态。放射性分 析法还可作痕量杂质分析。 （7）专一性强: 例如，原子吸收分光光度法可测指定离子的浓度。 （8）便于遥测、遥控、自动化: 可作即时、在线分析控制生产过程、 环境自动监测与控制。 （9）操作较简便: 省去了繁多化学操作过程。随自动化、程序化程 度的提高操作将更趋于简化。 （10）仪器设备较复杂，价格较昂. 仪器分析以其选择性强、灵敏度高、精密度高及快速、准确度高等 特点，在药物分析学、药物化学、天然药物化学、药剂学、药理学 和中药学的各个学科都有广泛的应用。在研究药物作用机制、药物 代谢与分解、药物动力学以及新药研发等方面都发挥着重要作用

四、仪器分析方法的分类 分析化学：是关于研究物质的组成、含量、结构、和 形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学，即是 一门独立的化学信息科学。 仪器分析：是使用较特殊仪器的分析方法，是以物质 的物理或物理化学性质为基础的分析方法。 仪器分析与化学分析的区别不是绝对的，仪器分析是 在化学分析的基础上逐步发展起来的，仪器分析方法 的原理常常涉及化学分析的基础理论，或借助化学分 析的手段才能完成分析过程

四、仪器分析方法的分类 ◼ 分析化学：是关于研究物质的组成、含量、结构、和 形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学，即是 一门独立的化学信息科学。 ◼ 仪器分析：是使用较特殊仪器的分析方法，是以物质 的物理或物理化学性质为基础的分析方法。 ◼ 仪器分析与化学分析的区别不是绝对的，仪器分析是 在化学分析的基础上逐步发展起来的，仪器分析方法 的原理常常涉及化学分析的基础理论，或借助化学分 析的手段才能完成分析过程

光谱分析法：基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射 相互作用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定 物质的性质、含量和结构的一类分析方法。 紫外可见分光光度法、荧光分析法、红外吸收光谱 法、原子吸收分光光度法、核磁共振波谱法。 质谱：利用离子化技术，将物质分子转化为离子，按 其质荷比的差异分离测定，从而进行物质成分和结构 分析的方法。 色谱分析法：是一种物理或物理化学分离分析方法， 色谱法是先将混合物中各组分分离，而后逐个分析， 是分析复杂混合物最有效的手段。 气相色谱法、高效液相色谱法、薄层色谱法、毛细 管电泳法。色谱联用技术 这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础

◼ 光谱分析法：基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射 相互作用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定 物质的性质、含量和结构的一类分析方法。 紫外可见分光光度法、荧光分析法、红外吸收光谱 法、原子吸收分光光度法、核磁共振波谱法。 ◼ 质谱：利用离子化技术，将物质分子转化为离子，按 其质荷比的差异分离测定，从而进行物质成分和结构 分析的方法。 ◼ 色谱分析法：是一种物理或物理化学分离分析方法， 色谱法是先将混合物中各组分分离，而后逐个分析， 是分析复杂混合物最有效的手段。 气相色谱法、高效液相色谱法、薄层色谱法、毛细 管电泳法。色谱联用技术 ◼ 这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础

五、学习目的、要求和学习方法 《仪器分析》是药学专业重要专业基础课之一，它是研究 物质的化学组成、含量、状态、结构和进行化学研究与质 量监控重要手段，也是许多其他学科取得化学信息的科学 研究手段。 仪器分析的内容包括成分分析和结构分析，无机分析和有 机分析，现代仪器分析方法是多种仪器方法的组合，这些 方法已不单纯应用于分析目的，而是广泛地应用于研究和 解决各种化学理论和实际问题，因此，仪器分析不仅是重 要的分析测试手段，而且是强有力的科学研究手段，学生 必须高度重视，认真学习

五、学习目的、要求和学习方法 ◼ 《仪器分析》是药学专业重要专业基础课之一，它是研究 物质的化学组成、含量、状态、结构和进行化学研究与质 量监控重要手段，也是许多其他学科取得化学信息的科学 研究手段。 ◼ 仪器分析的内容包括成分分析和结构分析，无机分析和有 机分析，现代仪器分析方法是多种仪器方法的组合，这些 方法已不单纯应用于分析目的，而是广泛地应用于研究和 解决各种化学理论和实际问题，因此，仪器分析不仅是重 要的分析测试手段，而且是强有力的科学研究手段，学生 必须高度重视，认真学习

1.本课程教学目的 仪器分析是测量物质的化学组成、含量、状态、结构和进行化学 研究的重要手段。通过本课程的学习，使学生能基本掌握现代常 用仪器的原理、结构特点和分析方法，初步具有应用各种现代仪 器解决相应实际问题的能力。 2.本课程基本要求 1)掌握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)熟悉各种仪器的基本结构、性能和应用范围，初步掌握各种仪 器的分析基本要求和使用方法。 3)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

1. 本课程教学目的 仪器分析是测量物质的化学组成、含量、状态、结构和进行化学 研究的重要手段。通过本课程的学习，使学生能基本掌握现代常 用仪器的原理、结构特点和分析方法，初步具有应用各种现代仪 器解决相应实际问题的能力。 2. 本课程基本要求 1) 掌握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) 熟悉各种仪器的基本结构、性能和应用范围，初步掌握各种仪 器的分析基本要求和使用方法。 3) 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