《現(xiàn)代儀器分析課程》教學大綱

1、PAGE PAGE 8現(xiàn)代儀器分析教學大綱 課程編號： 01031400 課程名稱： 現(xiàn)代儀器分析英文名稱： Contemporary Instrumental Analysis課程性質(zhì)： 限選課學時/學分：40 /2.5考核方式：實驗成績+閉卷筆試選用教材：儀器分析，朱明華 胡坪編著，高等教育出版社，第四版，2008年先修課程：基礎(chǔ)化學原理、物理化學、化工原理后繼課程：化學工藝學適用專業(yè)及層次：化學工程與工藝、精細化工、輕化工程等專業(yè)的本科 一、教學目標通過本課程的理論教學和實驗訓(xùn)練，使學生具備下列能力：1.能夠準確理解并掌握扎實的儀器分析技術(shù)理論知識，清晰化工及社會各相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)代儀器分

2、析手段所能解決的熱點問題，知曉分析儀器的發(fā)展前景和應(yīng)用趨勢。2.能夠運用所學知識,能對儀器分析這一領(lǐng)域知識有全面的了解，切實掌握若干常用儀器分析方法（氣相色譜法、液相色譜法、色質(zhì)聯(lián)用法；紫外、紅外、核磁共振、原子吸收、原子發(fā)射光譜法等），重點培養(yǎng)其獲取化工領(lǐng)域相關(guān)信息，并能夠分析利用這些信息的基本能力。3.能夠把握具有綜合運用所學儀器分析手段，根據(jù)分析對象和目的，結(jié)合學到的各種儀器分析方法特點、應(yīng)用范圍，選擇適宜的分析方法，解決化工科學研究、產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)等過程中所遇到的定性、定量分析問題。4.能夠培養(yǎng)學生具有為化工等產(chǎn)品和過程創(chuàng)新服務(wù)的能力。二、課程目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程課程目標畢業(yè)要求

3、目標（1）目標（2）目標（3）目標（4）1.工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和化學工程與工藝專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題。2.問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復(fù)雜化學工程問題，以獲得有效結(jié)論。3.設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對復(fù)雜化學工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或化工工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。4.研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對復(fù)雜化學工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。5.使用現(xiàn)代工具：能

4、夠針對復(fù)雜化學工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜化學工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。6.工程與社會：能夠基于工程相關(guān)背景知識進行合理分析，評價化學工程與工藝專業(yè)工程實踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔的責任。7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價針對復(fù)雜工程問題的化學工程與工藝專業(yè)工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。8.職業(yè)規(guī)范：具有人文社會科學素養(yǎng)、社會責任感，能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任。9.個人和團隊：能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。

5、10.溝通：能夠就化學工程與工藝專業(yè)復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令。并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。11.項目管理：理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，并能在多學科環(huán)境中應(yīng)用。12.終身學習：具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應(yīng)發(fā)展的能力。三、教學基本內(nèi)容本課程由課堂教學和實驗課教學組成（共計40學時）。第一部分課堂教學（28學時）緒論（合計2學時）(支持課程目標1)儀器分析的基本內(nèi)容、分類和特點；一些術(shù)語與定義；儀器分析樣品的前處理；儀器分析在化工生產(chǎn)及科學研究中的作用；儀器分析的發(fā)

6、展趨勢。第一章 色譜分析（合計10學時）(支持課程目標2、3、4)（一）色譜分析概論1 色譜分析發(fā)展簡史2 色譜分析的特點3 色譜法的定義、分類與信息載體4 色譜分析的新技術(shù)（二）氣相色譜分析1 氣相色譜法概述簡介氣相色譜分析方法的歷史、特點及其應(yīng)用2 氣相色譜法基本原理和流程(1) 氣相色譜法基本原理；(2) 氣相色譜儀結(jié)構(gòu)及部件功能3 氣相色譜的基本理論 (1) 塔板理論；(2) 速率理論4 氣相色譜固定相 (1) GC吸附劑；(2) GC載體，固定液；(3) 毛細管色譜柱5 氣相色譜檢測器(1) 通用性檢測器；(2) 選擇性檢測器6 氣相色譜法分離條件的選擇(1) 載氣和流速；(2) 柱

7、溫；(3) 氣化溫度等7 氣相色譜法對化工產(chǎn)品定性定量分析的應(yīng)用(1) GC定性分析實例；(2) GC定量分析實例6 其它GC技術(shù)簡介 (1) 頂空氣相色譜法；(2) 裂解氣相色譜法（三）高效液相色譜分析1 高效液相色譜的基本原理(1) HPLC工作流程，特點及分類；(2) 色譜分離和保留值；(3) 色譜柱的分離效能；(4) 峰擴展和速率方程式；(5) 分離度及其控制方法2 儀器裝置(1) 泵系統(tǒng)的發(fā)展方向，要求及分類；(2) 色譜柱的組成及要求；(3)檢測器的分類及性能指標3 HPLC的固定相和流動相(1) 固定相類型；(2) 流動相及其處理；(3) 柱的填充技術(shù)及保養(yǎng)4 HPLC分離類型和

8、分離條件的選擇(1) 液固吸附色譜（LSC）；(2) 液液分配（LLC）色譜和鍵合相色譜；(3) 離子色譜（IC）；(4) 空間排阻（SEC）5 高效液相色譜分析應(yīng)用實例(1) 樣品的預(yù)處理；(2) 農(nóng)藥的分析；(3) 環(huán)境污染分析；(4) 食品分析；(5) 醫(yī)藥分析；(6) 精細化工分析；(7) 生物化學分析6 液相制備色譜(1) 色譜柱的柱容量；(2) 液相色譜制備方法；(3) 液相制備色譜儀7 超高效液相色譜法（UHPLC）（四）離子色譜及毛細管電泳1 離子色譜分析（2學時）(1) 離子色譜分析概述；(2) 離子色譜儀的基本構(gòu)成；(3) 離子色譜的檢測器；(4) 離子色譜的應(yīng)用2 毛細管

9、電泳(1) 毛細管區(qū)帶電泳；(2) 毛細管凝膠電泳；(3) 毛細管等速電泳等第二章 質(zhì)譜分析（合計4學時）(支持課程目標2、3、4)1質(zhì)譜分析法基本知識、基本原理2質(zhì)譜儀（時間和空間串聯(lián)質(zhì)譜）及聯(lián)用儀3質(zhì)譜中離子類型及裂解一般規(guī)律4各類有機化合物的裂解5 質(zhì)譜譜圖解析及應(yīng)用6 質(zhì)譜的定性、定量分析應(yīng)用第三章 光譜分析（合計12學時）(支持課程目標2、3、4)(一) 光譜分析概論(二) 原子發(fā)射光譜分析1 原子發(fā)射光譜法的概述、基本原理2 原子發(fā)射光譜分析儀器（光源；光譜儀；檢測器）3 分析方法（定性分析；半定量分析；定量分析）4 ICP/MS(三) 原子吸收光譜分析1 概述；基本原理：（吸收線

10、輪廓；吸收定律；峰值吸收系數(shù)及其測量；定量分析方法）2 原子吸收光譜分析過程和儀器裝置（原子吸收光譜分析過程；銳線光源；火焰原子化器；石墨爐原子化器；空心陰極燈；單色儀及檢測系統(tǒng)）3 干擾及其背景扣除方法（光譜干擾，非光譜干擾）4 原子吸收光譜法的實驗技術(shù)及其特點和應(yīng)用概況(四) 紫外吸收光譜分析 1 基本原理；UV光譜與分子光譜結(jié)構(gòu)的關(guān)系（無機化合物的電子躍遷類型與可見吸收光譜；有機化合物的電子躍遷類型與紫外可見吸收光譜）2 溶劑效應(yīng)3 紫外可見分光光度計（儀器及其主要部件；儀器的類型；單光束、雙光束、雙波長分光光度計）4 紫外可見光譜定性、定量分析（朗伯比爾定律；定量分析方法）(五) 紅外

11、吸收光譜分析1 紅外吸收光譜分析、基本原理。分子振動方程式及形式。紅外光譜的吸收強度。2 紅外光譜的特征性，基團頻率。影響基團頻率位移的因素3 紅外譜圖定性、定量分析4 傅里葉變換紅外光譜儀5 試樣的制備6 拉曼光譜分析 (六) 核磁共振波譜分析1 核磁共振基本原理2 核磁共振波譜儀3 化學位移和核磁共振波譜圖4 自旋偶合及自旋裂分5 核磁共振氫譜、碳譜的簡單解析第二部分 實驗課教學（12學時）(支持課程目標3、4)根據(jù)教學大綱、編制的實驗指導(dǎo)書（第二版），具體實驗課內(nèi)容如下表。序號實驗名稱內(nèi) 容 提 要實驗學時每組人數(shù)實驗屬性實驗者類別 開出要求1液體、固體樣品紅外吸收光譜的測定1) 掌握待

12、測樣品的制樣方法2) 學習紅外光譜儀的使用方法學習；紅外光譜儀工作站的簡單操作44-8驗證本科必做（部分內(nèi)容）2火焰原子吸收法測定自來水中的鈉 1) 原子吸收光譜儀的操作和應(yīng)用2) 掌握標準曲線法測定元素含量34-8驗證本科必做3菠菜中鐵含量的測定1) 進一步學習原子吸收光譜儀的操作和工作站的使用2) 掌握鐵含量測定方法44-8綜合 本科 選做4氣相色譜法測定乙醇等4種溶劑的含量內(nèi)標法1) 學習并掌握氣相色譜儀的操作2) 學習并掌握內(nèi)標法定量3) 學習使用色譜工作站并簡單處理分析數(shù)據(jù)34-8綜合本科 必做5水中揮發(fā)性有機物（VOCs）的定性定量分析1) 掌握氣相色譜儀火焰離子化檢測器（FID）

13、的定量分析方法2) 初步了解氣質(zhì)聯(lián)機分析方法及操作規(guī)程3) 學習水中揮發(fā)性有機物（VOCs），特別是低分子鹵代烴和苯同系物的檢測方法44-8綜合本科選做61) 學習并掌握高效液相色譜儀的操作2) 掌握保留時間初步定性和外標法的定量方法3) 學習使用色譜工作站處理數(shù)據(jù)34-8綜合本科必做7工業(yè)廢水中二甲基亞砜和丙烯腈含量的測定1) 進一步熟練高效液相儀的操作。深入學習使用色譜工作站處理數(shù)據(jù)2) 解決化工生產(chǎn)排污監(jiān)測、檢測的實際問題48驗證本科選做81) 學習離子色譜儀和色譜工作站的簡單操作。2) 使用離子色譜儀測定自來水中的陰、陽離子的含量。34-8驗證本科必做四、教學重點與難點第一章 色譜分析

14、教學重點：氣相、液相色譜法的基本原理；色譜柱的制作；FID，ECD等檢測器；GC的定量分析；高壓泵的工作原理，色譜柱的結(jié)構(gòu)，檢測器的原理，紫外檢測器；常用的固定相和流動相的種類；液液分配色譜；離子色譜、毛細管電泳的分離方式。教學難點：氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)特點及作用原理；載體、固定液的化學組成及選擇；檢測器的原理及技術(shù)指標等；GC定量分析及計算；峰擴展，速率方程式；最小檢測限，線性動態(tài)范圍；化學鍵合相。正相和反相的色譜類型；4種分離類型的機制；離子色譜儀抑制器工作原理。電泳，電滲概念。第二章 質(zhì)譜分析教學重點：質(zhì)譜儀的構(gòu)造與流程；色質(zhì)聯(lián)用；質(zhì)譜譜圖解析及應(yīng)用。教學難點：質(zhì)譜中離子裂解的一般規(guī)律。串聯(lián)

15、質(zhì)譜法。第三章 光譜分析教學重點：定性原理；激發(fā)光光源；光譜儀；原子吸收的基本原理；原子吸收光譜儀；朗伯比爾定律；紅外光譜分析原理及其應(yīng)用；化學位移。教學難點：定量方法與原理；火焰與電熱原子化器；UV光譜法在有機物和無機物分析中的應(yīng)用；IR譜圖解析；分析方法的特點；核磁共振波譜法。第四章 電化學分析教學重點：電極電位與濃度的關(guān)系；參比電極與指示電極；離子選擇性電極；pH值的測定；工作曲線法。教學難點：離子選擇性電極。五、教學建議進度（學時數(shù)28）緒論 （2學時數(shù)）第一章 色譜分析 （12學時數(shù)）第二章 質(zhì)譜分析 （4學時數(shù)）第三章 光譜分析 （12學時數(shù)）實驗課 4個實驗，（12學時數(shù)）課內(nèi)外時間比例為 1：1六、教學方法1.本課程主要