《儀器分析1》課程實(shí)施大綱

．教學(xué)理念1.1關(guān)注學(xué)生的發(fā)展教學(xué)的目的是為了幫助學(xué)生更好地成長，協(xié)助學(xué)生探索自我，發(fā)現(xiàn)自我，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自我，提高學(xué)生的全面素質(zhì)。關(guān)注學(xué)生的“主體地位”，發(fā)展人的主觀能動性，追求人的全面發(fā)展。在教學(xué)過程中，注意角色的分配互換，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，體現(xiàn)以學(xué)生為本的教學(xué)理念。1.2關(guān)注教學(xué)的有效性教學(xué)活動是“教”與“學(xué)”的有機(jī)統(tǒng)一，要使教學(xué)活動順利有效進(jìn)行，就要求教師和學(xué)生雙方具有足夠的熱情?！芭d趣是最好的老師”，授課過程中，教師必須要有激情，才能激發(fā)學(xué)生的聽課興趣，才能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)各種情境誘發(fā)學(xué)生的求知欲；教師是提出矛盾，引起學(xué)生的疑惑；教師以生動的實(shí)例，描述枯燥的概念，使比較抽象的內(nèi)容變得通俗形象；教師利用思辨問題或?qū)嶒?yàn)結(jié)論作引導(dǎo)，這樣既可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又可啟發(fā)學(xué)生的思考。1.3關(guān)注教學(xué)的策略在課堂教學(xué)中，我將運(yùn)用各種有效策略，激發(fā)學(xué)生求知欲，使學(xué)生愛學(xué)，使學(xué)生能學(xué)，提高課堂教學(xué)效益，為學(xué)生終身發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的分析教材，準(zhǔn)確地把握知識之間的縱橫聯(lián)系，把握每個(gè)知識點(diǎn)在教材系統(tǒng)中所處的位置，在充分理解后，做出準(zhǔn)確定位。創(chuàng)造寬松的教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)互動，注重學(xué)生學(xué)習(xí)情感體驗(yàn)的及時(shí)反饋。1.4關(guān)注教學(xué)價(jià)值觀在強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)基本知識的過程中，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生積極的人生態(tài)度，正確的價(jià)值觀、人生觀和科學(xué)的世界觀，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程中學(xué)會正確的價(jià)值選擇，逐步具有社會責(zé)任感，努力為人民服務(wù)，樹立遠(yuǎn)大理想。教師應(yīng)該在思想觀念上實(shí)現(xiàn)重大轉(zhuǎn)變，充分利用教材和各種有用信息對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。以寬松的課堂教學(xué)氛圍，以幽默的話語、尊重和贊賞，正確引導(dǎo)與啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生在會心的笑容中輕松掌握知識與方法，并敢于表達(dá)自己的情感體驗(yàn)及對自己、同伴、或老師作出合理的評價(jià)，使每個(gè)學(xué)生在這方面都能得到更好的發(fā)展。2．課程介紹（課程描述）2.1課程的性質(zhì)儀器分析是分析化學(xué)最為重要的組成部分，是應(yīng)用化學(xué)、精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程涉及分析方法是依據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)對物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、信息進(jìn)行表征和測量而建立起來的，是學(xué)生必須掌握的現(xiàn)代分析測試技術(shù)。本課程對學(xué)生知識的學(xué)習(xí)、運(yùn)用能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有十分重要的作用。2.2課程在學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用儀器分析課程作為材料化學(xué)與工藝專業(yè)的必修課程，使學(xué)生掌握現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室測試及表征的常規(guī)分析方法，是有利的分析檢測工具，為其他學(xué)科提供豐富的檢測數(shù)據(jù)，進(jìn)而為其提供直接的實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)。要求學(xué)生熟練掌握各類儀器分析方法的基本原理、測定方法以及儀器的重要的組成部分，并了解分析方法的對象和過程，為以后工作、科研及進(jìn)一步深造做好必要的鋪墊。2.3課程的前沿及發(fā)展趨勢隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，分析化學(xué)將面臨更深刻、更廣泛和更激烈的變革?，F(xiàn)代分析儀器的更新?lián)Q代和儀器分析新方法、新技術(shù)的不斷創(chuàng)新與應(yīng)用，是這些變革的重要內(nèi)容。因此，儀器分析在高等院校分析化學(xué)課程中所處的地位日趨重要。現(xiàn)代儀器分析的發(fā)展也正想著更高靈敏度、復(fù)雜體系的快速分離分析、微型化及微型環(huán)境的測定、生物大分子的實(shí)時(shí)在線無損檢測、自動化智能化等方向飛速發(fā)展。2.4學(xué)習(xí)本課程的必要性儀器分析是化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程,該課程的教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和獨(dú)立創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要作用。也是大學(xué)畢業(yè)生以后從事相關(guān)分析測試工作、科研及進(jìn)一步深造所必備的一項(xiàng)基本能力，因此，熟練掌握各類儀器分析方法的基本原理、測定方法以及儀器的重要的組成部分，對當(dāng)代大學(xué)生來講，是很有必要的。4．預(yù)修課程（先修課程）先修課程為《分析化學(xué)》、《無機(jī)化學(xué)》、《物理化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》等。5.課程目標(biāo)5.1知識與技能方面通過本門課程的學(xué)習(xí)，掌握儀器分析的基礎(chǔ)知識、基本理論、基本技能，受到一定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，具備運(yùn)用所學(xué)知識正確選擇分析方法的能力，以及進(jìn)行簡單分析方法研發(fā)的能力。1.通過本課程知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，具備運(yùn)用所學(xué)知識正確選擇分析方法的能力，依據(jù)實(shí)際工作需要，研究開發(fā)簡單的新分析方法的能力；2.通過學(xué)習(xí)一些不同模塊的基本分析方法，具備在不同場合選用不同分析方法處理實(shí)際問題的能力；3.通過對基本原理、基本實(shí)驗(yàn)的講授，培養(yǎng)學(xué)生從分析方法的基本原理出發(fā)，觀察、分析、綜合、歸納眾多影響因素，從中找出問題的主要方面，運(yùn)用所學(xué)知識解決分析問題的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新思維能力；4.通過本課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立工作能力，能根據(jù)所處理問題的需要，尋找、閱讀有關(guān)手冊、參考書、文獻(xiàn)資料并理解其內(nèi)容。5.2過程與方法方面通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解儀器分析在科學(xué)研究中的作用以及儀器分析的發(fā)展趨勢。課程的基本任務(wù)是使學(xué)生掌握基本的儀器分析方法和原理，能根據(jù)實(shí)際任務(wù)合理選擇分析方法和測試條件，解決生產(chǎn)和科研中的測試問題。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解一個(gè)問題從基礎(chǔ)理論到解決方案實(shí)現(xiàn)的過程，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，使學(xué)生在運(yùn)用所學(xué)知識處理實(shí)際問題具有科學(xué)的方法和手段。5.3情感、態(tài)度與價(jià)值觀方面培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，探究科學(xué)問題的精神，積極進(jìn)取和實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度。6.課程內(nèi)容6.1課程的內(nèi)容概要說明：針對不同專業(yè)的學(xué)生，講授的具體內(nèi)容將根據(jù)實(shí)際情況有所微調(diào)。表1儀器分析課程的內(nèi)容概要章節(jié)教學(xué)內(nèi)容第一章緒論第二章原子吸收光譜法第三章紫外可見吸收光譜分析第四章氣相色譜分析第五章高效液相色譜分析第六章電位分析法1.儀器分析的內(nèi)容和分類；2.儀器分析方法的特點(diǎn)；3.儀器分析在科學(xué)研究中的作用以及儀器分析的發(fā)展趨勢。1.原子吸收光譜分析概述；2.原子吸收光譜分析基本原理；3.原子吸收分光光度計(jì)；4.定量分析方法。1.概述;2.光吸收的基本定律；3.分光光度法及儀器；4.顯色反應(yīng)及其影響因素；5.光度測量誤差和測量條件的選擇；6.常用幾種定量分析方法；7.光度法測定絡(luò)合物的組成及弱酸的離解常數(shù)。1.氣相色譜法概述；2.氣相色譜分析理論基礎(chǔ)；3.色譜分離條件的選擇；4.固定相及其選擇；5.氣相色譜檢測器；6.氣相色譜定性方法；7.氣相色譜定量方法。1.高效液相色譜法的特點(diǎn)；2.高效液相色譜法的主要類型；3.液相色譜法固定相；4.液相色譜法流動相；5.高效液相色譜儀。1.電位分析法概要；2.指示電極與參比電極；3.電位法測定溶液的pH值；4.測定離子活（濃）度的方法；5.電位滴定法。6.2教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及參考學(xué)時(shí)表2儀器分析課程教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及參考學(xué)時(shí)章節(jié)參考學(xué)時(shí)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)第一章緒論第二章原子吸收光譜法第三章紫外可見吸收光譜分析第四章氣相色譜分析第五章高效液相色譜分析第六章電位分析法復(fù)習(xí)、習(xí)題課2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)：儀器分析的概念、儀器分析的分類。重點(diǎn)：1.原子吸收光譜分析的原理過程及定量分析方法。難點(diǎn)：1.峰值吸收測量原理；2.定量分析方法。重點(diǎn)：1.吸收定律；2.摩爾吸光系數(shù)；3.定量分析法。難點(diǎn)：1.吸收定律；2.光度測量誤差和測量條件的選擇；3.光度法測定絡(luò)合物的組成及弱酸的離解常數(shù)。重點(diǎn)：1.氣相色譜分析法的原理過程；2.氣相色譜定性及定量分析方法；3.操作條件的選擇。難點(diǎn)：1.色譜基本理論；2.定性、定量分析方法；3.氣相色譜檢測器。重點(diǎn)：1.高效液相色譜分析法的原理過程；2.固定相和流動相的選擇原則。難點(diǎn)：1.固定相和流動相的選擇原則。重點(diǎn)：1.參比電極；2.指示電極；3.pH實(shí)用定義。難點(diǎn)：1.離子選擇性電極的分類及響應(yīng)機(jī)理；2.測定離子活度（濃度）的方法。總復(fù)習(xí)，作業(yè)題分析講解7.課程教學(xué)實(shí)施7.1教學(xué)單元一學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英現(xiàn)代儀器分析1.5/24專業(yè)必修1/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）了解本門課程是主要涉及的主要內(nèi)容以及在生活中的作用；（2）了解儀器分析方法的分類及特點(diǎn)和局限性；（3）了解儀器分析法在科學(xué)研究中的應(yīng)用；（4）了解儀器分析法的發(fā)展趨勢，不同方法聯(lián)用，各學(xué)科互相滲透。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：儀器分析方法的概念、分類及特點(diǎn)，儀器分析方法與傳統(tǒng)化學(xué)分析的聯(lián)系。重點(diǎn)：儀器分析相關(guān)概念。難點(diǎn)：儀器分析法的發(fā)展趨勢。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法用幻燈片給出知識要點(diǎn)：什么是儀器分析儀器分析與化學(xué)分析的關(guān)系儀器分析的分類儀器分析的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):（1）操作簡便，分析速度快。（2）靈敏度高，檢出限低，選擇性好，適于微量組分的測定。（3）易于自動化，適于在線分析。（4）樣品用量少，應(yīng)用范圍廣。（1）介紹儀器分析的概念（講授法）（2）介紹儀器分析的發(fā)展史（講授法）（3）介紹儀器分析與化學(xué)分析的關(guān)系（啟發(fā)式，講授法）（4）介紹儀器分析的內(nèi)容（舉例法）對學(xué)生的基本要求：1.做好筆記；2.課后要復(fù)習(xí)，課前要預(yù)習(xí)；3.按時(shí)完成作業(yè)。本講師生互動引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)儀器分析課程的興趣，從化學(xué)分析著手引入儀器分析的概念，向?qū)W生傳達(dá)這樣的理念：儀器分析是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究不可或缺的手段。作為工科化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生，應(yīng)對儀器分析方法有一定程度的了解。本講作業(yè)安排及課后反思課后作業(yè)：1.儀器分析的特點(diǎn)。2.舉例說明儀器分析在實(shí)際生活中的應(yīng)用。作業(yè)遞交時(shí)間：下一次課前交。課后反思：學(xué)習(xí)儀器分析的目的是什么，如何有效地學(xué)習(xí)儀器分析課程？課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生回顧分析化學(xué)的相關(guān)知識。本講教學(xué)單元的參考資料本課程使用教材；第一章“緒論”部分，3。7.2教學(xué)單元二學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修2/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）了解原子吸收光譜分析的基本原理；（2）了解原子吸收光譜定量分析方法。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：（1）原子吸收光譜法的概念、方法特點(diǎn)和應(yīng)用、發(fā)展過程、儀器特點(diǎn)。（2）原子吸收光譜分析的基本原理。（3）原子吸收光譜定量分析方法。重點(diǎn)：（1）原子吸收光譜分析的基本原理；（2）原子吸收光譜分析的定量分析方法；難點(diǎn)：（1）峰值吸收測量原理；（2）校準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)、Flash動畫結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：（1）原子吸收光譜分析概述利用物質(zhì)的氣態(tài)原子對特定波長的光的吸收來進(jìn)行分析的方法。（2）原子吸收光譜分析基本原理原子吸收的過程：適當(dāng)波長的光通過含有基態(tài)原子的蒸氣時(shí)，基態(tài)原子就可以吸收某些波長的光而從基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，從而產(chǎn)生原子吸收光譜。原子吸收線的形狀（或輪廓）：K為吸收系數(shù)，表示單位體積內(nèi)原子對光的吸收值；ν為頻率；吸收最大處所對應(yīng)的頻率叫中心頻率；最大吸收值叫峰值吸收；最大吸收值的一半處所對應(yīng)的寬度叫譜線寬度，用△ν表示。原子的吸收光譜線變寬的原因有以下幾個(gè)：①譜線的自然寬度：自然寬度（約在10-5nm數(shù)量級）。②多普勒變寬（熱變寬）：由于多普勒效應(yīng)而導(dǎo)致的譜線變寬。其寬度約為10-3nm數(shù)量級。③壓力變寬：由于同類原子或與其它粒子（分子、原子、離子、電子等）相互碰撞而造成的吸收譜線變寬。其寬度也約為10-3nm數(shù)量級。（3）原子的吸收與原子濃度的關(guān)系積分吸收與原子濃度的關(guān)系：峰值吸收與原子濃度的關(guān)系：（4）原子吸收的測量：銳線光源：光源發(fā)射線的中心頻率與吸收線的中心頻率一致，而且發(fā)射線的半寬度比吸收線的半寬度小得多時(shí)，則發(fā)射線光源叫做銳線光源。原子吸收的測量：在使用銳線光源的條件下原子蒸氣的吸光度與峰值吸收有如下關(guān)系：A=lgI0/I=0.4343K0L吸光度與試液中待測元素的C也成正比，可簡單的用下式表示：A=KCK包含了所有的常數(shù)。此式就是原子吸收光譜法進(jìn)行定量分析的理論基礎(chǔ)。（5）原子吸收分光光度計(jì)（6）定量分析方法原子吸收光譜法是一種元素定量分析方法，它可以用于測定60多種金屬元素和一些非金屬元素的含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線法：配制一系列不同濃度的待測元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的條件下分別測定其吸光度，以測得的吸光度A為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)作圖，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)加入法：取兩份體積相同的試樣溶液，設(shè)為A和B，在B中加入一定量的待測元素，然后分別將A和B稀釋到相同體積，再分別測定其吸光度。干擾及其消除：譜線干擾、背景吸收、化學(xué)干擾物理、干擾電離干擾。測定條件的選擇：分析線的選擇：一般以共振線作分析線。②燈電流：保證穩(wěn)定和適當(dāng)光強(qiáng)度輸出的條件下，盡量選用較低的工作電流。③原子化條件：火焰法主要是選擇適當(dāng)?shù)幕鹧妗τ诜治鼍€在200nm以下的元素，不宜選用乙炔火焰。對于易電離的元素，宜選用低溫火焰。而對于易生成難離解化合物的元素，則宜選用高溫火焰。石墨爐法則應(yīng)選擇合適的干燥、灰化和原子化溫度。④燃燒器高度：對于不同的元素，自由原子的濃度隨火焰高度的分布是不同的。所以測定時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)其高度使光束從原子濃度最大處通過。⑤狹縫寬度：由于原子吸收光譜法譜線的重疊較少，一般可用較寬的狹縫，以增強(qiáng)光的強(qiáng)度。但當(dāng)存在譜線干擾和背景吸收較大時(shí)，則宜選用較小的狹縫寬度。本講師生互動課堂提問：原子吸收光譜法中為什么使用銳線光源？本講作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：教材p222習(xí)題1、6。課后反思：原子吸收光譜法建立的基礎(chǔ)，它為什么可以實(shí)現(xiàn)對元素的定量分析？課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：查閱物質(zhì)與光的相互作用本講教學(xué)單元的參考資料張揚(yáng)祖編.《原子吸收光譜分析應(yīng)用基礎(chǔ)

》（第一版）上海：華東理工大學(xué)出版社，2007，116-138.郭明才主編.《原子吸收光譜分析應(yīng)用指南》,青島：中國海洋大學(xué)出版社，20127.3教學(xué)單元三學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修3/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）掌握光吸收的基本定律：朗伯-比爾定律；（2）了解分光光度儀的工作過程和構(gòu)造。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：1.光的概念；2.光吸收的基本定律；3.分光光度法及儀器構(gòu)成。重點(diǎn)和難點(diǎn)：朗伯-比爾定律的物理意義的理解和應(yīng)用。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：通過提問的方式回顧上次課的內(nèi)容，接下來開始講授光分析。1.電磁波的基本性質(zhì)；（講授法）電磁波譜是將各種電磁輻射按照波長或頻率的大小順序排列所成的圖或表。2.分子吸收光譜的產(chǎn)生；（講授法）分子光譜產(chǎn)生于分子能級的躍遷，分子能級比較復(fù)雜，因而分子光譜也比較復(fù)雜。根據(jù)光譜產(chǎn)生的機(jī)理不同，分子光譜可分為分子吸收光譜、分子發(fā)光光譜和拉曼光譜。3.有機(jī)化合物的紫外—可見吸收光譜；（講授法）分子的紫外-可見光譜法是利用物質(zhì)的分子對紫外和可見光譜區(qū)（一般認(rèn)為200～780nm）輻射能的吸收來研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的一種儀器分析方法。分子在紫外-可見光區(qū)的吸收與其電子結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級間的躍遷，故屬于電子光譜。4.吸收曲線（吸收光譜）及最大吸收波長；（舉例法、講授法、提問啟發(fā)式方法）吸收曲線：每一種物質(zhì)對不同波長光的吸收程度是不同的。如果我們讓各種不同波長的光分別通過被測物質(zhì)，分別測定物質(zhì)對不同波長光的吸收程度。以波長為橫坐標(biāo)，吸收程度為縱坐標(biāo)作圖所得曲線。例：Cr2O72-lmax=350nm，MnO4-lmax=525nm其吸收曲線如下圖所示：可見，吸收曲線的作用：定性和定量分析的基礎(chǔ)。5.光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系；（啟發(fā)式，重點(diǎn)介紹）提問：為什么不同的溶液由顏色差別，如為什么高錳酸鉀呈現(xiàn)紫色、硫酸銅為藍(lán)色？引入單色光、復(fù)合光以及互補(bǔ)色光的概念，引導(dǎo)學(xué)生分析物質(zhì)顏色的產(chǎn)生。物質(zhì)顏色的產(chǎn)生：是由其主要吸收光的互補(bǔ)色光決定的。6.光吸收的基本定律——朗伯—比耳定律；（講解和板書結(jié)合）基本概念：當(dāng)強(qiáng)度為I0的一定波長的單色入射光束通過裝有均勻待測物的溶液介質(zhì)時(shí)，該光束將被部分吸收Ia，部分反射Ir，余下的則通過待測物的溶液It，即有：I0=Ia+It+Ir如果吸收介質(zhì)是溶液（測定中一般是溶液），式中反射光強(qiáng)度主要與器皿的性質(zhì)及溶液的性質(zhì)有關(guān)，在相同的測定條件下，這些因素是固定不變的，并且反射光強(qiáng)度一般很小。所以可忽略不記，這樣：I0=Ia+It即：一束平行單色光通過透明的吸收介質(zhì)后，入射光被分成了吸收光和透過光。待測物的溶液對此波長的光的吸收程度可以透光率T和吸光度A用來表示。透光率——透光率表示透過光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值，用T來表示，計(jì)算式為：T=It/I0，T常用百分比（T%）表示。吸光度——透光率的倒數(shù)的對數(shù)叫吸光度。用A表示：A=-lgT朗伯—比耳定律的物理意義：（重點(diǎn)講述）單色光通過單一均勻、非散射的吸光物質(zhì)溶液時(shí)，溶液的吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c及液層厚度b成正比。（講授法）A=-lgT=Kbc；式中：A—吸光度（無量綱）；K—吸光系數(shù)b—液層厚度（cm）；c—有色溶液的濃度關(guān)于朗伯-比爾定律的兩種數(shù)學(xué)表示形式的討論：（板書）隨著濃度c的單位不同，K的具體表示不同①若c的單位為gL-1，此時(shí)表達(dá)式為A=abc其中，a—吸光系數(shù)(Lg-1cm-1)；b—液層厚度(cm)；c—溶液的濃度（gL-1）若濃度c的單位為molL-1，則K=ε，此時(shí)A=εbcε—摩爾吸光系數(shù)(Lmol-1cm-1)；b—液層厚度(cm)；c—溶液的濃度(molL-1)；關(guān)于摩爾吸光系數(shù)ε的討論ε在數(shù)值上等于濃度為1molL-1、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長下的吸光度，是吸光物質(zhì)吸光能力的標(biāo)志。ε越大，測定的靈敏度越高。入射光波長、溶液性質(zhì)、溫度一定時(shí)，ε為一常數(shù)。7.吸收定律的適用條件：（講授法）（1）必須是使用單色光為入射光；（2）溶液為稀溶液；（3）吸收定律能夠用于彼此不相互作用的多組分溶液。它們的吸光度具有加合性，且對每一組分分別適用，即：A總=A1+A2+A3…+An=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+εnbcn吸收定律對紫外光、可見光、紅外光都適用。例題講解：（1）用雙硫腙光度法測定Pb2+。Pb2+的濃度為0.0800mg/50mL，用2cm比色皿在520nm下測得T=53%，求ε。若改用3cm比色皿時(shí)，T，A，ε各為多少？（2）0.08mgFe3+用硫氰酸鹽顯色后，定容至50mL，用1cm比色皿，在波長480nm處測得A=0.740。求吸光系數(shù)a及摩爾吸光系數(shù)ε。（3）某顯色化合物，測得其吸光度為A1，經(jīng)第一次稀釋后，測定吸光度為A2，再稀釋一次測得吸光度為A3。已知A1-A2=0.500，A2-A3=0.250，試求透射比比值T3：T1。8.分光光度法及儀器；（圖片顯示）工作原理及儀器結(jié)構(gòu)示意圖9.分光光度計(jì)的主要部件和工作原理。（圖片顯示）本講師生互動課堂提問：朗伯-比爾定律的適用條件？實(shí)際的吸光度曲線偏離直線的原因？討論：如何通過光吸收曲線的對物質(zhì)進(jìn)行分析？在測試具體的樣品之前為什么要確定最大吸收波長？本講作業(yè)安排及課后反思1.作業(yè)：教材p44思考題：1和2。遞交作業(yè)時(shí)間：下一次課課前。2.課后反思：紫外-可見光吸收的基本原理是什么？課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：要求學(xué)生預(yù)習(xí)光分析的概念、基本原理的相關(guān)內(nèi)容。本講教學(xué)單元的參考資料王炳強(qiáng)主編.《儀器分析-光譜與電化學(xué)分析技術(shù)》（第一版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010，第二章.朱明華，胡坪主編.《儀器分析》（第四版）.高等教育出版社，2009，第九章7.4教學(xué)單元四學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修4/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）掌握顯色反應(yīng)及其影響因素；（2）掌握光度測量誤差和測量條件的選擇。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：（1）顯色反應(yīng)及其影響因素；（2）光度測量誤差和測量條件的選擇；（3）常用的幾種定量分析方法。重點(diǎn)和難點(diǎn)：（1）顯色反應(yīng)及其影響因素；（2）光度測量誤差。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，啟發(fā)式。教學(xué)過程：對朗伯-比爾定律物理意義和表達(dá)式做簡單的回顧，接下來進(jìn)行下面內(nèi)容的講授：1.顯色反應(yīng)和顯色劑問題引導(dǎo)：為什么可見光光度法分析樣品的制備要有顯色反應(yīng)這個(gè)步驟，哪些樣品必須要進(jìn)行顯色處理？概念：（1）顯色反應(yīng)：在光度分析中將試樣中的待測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。（2）顯色劑：與待測組分反應(yīng)生成有色化合物的試劑叫顯色劑。知識點(diǎn)：顯色反應(yīng)的種類，顯色劑的種類。（教材p25-26）2.選擇顯色反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)（1）選擇性要好；（2）靈敏度要高；（3）有色化合物的組成要恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；（4）顯色劑的顏色與有色化合物的顏色差別要大；（5）反應(yīng)的條件要易于控制。3.影響顯色反應(yīng)的因素（1）顯色劑用量；（2）溶液酸度；（3）顯色時(shí)間；（4）溫度；（5）溶劑的影響；（6）干擾離子的影響和消除方法。以上影響因素對顯色方應(yīng)的具體影響是什么？對學(xué)生進(jìn)行提示：任何分析方法都有誤差，上述因素對測量的影響屬于什么誤差？（答案：化學(xué)因素引起的誤差。）4.光度測量誤差和測量條件的選擇光度分析的誤差來源于兩方面：一方面是各種化學(xué)因素引入的誤差；另一方面是儀器測量不準(zhǔn)引入的誤差。對于化學(xué)因素，前面已經(jīng)講過，現(xiàn)在我們來看儀器測量不準(zhǔn)引入的誤差。光度計(jì)的測量誤差：下圖給出了在不同透光率所對應(yīng)的濃度誤差：圖.濃度相對誤差與透光率的關(guān)系由圖可見，在透光率等于0.368時(shí)，誤差最小。在實(shí)際操作中，透光率應(yīng)控制在20~60%，或吸光度控制在0.2~0.7。5.常用幾種定量分析方法（1）單組份定量方法單組份定量方法常用的是標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法：配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，顯色后，用相同規(guī)格的比色皿，在相同條件下測定各標(biāo)液的吸光度，然后以標(biāo)液濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，理論上應(yīng)該得到一條過原點(diǎn)的直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后取被測試液在相同條件下顯色、測定，根據(jù)測得的吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出其相應(yīng)濃度從而計(jì)算出含量。（2）多組分定量方法由于吸光度具有加合性，因此可以在同一試樣中測定多個(gè)組分。X、Y組分最大吸收波長不重疊，相互不干擾，可以按兩個(gè)單一組分處理。X、Y相互干擾，此時(shí)可通過解聯(lián)立方程組求得X和Y的濃度。圖.多組分測得的相互疊加的吸收曲線習(xí)題講解：（1）用卟啉類顯色劑光度法測定Cu2+，ε=2.00×105Lmol-1cm-1.試液中Cu2+濃度在5.0×10-7~5.0×10-6molL-1范圍內(nèi)，使用1cm比色皿進(jìn)行測定，吸光度和透光率的范圍如何？若光度計(jì)的透光率讀數(shù)誤差△T為0.005，可能引起的濃度測量相對誤差為多少？（提示從濃度相對誤差與透光率的關(guān)系方面考慮）（2）某有色溶液以試劑空白做參比，用1cm吸收池在最大波長處測得A=1.12,已知有色溶液的ε=2.5×104Lmol-1cm-1。若用示差法測定上述溶液，使其測量誤差最小，則參比溶液的濃度為多少？（提示：思考測量誤差最小時(shí)吸光度A為多少？）本講師生互動課堂提問：（1）顯色反應(yīng)的作用是什么？加深學(xué)生對分光光度基本分析步驟的理解。（2）具體測量時(shí)，透光率在什么值時(shí)，誤差最小？本講作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：教材p44思考題5；習(xí)題4、7、9。提交時(shí)間：下一次課課前。綜合訓(xùn)練：查閱資料，設(shè)計(jì)測試方案：紫外分光光度法測定苯甲酸含量，要求寫出實(shí)驗(yàn)方法、原理、分析步驟、數(shù)據(jù)處理方法。課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：簡單回顧上一個(gè)教學(xué)單元的內(nèi)容。本講教學(xué)單元的參考資料王炳強(qiáng)主編.《儀器分析-光譜與電化學(xué)分析技術(shù)》（第一版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010，第二章.7.5教學(xué)單元五學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修5/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）掌握光度法測定絡(luò)合物的組成及弱酸的離解常數(shù)。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：（1）光度法測定絡(luò)合物的組成；（2）光度法測定弱酸的離解常數(shù)。重點(diǎn)和難點(diǎn)：（1）光度法測定弱酸的離解常數(shù)。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：以發(fā)問的方式帶領(lǐng)學(xué)生回顧上一講的內(nèi)容，接下來進(jìn)行下面內(nèi)容的講授：(1)絡(luò)合物組成的測定飽和法指固定金屬離子M的濃度，改變絡(luò)合劑L的濃度，得到一系列比值不同的溶液，并配置相應(yīng)的試劑空白作為參比液，分別測定吸光度，得到吸光度A~CL/CM圖。連續(xù)變化法（圖片顯示）應(yīng)用：絡(luò)合物離解常數(shù)的測定：離解度：絡(luò)合物的條件穩(wěn)定常數(shù)：總濃度c平衡濃度c(1-α)cαcα(2)弱酸弱堿離解常數(shù)的測定（重點(diǎn)講授）在分析化學(xué)中所用的指示劑或顯色劑大多是有機(jī)弱酸或弱堿，若它們的酸色形和堿色形的吸收曲線不重疊，就可能用分光光度法測定其離解常數(shù)。該法特別適用于溶解度較小的有機(jī)弱酸或弱堿.設(shè)有一元弱酸HA，其離解反應(yīng)如下：分光光度法測離解常數(shù)：（難點(diǎn)，推導(dǎo)過程需詳細(xì)介紹）設(shè)用1.0cm吸收池，在特定波長下測得試液的吸光度為A，則：其中，cHA為分析濃度，令，，分別為弱酸在高酸度和強(qiáng)堿性時(shí)的吸光度，溶液中該弱酸則幾乎全部分別以HA或A-形式存在（此處強(qiáng)調(diào)為什么可以這樣推導(dǎo)）。吸光度可以寫做：根據(jù)上述公式，引導(dǎo)學(xué)生思考：用分光光度法測得弱酸離解常數(shù)需要測定哪些參數(shù)，如何設(shè)計(jì)測定方案？例題：（1）在Zn2++2Q2-→ZnQ2顯色反應(yīng)中，當(dāng)螯合物濃度超過陽離子40倍以上時(shí)，可以認(rèn)為Zn2+全部生成ZnQ2，在選定的波長下，用2cm吸收池，測得兩種顯色反應(yīng)溶液的吸光度如下，求該配合物的穩(wěn)定常數(shù)。Zn2+初始濃度Q2-初始濃度A8.00×10-4molL-14.00×10-2molL-10.3648.00×10-4molL-12.00×10-3molL-10.273本講師生互動課堂提問：（1）飽和法和連續(xù)變化法的適用條件？本講作業(yè)安排及課后反思教材p44習(xí)題11。本章結(jié)束，對本章內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)。遞交時(shí)間：下一次課課前。課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：簡單回顧上一教學(xué)單元內(nèi)容。本講教學(xué)單元的參考資料王炳強(qiáng)主編.《儀器分析-光譜與電化學(xué)分析技術(shù)》（第一版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010，第二章.7.6教學(xué)單元六學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修6/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）掌握氣相色譜分析理論中的基本概念，氣相色譜分離的基本原理；（2）了解色譜分離條件的選擇。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：(1)氣相色譜法概述；(2)氣相色譜分析理論基礎(chǔ)；(3)色譜分離條件的選擇。重點(diǎn)：（1）色譜分離原理；（2）色譜流出曲線及相關(guān)術(shù)語，塔板理論，速率理論；（3）色譜分離條件的選擇。難點(diǎn)：（1）分配系數(shù)的概念；（2）塔板理論，分離度的概念，色譜柱性能評價(jià)；（3）分離條件選擇（固定液選擇）。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：（1）氣相色譜法概述（以紙層析法引出色譜法，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生了解色譜分離的概念）Tsweet分離葉綠素示意圖概念：色譜法是一種高效能的物理分離技術(shù)，將它用于分析化學(xué)并配合適當(dāng)?shù)臋z測手段，就成為色譜分析法。氣相色譜過程：待測物樣品被蒸發(fā)為氣體并注入到色譜分離柱柱頂，以惰性氣體（指不與待測物反應(yīng)的氣體，只起運(yùn)載蒸汽樣品的作用，稱載氣）將待測物樣品蒸汽帶入柱內(nèi)分離。其分離原理是基于待測物在氣相和固定相之間的吸附-脫附（氣固色譜）和分配（氣液色譜）來實(shí)現(xiàn)的。因此可將氣相色譜分為氣固色譜和氣液色譜。氣固色譜：利用不同物質(zhì)在固體吸附劑上的物理吸附-解吸能力不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。由于活性（或極性）分子在這些吸附劑上的半永久性滯留(吸附-脫附過程為非線性的)，導(dǎo)致色譜峰嚴(yán)重拖尾，因此氣固色譜應(yīng)用有限。只適于較低分子量和低沸點(diǎn)氣體組分的分離分析。氣液色譜：通常直接稱之為氣相色譜。它是利用待測物在氣體流動相和固定在惰性固體表面的液體固定相之間的分配原理實(shí)現(xiàn)分離。分配系數(shù)K（難點(diǎn)和重點(diǎn)，色譜分離的基礎(chǔ)）（2）氣相色譜分析理論基礎(chǔ)色譜流出曲線：試樣經(jīng)色譜柱獲得分離，按先后次序經(jīng)過檢測器時(shí)，檢測器就將流動相中各組分濃度變化轉(zhuǎn)變成電信號，由記錄儀記錄下信號—時(shí)間曲線，稱為色譜流出曲線或色譜圖。色譜相關(guān)術(shù)語由色譜流出曲線可直接得到的相關(guān)術(shù)語：·基線：色譜操作條件下，僅有流動相通過檢測器時(shí)，由記錄儀得到的信號—時(shí)間曲線?；€漂移：基線隨時(shí)間定向緩慢地變化?；€基線漂移·色譜峰：流動相帶著組分通過檢測器時(shí)，由記錄儀得到的信號—時(shí)間曲線。峰底(Peakbase)：從峰的起點(diǎn)到峰的終點(diǎn)之間連線。峰高(Peakhight)：峰的頂點(diǎn)至峰底的距離,用h表示。峰面積（Peakarea）：峰與峰底所包圍的面積，用A表示。色譜峰區(qū)域?qū)挾?Peakwidth)?！どV時(shí)間色譜時(shí)間主要有：死時(shí)間tM：不被固定相吸附或溶解的惰性組分，從進(jìn)樣到出峰的峰頂點(diǎn)之間測得的時(shí)間，用tM表示。保留時(shí)間tR：從進(jìn)樣到組分的峰頂點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)所用的時(shí)間，用tR表示。調(diào)整保留時(shí)間tR’：調(diào)整保留時(shí)間是指從組分的保留時(shí)間扣除死時(shí)間后的時(shí)間，用tR’表示。tR’=tR-tM·色譜體積色譜體積主要有：死體積：死體積指色譜柱填充固定相后的空隙體積，又指在死時(shí)間內(nèi)流動相流經(jīng)色譜柱的體積。死體積通常用Vm表示。Vm=tM×FCFc表示流動相的體積流速（mL/min）保留體積：保留體積指從進(jìn)樣開始，到檢測器中樣品濃度最大時(shí)，流動相流經(jīng)色譜柱的體積。通常用VR表示。VR=tR×FC調(diào)整保留體積：調(diào)整保留體積指保留體積扣除死體積后的體積。通常用VR’表示。VR’=tR’×FC相對保留值相對保留值指某組分i與基準(zhǔn)組分s的調(diào)整保留值之比。通常用ris表示。也叫選擇因子k色譜的流出曲線圖可以解決的主要問題1）色譜峰出現(xiàn)的位置決定于物質(zhì)的性質(zhì)，根據(jù)色譜峰的位置可對組分進(jìn)行定性；2）色譜峰的面積和峰高是組分濃度或含量的量度，故根據(jù)色譜峰的面積或峰高，可對組分進(jìn)行定量；3）根據(jù)色譜峰的位置及其寬度，可以對色譜柱的分離情況進(jìn)行評價(jià)。4)色譜峰數(shù)——樣品中組分的最少個(gè)數(shù)；5)色譜峰間距——固定相或流動相選擇是否合適的依據(jù)。（2）色譜柱效能（重點(diǎn)介紹）（3）塔板理論（重點(diǎn)介紹）基本假設(shè)柱效能指標(biāo)：理論塔板高度H為：由于死時(shí)間的存在，常用有效塔板n有效或有效塔板高度H有效作為色譜柱的效能指標(biāo)，其計(jì)算公式為：；分離度R：相鄰兩組分色譜峰的調(diào)整保留時(shí)間(t’R)之差與色譜峰底寬總和之半的比值。當(dāng)R=0.8時(shí)，二組分分離程度可達(dá)89%。當(dāng)R=1.0時(shí)，二組分分離程度可達(dá)98%，只有很少部分重合，可認(rèn)為二組分剛好分開；當(dāng)R=1.5時(shí)，二組分分離程度可達(dá)99.7%，可認(rèn)為二組分已完全分離。相鄰兩組份峰的分離程度可以下圖表示：分離度的影響因素分離度R的定義并沒有反映影響分離度的諸因素。實(shí)際上，分離度受理論柱效（n）、選擇因子(α)又叫相對保留值)和容量因子（k）三個(gè)參數(shù)的控制。兩相鄰組分怎樣才算達(dá)到完全分離？第一是兩峰之間必須有足夠的距離。但若兩峰之間有一定的距離，而每一個(gè)峰很寬，以致彼此嚴(yán)重交疊，如下圖A，則二組分仍無法分離。所以第二是峰必須很窄。只有同時(shí)滿足兩個(gè)條件，二組分才算達(dá)到完全的分離，如下圖B。①兩峰間的距離由兩組分在兩相間的分配系數(shù)所決定。對于確定的組分，在一定的溫度條件下，分配系數(shù)的大小取決于固定相的性質(zhì)。即兩峰間的距離受熱力學(xué)因素控制。色譜峰寬度由色譜柱效能所決定。即：兩峰間距離——受色譜柱內(nèi)熱力學(xué)因素控制(與組分在體系中分配相關(guān))譜峰寬度——受色譜柱內(nèi)動力學(xué)因素決定(組分在體系兩相間擴(kuò)散和傳質(zhì))②柱效能的高低與組分在色譜柱中的運(yùn)動情況有關(guān)，為了控制組分的分離，必須全面考慮色譜熱力學(xué)和色譜動力學(xué)這兩個(gè)因素，正確的選擇固定相和色譜分離操作條件。（如何理解熱力學(xué)因素和動力學(xué)因素？）提示：塔板理論是一種半經(jīng)驗(yàn)性理論。它用熱力學(xué)的觀點(diǎn)定量說明了溶質(zhì)在色譜柱中移動的速率，解釋了流出曲線的形狀，并提出了計(jì)算和評價(jià)柱效高低的參數(shù)。但是，色譜過程不僅受熱力學(xué)因素的影響，而且還與分子的擴(kuò)散、傳質(zhì)等動力學(xué)因素有關(guān)，因此塔板理論只能定性地給出板高的概念，卻不能解釋板高受哪些因素影響；也不能說明為什么在不同的流速下，可以測得不同的理論塔板數(shù)，因而限制了它的應(yīng)用。速率理論荷蘭學(xué)者范·第姆特（VanDeemter）于1956年提出了速率理論，指出渦流擴(kuò)散、分子擴(kuò)散及組分在氣相中和液相中的傳質(zhì)阻力是造成色譜峰擴(kuò)張使得柱效下降的原因。并從理論上歸納出了聯(lián)系各影響因素的速率理論方程式：速率理論中A，B，C三項(xiàng)的具體含義：H-理論塔板高度；u-載氣線速度(cm/s)；渦流擴(kuò)散系數(shù)；B-分子擴(kuò)散系數(shù)；C-傳質(zhì)阻力系數(shù)可見，當(dāng)A、B/u以及Cu三項(xiàng)較小，H減小，峰形變窄，柱效可提高(3)色譜分離條件選擇·載氣及其流速的選擇載氣流速與柱效-最佳流速載氣流速低時(shí)：分子擴(kuò)散項(xiàng)成為影響柱效的主要因素，流速↑，柱效↓（如曲線的左邊）。載氣流速較高時(shí)：傳質(zhì)阻力項(xiàng)是影響柱效的主要因素，流速↑，柱效↓（如曲線的右邊）。H–u曲線與最佳流速：·柱溫的選擇：使柱溫控制在固定液的最高使用溫度和最低使用溫度范圍之內(nèi)。低沸點(diǎn)組分峰易產(chǎn)生重疊，柱溫一般選擇接近或略低于組分平均沸點(diǎn)時(shí)的溫度。程序升溫?！?dān)體粒度的選擇·柱長和柱內(nèi)徑的選擇本講師生互動課堂提問：（1）色譜的概念？（2）色譜流出曲線的作用？（3）最佳流速的推導(dǎo)。本講作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：教材p64習(xí)題6、7、17和18。下一次課上課之前交。課后反思：色譜分析的本質(zhì)是什么，根據(jù)色譜流出曲線可以得到哪些結(jié)果？課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：簡單回顧上一單元的教學(xué)內(nèi)容。本講教學(xué)單元的參考資料蘇立強(qiáng)主編.《色譜分析法》（第一版）.北京：清華大學(xué)出版社，2009，第二章.7.7教學(xué)單元七學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修7/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）氣相色譜儀的構(gòu)造；（2）了解氣相色譜檢測器的種類和適用樣品條件。（2）了解氣相色譜固定相及其選擇；本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：（1）固定相及其選擇；（2）氣相色譜檢測器；（3）程序升溫技術(shù)。重點(diǎn)和難點(diǎn)：（1）固定液的選擇；（2）各種檢測器的檢測原理；（3）程序升溫技術(shù)。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：(1)氣相色譜儀的構(gòu)造氣相色譜儀器流程由氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、信號放大記錄系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)組成，其中分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)是色譜分析的重點(diǎn)。（2）氣相色譜檢測器熱導(dǎo)池檢測器：熱導(dǎo)池檢測器(TCD)是利用被測組分和載氣的導(dǎo)熱系數(shù)不同而響應(yīng)的濃度型檢測器。（圖示法講解）熱導(dǎo)池檢測器的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；靈敏度適宜；穩(wěn)定性好；線性范圍廣；檢測揮發(fā)性的無機(jī)物和有機(jī)物。氫火焰離子化檢測器：氫火焰離子化檢測器（FID）簡稱氫焰檢測器，是目前應(yīng)用最廣泛，比較理想的一種質(zhì)量型檢測器。（圖示法講解）電子捕獲檢測器：電子捕獲檢測器（ECD）是目前氣相色譜中廣泛應(yīng)用的一種高靈敏度，高選擇性的檢測器。高選擇性是指對具有電負(fù)性（分子或原子捕獲電子產(chǎn)生負(fù)離子的機(jī)率）的物質(zhì)，如含有鹵、硫、磷、氮的物質(zhì)有信號。（圖示法講解）火焰光度檢測器（FPD）：火焰光度檢測器是一種對含硫、含磷化合物具有高選擇性和高靈敏度的檢測器，它能檢測ppm和ppb級的硫、磷化合物，可用于大氣中痕量污染物，特別是硫化合物的分析，對農(nóng)產(chǎn)品和水中痕量有機(jī)硫、磷農(nóng)藥殘余物的分析。（圖示法講解）(3)程序升溫技術(shù):程序升溫是指按預(yù)先設(shè)定的程序?qū)ιV柱箱進(jìn)行控溫操作（溫度由低到高）。優(yōu)點(diǎn)：可兼顧高沸點(diǎn)和低沸點(diǎn)的樣品的分離效果和分析時(shí)間，使不同沸點(diǎn)組分都在一個(gè)合適的柱溫下分離，可大大改善分離效果。（4）氣相色譜固定相·固體固定相·液體固定相·固定液（此處重點(diǎn)介紹）①固定液的特點(diǎn):固定液品種繁多,能得到較好的對稱峰,固定液的用量可以任意變化，又易于涂敷組分保留值的重現(xiàn)性較好，色譜柱的壽命較長。②固定液具備的條件：1）蒸汽壓要低，熱穩(wěn)定性要好——流失少；2）化學(xué)穩(wěn)定性要好——不與其它物質(zhì)反應(yīng)；3）溶解度要大——分配系數(shù)K適當(dāng)；4）選擇性要高。5）粘度和凝固點(diǎn)要低。③組分與固定液分子間的相互作用力：靜電力,誘導(dǎo)力，色散力，氫鍵力。④固定液的特性及分類⑤固定液的選擇：根據(jù)相似相溶原理選擇。本講師生互動課堂提問：（1）固定液的選擇原理是什么？（2）程序升溫技術(shù)有何優(yōu)點(diǎn)？本講作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：教材p103習(xí)題3、12。遞交時(shí)間：下一次上課之前交。課后反思：各類檢測器的特點(diǎn)和各自適用樣品種類。課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：回顧上一單元教學(xué)內(nèi)容，督促學(xué)生提交作業(yè)。本講教學(xué)單元的參考資料蘇立強(qiáng)主編.《色譜分析法》（第一版）.北京：清華大學(xué)出版社，2009,第三章.7.8教學(xué)單元八學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修8/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）了解氣相色譜定性方法；（2）掌握氣相色譜定量方法。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：(1)氣相色譜定性方法；(2)氣相色譜定量方法。重點(diǎn)：（1）歸一法和內(nèi)標(biāo)法。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：（1）氣相色譜定性方法（課堂講授）利用保留時(shí)間和保留體積定性利用相對保留值定性利用加入已知物增加峰高定性利用雙柱定性利用文獻(xiàn)的保留值數(shù)據(jù)定性利用選擇性檢測器進(jìn)行定性分析與其它儀器結(jié)合定性（2）氣相色譜定量方法（課堂講授結(jié)合板書）色譜定量分析的依據(jù)：在一定的操作條件下，檢測器的響應(yīng)信號（色譜圖上的峰面積或峰高）與進(jìn)入檢測器的組分i的重量或濃度成正比。即：或峰面積的測量方法定量方法歸一化法計(jì)算公式為：式中：為幾個(gè)組分中i組分的峰面積校正因子。②內(nèi)標(biāo)法：試樣中加入內(nèi)標(biāo)物重量ms已知，稱取的試樣重m已知，故樣品中是已知的。③外標(biāo)法：外標(biāo)法又稱已知樣校正法或標(biāo)準(zhǔn)曲線法。習(xí)題講解：（1）有一根lm長的柱子，分離組分1和2得到如圖。圖中橫坐標(biāo)l為記錄筆走紙距離。若欲得到R=1.2的分離度，有效塔板數(shù)應(yīng)為多少？色譜往要加到多長？（2）已知物質(zhì)A和B在一個(gè)30.0cm柱上的保留時(shí)間分別為16.40和17.63min.不被保留組分通過該柱的時(shí)間為1.30分鐘.峰寬為1.11和1.21min,計(jì)算:

①柱分辨率;

②柱的平均理論塔板數(shù)目;

③塔板高度;

④達(dá)到1.5分離度所需的柱長度;

⑤在較長柱上把物質(zhì)B洗脫所需要的時(shí)間.本講師生互動課堂提問：（1）校正因子的概念，為什么要引入校正因子？（2）歸一法和內(nèi)標(biāo)法的適用條件是什么？本講作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：教材p64習(xí)題14、20、21。本章結(jié)束，做小結(jié)。布置學(xué)生查閱資料，了解氣相色譜的應(yīng)用。課后反思：色譜分析的步驟和方法。課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：回顧上一單元教學(xué)內(nèi)容，提出本講的主要教學(xué)內(nèi)容。本講教學(xué)單元的參考資料蘇立強(qiáng)主編.《色譜分析法》（第一版）.北京：清華大學(xué)出版社，2009，第二章，第三章.7.9教學(xué)單元九學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修9/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）高效液相色譜分析法的分離原理；（2）定性定量分析方法。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：（1）高效液相色譜法的特點(diǎn)；（2）高效液相色譜法的主要類型；（3）液相色譜法固定相；（4）液相色譜法流動相；（5）高效液相色譜儀。重點(diǎn)：（1）高效液相色譜分析法的原理過程；（2）固定相和流動相的選擇原則。難點(diǎn)：（1）固定相和流動相的選擇原則；（2）正相色譜和反相色譜的概念。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：（1）高效液相色譜法的特點(diǎn)表1.經(jīng)典液相色譜和高效液相色譜的比較經(jīng)典LCHPLC固定相粗粒75~600m多孔微粒<15m(3~10)色譜柱玻璃10~200cm內(nèi)徑10~50mm不銹鋼10~25cm內(nèi)徑4~5mm流動相輸送僅靠重力高壓輸液泵入口壓力0.001~0.1MPa2~20MPa柱效/n(塊/m)2~502103~5104分析時(shí)間/h1~200.05~1進(jìn)樣量/g1~10106~102高效液相色譜法是適合高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定化合物及生化試樣的高效分離分析方法。表2、高效液相色譜法和氣相色譜法之間的差異（2）高效液相色譜法的主要類型反相與正相高效液相色譜·反相高效液相色譜：固定相極性<流動相極性·正相高效液相色譜：固定相極性>流動相極性正、反相色譜中極性和保留時(shí)間的關(guān)系表給出了正相色譜和反相色譜的比較離子交換色譜：是在有機(jī)高聚物或硅膠上接枝有機(jī)季胺或磺酸基團(tuán)的陰、陽離子交換劑，以含鹽的水溶液作流動相的色譜方法。離子色譜：分析無機(jī)和有機(jī)離子的重要方法。其它高效液相色譜模式：離子對色譜、體積排阻色譜、疏水作用色譜、膠束液相色譜等。（3）液相色譜法固定相液固吸附色譜固定相：極性和非極性液液分配色譜固定相：類似于GC填充柱的固定相鍵合相色譜固定相：“固定液”是以化學(xué)鍵的形式與基體結(jié)合離子色譜固定相排阻色譜固定相（4）液相色譜法流動相流動相的選擇流動相的特性流動相類別（5）高效液相色譜梯度洗脫技術(shù)單一洗脫劑：等度洗脫：流動相的k值恒定梯度洗脫：改變流動相的k值梯度變化速率梯度范圍等度洗脫和梯度洗脫分離度對比注意：提示學(xué)生梯度洗脫與程序升溫類似的作用但又不同（6）高效液相色譜儀高效液相色譜儀器結(jié)構(gòu)：色譜儀器的流程由液體流動相的輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、信號放大記錄系統(tǒng)組成，其中高壓泵、色譜柱和檢測系統(tǒng)是高效液相色譜的主要部件。高效液相色譜示意圖本講師生互動課堂提問：（1）正相色譜和反相色譜的流出順序比較？本講作業(yè)安排及課后反思作業(yè)安排：教材p129習(xí)題6、7、9、12。課后反思：液相色譜和氣相色譜的分離條件的選擇有何不同？課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：回顧氣相色譜的相關(guān)知識，提出本講的主要內(nèi)容。本講教學(xué)單元的參考資料蘇立強(qiáng)主編.《色譜分析法》（第一版）.北京：清華大學(xué)出版社，2009，第四章.7.10教學(xué)單元十學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修10/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）鞏固前面色譜的基本原理的內(nèi)容（2）鞏固氣相色譜儀和液相色譜的構(gòu)造的區(qū)別和聯(lián)系；（3）了解氣相色譜檢測器的種類和適用樣品條件。（4）幾種常見的氣相色譜法及其適用條件本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：（1）進(jìn)一步鞏固并加深對色譜基礎(chǔ)理論的掌握；（2）加深對氣相和高效液相色譜儀器構(gòu)造的了解（3）掌握幾種主要的檢測器及其適用范圍（a.紫外檢測器、b.示差折光檢測器c.熒光檢測器、d.電化學(xué)檢測器）；（4）幾種常見的液相色譜法（吸附色譜法、分配色譜法、離子交換色譜法、體積排阻色譜法）；重點(diǎn)：（1）色譜基礎(chǔ)理論的應(yīng)用；（2）幾種常用的液相色譜儀檢測器及其檢測范圍。難點(diǎn)：（1）檢測器的適用范圍、條件；（2）幾種常見的液相色譜方法。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：1.色譜基礎(chǔ)理論（1）色譜分析法需要解決的問題：色譜分離過程的熱力學(xué)和動力學(xué)問題。影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑，柱效與分離度的評價(jià)指標(biāo)及其關(guān)系。（2）組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？組分保留時(shí)間：色譜過程的熱力學(xué)因素控制；（組分和固定相的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）色譜峰變寬：色譜過程的動力學(xué)因素控制；（兩相中的運(yùn)動阻力，擴(kuò)散）（3）兩種色譜理論：塔板理論和速率理論踏板理論的理解應(yīng)注意：(a)當(dāng)色譜柱長度一定時(shí)，塔板數(shù)n越大(塔板高度H越小)，被測組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高，所得色譜峰越窄。(b)不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測定物質(zhì)。理論的不足：(c)柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時(shí)，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。(d)塔板理論無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。速率理論的理解應(yīng)注意：(a)組分分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑與渦流擴(kuò)散、濃度梯度所造成的分子擴(kuò)散及傳質(zhì)阻力使氣液兩相間不能瞬間達(dá)到分配平衡是造成色譜峰擴(kuò)展柱效下降的主要原因。(b)速率理論為色譜分離和操作條件選擇提供了理論指導(dǎo)。闡明了流速和柱溫對柱效及分離的影響。(c)通過選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６?、載氣種類、液膜厚度及載氣流速可提高柱效。（4）定性和定量分析方法定量方法歸一化法：適用于所有組分都出峰內(nèi)標(biāo)法：適用于當(dāng)混合物中所有組分不能全部流出色譜柱，或只需測定混合物中某幾個(gè)組分時(shí)，可采用內(nèi)標(biāo)法定量。外標(biāo)法：有標(biāo)樣且待測樣品濃度變化范圍不太大的情況下例題：[例1]有一根lm長的柱子，分離組分1和2如下圖。圖中橫坐標(biāo)l為記錄筆走紙距離。若欲得到R=1.2的分離度，有效塔板數(shù)應(yīng)為多少？色譜柱要加到多長？解：組分2對組分1的相對保留值r21若使R2=1.2,所需塔板數(shù)n2可計(jì)算:[例2]已知一色譜柱在某溫度下的速率方程的A=0.08cm;B=0.65cm2/s;C=0.003s,求最佳線速度u和最小塔板高H.解:欲求u最佳和H最小，要對速率方程微分，即dH/du＝d(A+B/u+Cu)/du＝-B/u2+C＝0而,最佳線速：u最佳＝(B/C)1/2最小板高：H最?。紸+2(BC)1/2可得u最佳＝(0.65/0.003)1/2＝14.7cm/sH最小＝0.08+2(0.65×0.003)1/2＝0.1683cm（2）高效液相色譜法的檢測器主要的檢測器：p112a.紫外檢測器b.示差折光檢測器c.熒光檢測器d.電化學(xué)檢測器a.紫外檢測器應(yīng)用最廣，對大部分有機(jī)化合物有響應(yīng)。特點(diǎn)：靈敏度高；線性范圍寬；對流動相的流速和溫度變化不敏感,可用于梯度洗脫;波長可選，易于操作。圖1.紫外檢測器的構(gòu)造與基本工作示意圖b.示差折光檢測器除紫外檢測器之外應(yīng)用最多的，濃度型通用檢測器。通過連續(xù)檢測參比池和樣品池中流動相之間的折光指數(shù)差值，折光指數(shù)差值與濃度線性關(guān)系：△n=(n2-n1)c。每種物質(zhì)具有不同的折光指數(shù),因此該檢測器是通用型檢測器；對溫度、組分敏感，不能用于梯度洗脫。圖2、示差折光檢測器構(gòu)造示意圖c.熒光檢測器基本原理：溶液受到紫外光照射后，吸收紫外光而被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，然后輻射出熒光，熒光強(qiáng)度與組分濃度呈正比。高靈敏度、高選擇性；對多環(huán)芳烴，卟啉類化合物、農(nóng)藥、藥物、氨基酸、甾類化合物等有快速響應(yīng)；圖3.熒光檢測器構(gòu)造示意圖d.電化學(xué)檢測器基于導(dǎo)電性質(zhì)離子溶液電導(dǎo)率測定離子濃度（離子色譜）；氧化還原反應(yīng)測量電位、電流、電量來確定待測物濃度靈敏度高，檢出限10-9molL-1選擇性高，只對電活性物質(zhì)有響應(yīng)；線性范圍寬，一般4~5個(gè)數(shù)量級；結(jié)構(gòu)簡單，檢測池體積小，柱外效應(yīng)好，響應(yīng)速度快表1.靈敏度、選擇性及適應(yīng)能力示差折光紫外熒光電化學(xué)響應(yīng)通用選擇性選擇性選擇性靈敏度/g10-310-910-1210-12流速敏感是否否是溫度敏感是否否是梯度洗脫×√√脈沖可以3、幾種常見的液相色譜法(1)吸附色譜法（硅膠色譜）常用的固定相（極性固定相）：硅膠、氧化鋁、羥基磷灰石、分子篩等。常用流動相（非極性、弱極性流動相）：非極性有機(jī)溶劑，如己烷添加少量乙酸等弱極性有機(jī)溶劑。分離原理：基于樣品的極性差異。樣品在硅膠色譜柱中的保留作用受兩個(gè)因素控制：a.樣品分子和流動相分子對硅膠表面基團(tuán)的競爭吸附流動相極性大，與硅膠的相互作用強(qiáng)，則組分的吸附越弱，保留值小。b.流動相對樣品的溶解能力若流動相對組分有較大溶解度，組分在流動相中分配比例大，則組分的保留時(shí)間短。常用溶劑的極性順序：在吸附色譜中決定樣品分子吸附強(qiáng)弱的首要因素是樣品分子的官能團(tuán)，官能團(tuán)極性增加或極性官能團(tuán)增多，樣品與硅膠的吸附作用增強(qiáng)。吸附色譜對同系物的選擇性小，對具有不同官能團(tuán)的化合物的分離以及異構(gòu)體的分離選擇性高。（2）分配色譜法由固定液的分布方式，分配色譜可分為：液液色譜法：固定液涂漬在載體上。流動相易將固定液沖洗下，造成柱流失。因此液液色譜法發(fā)展受限制。鍵合相色譜：固定液以化學(xué)鍵合在載體（硅膠）表面。目前，HPLC中鍵合相色譜占80%。分離原理：根據(jù)被分離的組分在流動相和固定相中溶解度不同而分離。分離過程實(shí)際上是一個(gè)分配平衡過程。分配色譜法的分類p126：正相液相色譜法（NPLC）固定相極性較流動相強(qiáng)的液相色譜法。反相液相色譜法（RPLC）固定相極性較流動相弱的液相色譜法。正相色譜分離基于極性相互作用固定相：極性鍵合相（如氨基、氰基）；流動相：以非極性烴類溶劑為主應(yīng)用：主要用于甾醇類、類脂化合物、磷脂類、酚類、羰基類反相分配色譜基于溶質(zhì)和極性溶劑之間的斥力，而不是非極性溶質(zhì)與固定相間微弱的非極性作用力。應(yīng)用：有機(jī)物、藥物、氨基酸、核苷酸、肽、分子量不大的蛋白質(zhì)等。（3）離子交換色譜法IEC的流動相：緩沖溶液，如磷酸鹽、甲酸鹽、檸檬酸鹽等。固定相：離子交換樹脂（苯乙烯與二乙烯交聯(lián)形成的聚合物骨架）應(yīng)用特點(diǎn)：分離離子型化合物組分的保留值主要通過改變流動相pH值或流動相中鹽的濃度來控制。分離原理：樹脂上可電離離子與流動相中具有相同電荷的離子及被測組分的離子進(jìn)行可逆交換，根據(jù)各離子與離子交換基團(tuán)具有不同的電荷吸引力而分離。圖4、離子交換色譜中所進(jìn)行的離子交換過程分離基于離子的帶電特性影響洗脫次序的多種因素：填料（離子交換樹脂）的種類∶陰/陽，強(qiáng)/弱，交換基團(tuán)樣品分子特性流動相中鹽的種類、濃度溫度及pH值應(yīng)用：無機(jī)物的分離。目前，許多有機(jī)離子型化合物都可用IEC進(jìn)行分離。IEC在氨基酸、蛋白質(zhì)、核糖核酸、有機(jī)胺、有機(jī)酸以及藥物方面的應(yīng)用越來越廣。（4）體積排阻色譜法體積排阻色譜法是根據(jù)分子在溶液中的體積大小來實(shí)現(xiàn)分離，一般用化學(xué)惰性的多孔物質(zhì)（凝膠）為固定相，常見的凝膠有：軟質(zhì)凝膠：葡聚糖凝膠、瓊脂凝膠等，多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。半硬質(zhì)凝膠：苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)共聚物，有機(jī)凝膠；硬質(zhì)凝膠：多孔硅膠、多孔玻珠等；化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度大，流動相性質(zhì)影響小，可在較高流速下使用。分離的基本原理：分離原理：基于分子在溶液中的體積大小洗脫次序：大分子先被洗脫流動相不參與分離分離效率低圖5、體積排阻色譜法分離過程圖6、體積排阻色譜法的流出曲線表2、四種HPLC法的應(yīng)用范圍如何選擇合適的分離方法？根據(jù)所分析樣品的分子量、尺寸大小、溶解性、電解情況來綜合選擇分離方法。本講師生互動課堂提問：（1）與一般的液相色譜法、氣相色譜法相比，高效液相色譜法的高效體現(xiàn)在哪里？（2）梯度洗脫一般選擇何種檢測器？本講作業(yè)安排及課后反思作業(yè)安排：思考題1.與氣相色譜法相比，高效液相色譜法的優(yōu)勢在于哪些？2.液相色譜儀的主要組成部分有哪些？輸液系統(tǒng)的作用？液相色譜常用的檢測器有哪些？3.比較正相色譜法和反相色譜法的固定相和流動相有何不同？課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：回顧氣相色譜的相關(guān)知識，引出本講的主要內(nèi)容。本講教學(xué)單元的參考資料蘇立強(qiáng)主編.《色譜分析法》（第一版）.北京：清華大學(xué)出版社，2009，第四章.7.11教學(xué)單元十一學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修11/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）掌握指示電極與參比電極的概念；（2）掌握電位法測定溶液的pH值。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：（1）電位分析法的原理；（2）指示電極與參比電極。重點(diǎn)：（1）電位分析法的概念，能斯特方程式；（2）參比電極；指示電極；（3）電位法測定溶液的pH值。難點(diǎn)：（1）能斯特方程，電位的概念；（2）膜電位的響應(yīng)機(jī)理，離子選擇性電極的性能參數(shù)；（3）pH的測定原理，pH的實(shí)用定義。本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：（1）電位分析法概要以測定化學(xué)電池兩電極間的電位差或電位差的變化為基礎(chǔ)的電化學(xué)分析法叫電位分析法。電位分析法的種類：直接電位法：根據(jù)電極電位與待測組分活度之間的關(guān)系，利用測得的電位差值（或電極電位值）直接求得待測組分的活度（或濃度）的方法。電位滴定法：當(dāng)?shù)味ǚ磻?yīng)平衡常數(shù)較小，滴定突躍不明顯，或試液有色、渾濁，用指示劑終點(diǎn)法有困難時(shí)，可以采用電位滴定法，即根據(jù)滴定過程中等當(dāng)點(diǎn)附近的電位突躍來確定終點(diǎn)。（2）電位分析法的理論基礎(chǔ)電位分析法是利用電極的電極電位與待測組分的活度之間的關(guān)系來進(jìn)行測定的。能斯特方程式：電極電位的產(chǎn)生（舉例法）兩種導(dǎo)體接觸時(shí)，其界面的兩種物質(zhì)可以是固體-固體，固體-液體及液體-液體。因兩相中的化學(xué)組成不同，故將在界面處發(fā)生物質(zhì)遷移。若進(jìn)行遷移的物質(zhì)帶有電荷，則在兩相之間產(chǎn)生一個(gè)電位差。如鋅電極浸入ZnSO4溶液中，銅電極浸入CuSO4溶液中。因?yàn)槿魏谓饘倬w中都含有金屬離子自由電子，一方面金屬表面的一些原子，有一種把電子留在金屬電極上，而自身以離子形式進(jìn)入溶液的傾向，金屬越活潑，溶液越稀，這種傾向越大；另一方面，電解質(zhì)溶液中的金屬離子又有一種從金屬表面獲得電子而沉積在金屬表面的傾向，金屬越不活波，溶液濃度越大，這種傾向也越大。這兩種傾向同時(shí)進(jìn)行著，并達(dá)到暫時(shí)的平衡：若金屬失去電子的傾向大于獲得電子的傾向，達(dá)到平衡時(shí)將是金屬離子進(jìn)入溶液，使電極上帶負(fù)電，電極附近的溶液帶正電；反之，若金屬失去電子的傾向小于獲得電子的傾向，結(jié)果是電極帶正電而其附近溶液帶負(fù)電。因此，在金屬于電解質(zhì)溶液界面形成一種擴(kuò)散層，亦即在兩相之間產(chǎn)生了一個(gè)電位差，這種電位差就是電極電位。實(shí)驗(yàn)表明：金屬的電極電位大小與金屬本身的活潑性，金屬離子在溶液中的濃度，以及溫度等因素有關(guān)。銅與CuSO4界面所產(chǎn)生的電極電位小于鋅與ZnSO4界面所產(chǎn)生的電極電位。Zn2+(Cu2+)濃度越大，則平衡時(shí)電極電位也越大。(3)指示電極與參比電極（重點(diǎn)講授，難點(diǎn)在于如何理解指示電極和參比電極的概念，為什么在電位分析中要用到參比電極和指示電極，其作用是什么。）參比電極·甘汞電極Hg,Hg2Cl2(固)∣KCl·銀-氯化銀電極Ag,AgCl（固）∣KClAgCl+e-=Ag+Cl-指示電極（特別強(qiáng)調(diào)，參比電極和指示電極的作用）·金屬-金屬離子電極第一類電極：金屬與其離子的溶液處于平衡狀態(tài)所組成的電極。用(MúMn+)表示。電極反應(yīng)為：Mn++ne=M其電極電位可由下式計(jì)算：EMn+/M=E0+(0.059/n)lgaMn+例如Ag+|Ag電極·金屬-金屬難溶鹽電極屬于第二類電極：由金屬及其難溶鹽及與含有難溶鹽相同陰離子溶液所組成的電極。表示為M/MnXm,Xn-，電極反應(yīng)為：MnXm+me=nM+mXn－常用的有Ag/AgCl、甘汞電極（Hg/Hg2Cl2電極）。對于甘汞電極，其電極反應(yīng)為：Hg2Cl2＋2e－=2Hg＋2Cl－甘汞電極的電極電位取決于電極內(nèi)參比溶液中的aCl-，當(dāng)aCl-一定，甘汞電極的電極電位恒定?！さ谌愲姌O由金屬與兩種具有相同陰離子的難溶鹽或難解離的配離子組成的電極體系如：汞-草酸亞汞-草酸鈣-鈣離子電極Hg︱Hg2C2O4︱CaC2O4︱Ca2+存在如下平衡：Hg2C2O4≒Hg22++C2O42-Hg22++2e-=2HgCa2++C2O42-=CaC2O4三式相加Hg2C2O4+Ca2++2e-=2Hg+CaC2O425℃時(shí)電極電位·零類電極由惰性金屬與含有可溶性的氧化和還原物質(zhì)的溶液組成的電極，稱為零類電極。電極反應(yīng)Fe3++e-=Fe2+與前兩類不同，惰性電極不參加電子得失，只轉(zhuǎn)遞電子。·膜電極（離子選擇性電極）（重點(diǎn)，著重講授pH玻璃膜電極）基本概念：離子選擇性電極是一類具有薄膜的電極。其電極薄膜具有一定的膜電位，膜電位的大小就可指示出溶液中某種離子的活度，從而可用來測定這種離子。電極構(gòu)造：離子選擇性電極基本上都是由薄膜、內(nèi)參比電極、內(nèi)參比溶液、電極腔體構(gòu)成。離子選擇性電極的電極電位：對陽離子，電極電位為：對陰離子，電極電位為：式中：E為離子選擇性電極的電極電位；K為常數(shù)；aM、aN為陽離子和陰離子的活度；n為離子的電荷數(shù)。玻璃膜電極響應(yīng)機(jī)理（膜電位的產(chǎn)生）：當(dāng)球狀玻璃膜的內(nèi)外玻璃表面與水溶液接觸時(shí)，Na2SiO3晶體骨架中的Na+與水中的H+發(fā)生交換：G-Na++H+====G-H++Na+pH玻璃電極的電極電位：·電位法測定溶液pH的基本原理：電位法測定溶液的pH，是以玻璃電極作指示電極，飽和甘汞電極作參比電極，浸入試液中組成原電池：E=E甘–E玻難溶鹽晶體膜電極晶體膜電極的敏感膜一般為難溶鹽加壓或拉制成的薄膜。根據(jù)膜的制備方法可分為單晶膜電極和多晶膜電極兩類。單晶膜電極：電極的整個(gè)晶體膜是由一個(gè)晶體組成，如F-電極；多晶膜電極：電極的整個(gè)晶體膜是由多個(gè)晶體在高壓下壓制組成，如Cl-,Br-,I-,Cu2+,Pb2+,Cd2+等離子選擇性電極的晶體膜分別用相應(yīng)的鹵化銀或硫化物晶體壓制而成。氟離子選擇性電極是目前最成功的單晶膜電極。結(jié)構(gòu)為：將氟化鑭單晶片封在硬塑料管的一端，內(nèi)充溶液為0.1~0.01mol/LNaF和0.1mol/LNaCl，內(nèi)參比電極為Ag/AgCl電極。它的電極電位可由下式計(jì)算：φ膜=K－0.059lgaF－=K+0.059pF-酸度影響：OH-與LaF3反應(yīng)釋放F-，使測定結(jié)果偏高；H+與F-反應(yīng)生成HF或HF2-降低F-活度，使測定偏低。（4）選擇性系數(shù)Kij：（5）電位法測定溶液的pH值pH的實(shí)用定義(比較法確定待測溶液的pH)：本講師生互動課堂提問：（1）電位分析與光度分析的區(qū)別？（2）玻璃膜電極的機(jī)理是什么？討論：a.對陽離子響應(yīng)的電極，K后取正號；對陰離子響應(yīng)的電極，K后取負(fù)號；b.Kij稱之為電極的選擇性系數(shù)；其意義為：在相同的測定條件下，待測離子和干擾離子產(chǎn)生相同電位時(shí)待測離子的活度αi與干擾離子活度αj的比值:Kij=αi/αjc.通常Kij<<1,Kij值越小,表明電極的選擇性越高。例如：Kij=0.001時(shí)，意味著干擾離子j的活度比待測離子i的活度大1000倍時(shí)，兩者產(chǎn)生相同的電位。d.選擇性系數(shù)嚴(yán)格來說不是一個(gè)常數(shù)，在不同離子活度條件下測定的選擇性系數(shù)值各不相同。e.Kij僅能用來估計(jì)干擾離子存在時(shí)產(chǎn)生的測定誤差或確定電極的適用范圍。本講作業(yè)安排及課后反思教材p189思考題1、2、3，習(xí)題7。遞交時(shí)間：下一次課課前。課后反思：如何利用電位分析法測定水中的氟離子濃度？提醒學(xué)生下一堂課將進(jìn)行中期小測驗(yàn)，時(shí)間為20分鐘。課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前準(zhǔn)備：簡單回顧電化學(xué)相關(guān)知識。本講教學(xué)單元的參考資料王炳強(qiáng)主編.《儀器分析-光譜與電化學(xué)分析技術(shù)》（第一版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010，第五章.7.12教學(xué)單元十二學(xué)院教師姓名課程名稱學(xué)分/學(xué)時(shí)課程性質(zhì)課次/學(xué)時(shí)日期化工學(xué)院雷英儀器分析1.5/24專業(yè)必修12/2本講教學(xué)目標(biāo)（1）掌握吸光光度法章節(jié)基本概念和重要理論知識（2）掌握色譜分析的基本原理、儀器構(gòu)成、操作的注意事項(xiàng)（3）掌握電分析中的一些基本概念參比電極、指示電極，電分析的基本原理，電分析測定pH值的原理。本講教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)：1.光的概念；光吸收的基本定律；分光光度法及儀器構(gòu)成；掌握顯色反應(yīng)及其影響因素；掌握光度測量誤差和測量條件的選擇。2、(1)氣相色譜法概述；(2)氣相色譜分析理論基礎(chǔ)；(3)色譜分離條件的選擇。（4）氣相色譜儀的構(gòu)造；（5）了解氣相色譜檢測器的種類和適用樣品條件。（6）了解氣相色譜固定相及其選擇；(7)氣相色譜定性方法，氣相色譜定量方法。3、1）電位分析法的原理；（2）指示電極與參比電極。（3）電位分析法的概念，能斯特方程式；（4）電位法測定溶液的pH值。重點(diǎn)和難點(diǎn)：（1）光吸收的基本定律；光度法測定弱酸的離解常數(shù)。（2）色譜分析的基本理論（塔板理論和速率理論）；氣相色譜檢測器的種類和適用樣品條件；氣相色譜定性方法，氣相色譜定量方法（3）指示電極與參比電極，pH值的概念和測定方法，電化學(xué)分析的基本原理本講教學(xué)過程及教學(xué)方法教學(xué)方法：多媒體教學(xué)結(jié)合書面板書，課堂提問。教學(xué)過程：以發(fā)問的方式帶領(lǐng)學(xué)生回顧本學(xué)期所學(xué)的基本內(nèi)容，接下來進(jìn)行下面內(nèi)容的講授：光學(xué)分析章節(jié)內(nèi)容總結(jié)：1.原子光譜的定義。氣態(tài)原子發(fā)生能級躍遷時(shí)，能發(fā)射或吸收一定頻率（波長）的電磁輻射，經(jīng)過光譜儀所得到的一條條分立的線狀光譜，稱為原子光譜。2.說明原子光譜圖與分子光譜圖的主要不同之處。性質(zhì)原子光譜分子光譜對象氣態(tài)原子氣態(tài)或液態(tài)分子性狀分立的線狀帶狀連續(xù)性非連續(xù)連續(xù)分子的外層電子能級和電子躍遷相對復(fù)雜，不僅存在不同的電子能級，而且存在不同的振動和轉(zhuǎn)動能級，多種類型的能級躍遷耦合所得到的為連續(xù)譜帶。3、吸光光度法1)吸光光度法建立的基礎(chǔ)是物質(zhì)對光的選擇性吸收，其定性分析的依據(jù)：不同物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)不同，吸收曲線形狀不同，最大吸收波長λmax不同，吸收峰的數(shù)目也不同。2）定量分析的依據(jù)：依據(jù)物質(zhì)吸收的基本定律朗伯-比爾定律即A=abc或者A=εbc3）什么是透光度？什么是吸光度？二者間的關(guān)系？朗伯-比爾定律的物理意義是什么？透光度也叫透光率（T）：單一均勻的、非散射的吸光物質(zhì)溶液透過光的能力，即T=I/I0吸光度：是指光線通過溶液或某一物質(zhì)前的入射光強(qiáng)度與該光線通過溶液或物質(zhì)后的透射光強(qiáng)度比值的以10為底的對數(shù)（即lg(I0/I)）二者關(guān)系：A=-lgT2.朗伯-比爾定律的物理意義是當(dāng)一束平行單色光通過單一均勻、非散射的吸光物質(zhì)溶液時(shí)，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)的濃度c及液層厚度b成正比。朗伯-比爾定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：A=abc或A=εbc

A為吸光度，a吸光系數(shù)(L.g-1cm-1)；

ε為摩爾吸收系數(shù)（L.mol-1.cm-1）。c為吸光物質(zhì)的濃度；

b為吸收層（液層）厚度

（cm）。例題：0.08mgFe3+用硫氰酸鹽顯色后，定容至50mL，用1cm比色皿，在波長480nm處測得A=0.740。求吸光系數(shù)a及摩爾吸光系數(shù)ε。[解]已知：b＝1cm；A＝0.74；c＝5×10-4g·L-1；MFe＝56g·mol-1色譜分析基礎(chǔ)、氣相和液相色譜基本內(nèi)容：1.色譜柱如何實(shí)現(xiàn)混合組分的分離？（分離基礎(chǔ)是什么？）由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，各組分與固定相間發(fā)生的溶解、吸附、滲透或離子交換作用不同，樣品在兩相間反復(fù)多次地分配過程，使得分配系數(shù)具有微小差異的各組分在固定相中的移動速度不同，使得各組分被固定相保留的時(shí)間不同，最后流出順序不同。2.概念1）分配系數(shù)K=分配比（容量因子）k=2）寫出死時(shí)間tM，保留時(shí)間tR，調(diào)整保留時(shí)間t’R三者之間的關(guān)系式:3）寫出組分2相對于組分1的相對保留值r21與二者保留時(shí)間t1，t2以及死時(shí)間tM的關(guān)系：r21=4）色譜柱長度L，塔板數(shù)n，塔板高度H三者之間的關(guān)系式?5）總體分離效能的指標(biāo)是什么？定義如何？