儀器分析第1章 緒論

第一章

緒論

introduction一、儀器分析發(fā)展歷程developingprocessofinstrumentanalysis二、儀器分析分類classificationofinstrumentanalysis三、儀器分析應(yīng)用領(lǐng)域applicationrangeofinstrumentanalysis四、課程主要內(nèi)容maincontentof

thecourse五、課程的性質(zhì)與目標(biāo)propertyandgoalofthecourse六、課程的學(xué)習(xí)方法learningmethodofthecourse七、參考資料references

2023/10/4一、儀器分析的發(fā)展過程

developingprocessofinstrumentanalysis分析化學(xué)的三個(gè)發(fā)展階段，三次變革。階段一：16世紀(jì)，天平的出現(xiàn)。分析化學(xué)具有了科學(xué)的內(nèi)涵；20世紀(jì)初，依據(jù)溶液中四大反應(yīng)平衡理論，形成分析化學(xué)的理論基礎(chǔ)。分析化學(xué)由一門操作技術(shù)變成一門科學(xué)；

分析化學(xué)的第一次變革；20世紀(jì)40年代前，化學(xué)分析占主導(dǎo)地位，儀器分析種類少和精度低；2023/10/4階段二：20世紀(jì)40年代后，儀器分析的大發(fā)展時(shí)期。儀器分析使分析速度加快，促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展；化學(xué)分析與儀器分析并重，儀器分析自動(dòng)化程度低；為什么出現(xiàn)在這一時(shí)期？一系列重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，為儀器分析的建立和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（1）BlochF和PurcellEM；建立了核磁共振測(cè)定方法；諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1952年；（2）MartinAJP和SyngeRLM；建立了氣相色譜分析法；諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1952年；（3）HeyrovskyJ，建立極譜分析法，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1959年儀器分析的發(fā)展引發(fā)了分析化學(xué)的第二次變革。2023/10/4階段三：八十年代初，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為標(biāo)志的分析化學(xué)第三次變革。（1）計(jì)算機(jī)控制的分析數(shù)據(jù)采集與處理：實(shí)現(xiàn)分析過程的連續(xù)、快速、實(shí)時(shí)、智能；促進(jìn)化學(xué)計(jì)量學(xué)的建立。（2）化學(xué)計(jì)量學(xué)：利用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法設(shè)計(jì)選擇最佳分析條件，獲得最大程度的化學(xué)信息。

化學(xué)信息學(xué)：化學(xué)信息處理、查詢、挖掘、優(yōu)化等。

（3）以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新儀器的出現(xiàn)：傅里葉變換紅外；色-質(zhì)聯(lián)用儀。

2023/10/4分析儀器熱、光、電新技術(shù)新型材料、電子器件操作分析對(duì)象控制信號(hào)實(shí)施檢測(cè)數(shù)據(jù)庫信息數(shù)據(jù)處理方法描述報(bào)告結(jié)果判斷多媒體計(jì)算機(jī)人工智能專家系統(tǒng)最優(yōu)化技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)2023/10/42023/10/42023/10/42023/10/4二、儀器分析方法的分類classificationofinstrumentanalyticalmethod儀器分析電化學(xué)分析法光分析法色譜分析法熱分析法分析儀器聯(lián)用技術(shù)質(zhì)譜分析法2023/10/41.光分析方法的分類classificationofelectrochemicalanalysis光分析法原子吸收法紅外法原子發(fā)射法核磁法熒光法紫外可見法分子光譜原子光譜2023/10/42.電化學(xué)分析方法的分類classificationofelectrochemicalanalysis電化學(xué)分析法電位分析法電解分析法電泳分析法庫侖分析法極譜與伏安分析法電導(dǎo)分析法2023/10/43.色譜分析方法的分類classificationofchromatographicanalysis色譜分析法氣相色譜法薄層色譜法液相色譜法激光色譜法電色譜法超臨界色譜法2023/10/44.其他分析方法的分類classificationofelectrochemicalanalysis其他分析法質(zhì)譜分析法聯(lián)用技術(shù)熱分析法2023/10/4三、儀器分析應(yīng)用領(lǐng)域

applicationfieldsofinstrumentanalysis

社會(huì)：體育（興奮劑）、生活產(chǎn)品質(zhì)量（魚新鮮度、食品添加劑、農(nóng)藥殘留量）、環(huán)境質(zhì)量（污染實(shí)時(shí)檢測(cè)）、法庭化學(xué)（DNA技術(shù)，物證）

化學(xué)：新化合物的結(jié)構(gòu)表征；分子層次上的分析方法；

生命科學(xué)：DNA測(cè)序；活體檢測(cè)；

環(huán)境科學(xué)：環(huán)境監(jiān)測(cè)；污染物分析；

材料科學(xué)：新材料，結(jié)構(gòu)與性能；

藥物：天然藥物的有效成分與結(jié)構(gòu)，構(gòu)效關(guān)系研究；

外層空間探索：微型、高效、自動(dòng)、智能化儀器研制。2023/10/4分析儀器的主要應(yīng)用領(lǐng)域正向著生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移分析儀器在保障人類健康生活、監(jiān)控病人病情、預(yù)防災(zāi)害發(fā)生等方面也都起著重大的作用。

沒有新型DNA分析儀的進(jìn)一步發(fā)展，人類也很難在防病、治病特別是在防治癌癥和各種遺傳病方面對(duì)現(xiàn)有基因圖譜加以利用。2023/10/4四、儀器分析發(fā)展趨勢(shì)展望

developmenttrendofinstrumentanalysis科學(xué)儀器的創(chuàng)新是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要內(nèi)容。發(fā)展科學(xué)儀器應(yīng)當(dāng)視為國(guó)家戰(zhàn)略。分析儀器是科學(xué)儀器的重要組成部分。分析儀器工業(yè)是高技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)。分析儀器的發(fā)展是現(xiàn)代科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和推動(dòng)力之一。分析儀器的主要應(yīng)用領(lǐng)域正向生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移．分析儀器本身將不斷微型化、智能化．但人類向時(shí)間和空間的兩個(gè)極限挑戰(zhàn)所需的高級(jí)精密儀器也不容忽視．生命過程、生產(chǎn)、科研和社會(huì)活動(dòng)大量需要的將是在線、非侵入、非損壞、原位、實(shí)時(shí)、多維分析儀器。

2023/10/41.分析儀器是人們感覺器官的延伸它所測(cè)量或所獲取的主要是物質(zhì)的質(zhì)和量的信息。以一切可能的（化學(xué)的、物理的、生物醫(yī)學(xué)的、數(shù)學(xué)的等等）方法和技術(shù)，利用一切可以利用的物質(zhì)屬性，對(duì)一切需要加以表征、鑒別或測(cè)定的物質(zhì)組分（包括無機(jī)和有機(jī)組分）及其形態(tài)、狀態(tài)（以及能態(tài)）、結(jié)構(gòu)、分布（時(shí)、空）等進(jìn)行表征、鑒別和測(cè)定，以求對(duì)樣品所代表的問題有一個(gè)基本的了解。這是當(dāng)今分析科學(xué)也是分析儀器發(fā)展所面臨的任務(wù)。

2023/10/42.分析儀器的微型化和智能化隨著分子計(jì)算機(jī)、DNA計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等的不斷推出，計(jì)算機(jī)也將越來越微型化。計(jì)算機(jī)（電腦）與人腦的結(jié)合將不再是一個(gè)夢(mèng)、帶有植入式電腦的人的智能將大大超過不帶電腦的“自然人”。2023/10/43.分析儀器的大眾化、個(gè)性化和日用品化，貴重儀器的網(wǎng)絡(luò)化隨著經(jīng)濟(jì)全球化和全球網(wǎng)絡(luò)化，大型實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量將減少，但其資源（特別是其精密貴重儀器）將得到更充分的發(fā)揮。因?yàn)樗梢悦嫦蛉澜鐬樗小熬W(wǎng)民”服務(wù)，實(shí)際上，現(xiàn)在就已有人在建立利用全球主要實(shí)驗(yàn)室資源的“網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室”了。2023/10/44.建立和發(fā)展虛擬儀器概念由電子測(cè)量?jī)x器新發(fā)展中出現(xiàn)的虛擬儀器概念已經(jīng)逐步被更多領(lǐng)域所接受，對(duì)實(shí)現(xiàn)“柔性”分析檢測(cè)系統(tǒng)具有明顯的推動(dòng)作用。利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，加上適當(dāng)設(shè)計(jì)的儀器硬件和專門的應(yīng)用軟件，構(gòu)成虛擬儀器，使其既具有傳統(tǒng)儀器的基本功能、又能由用戶根據(jù)自己的需求變化隨時(shí)定義，實(shí)現(xiàn)多種多樣的應(yīng)用要求.虛擬儀器不但靈活可變、功能強(qiáng)大，而且作用方便，便于技術(shù)升級(jí)更新，價(jià)格也低廉（尤其儀器系統(tǒng)的使用維護(hù)費(fèi)用低）。

儀器==AD／DA＋CPU十軟件觀念更新應(yīng)該努力汲取新思想并動(dòng)手實(shí)踐。誰醒悟得早、動(dòng)手得快，誰就會(huì)當(dāng)排頭兵占盡天機(jī)、搶占市場(chǎng)?！败浖褪莾x器”預(yù)示了全新的分析儀器科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展潮流，將會(huì)迅速改變世界分析儀器行業(yè)面貌的！2023/10/45.儀器分析的發(fā)展方向：微型高效自動(dòng)智能2023/10/4五、儀器分析的特點(diǎn)

Characteristicsofinstrumentalanalysis1.靈敏度高，檢出限低。2.選擇性好。3.操作簡(jiǎn)便,分析速度快,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。4.相對(duì)誤差一般較大。5.價(jià)格一般來說比較昂貴。2023/10/4六、儀器分析新近重大突破和發(fā)明

Recentbreakthroughsandinventionsofinstrumentanalysis飛秒光譜法原子吸收的重大突破庫侖陣列電極多道毛細(xì)管電泳2023/10/4飛秒相干光譜法FemtosecondspectroscopyAhmedH.Zewail教授1946年出生于埃及，1967畢業(yè)于埃及亞歷山大大學(xué),獲學(xué)士學(xué)位，1969年在該校獲得碩士學(xué)位，同年赴美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)化學(xué)系攻讀博士學(xué)位，1974年獲博士學(xué)位?，F(xiàn)為加州理工學(xué)院化學(xué)物理系和物理系教授。

1999年AhmedH.Zewail教授被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，表彰他在飛秒化學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。采用超短脈沖激光以飛秒的時(shí)間尺度實(shí)時(shí)觀察分子運(yùn)動(dòng)并目擊分子的誕生，給化學(xué)和相關(guān)學(xué)科帶來了革命性的變化。

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