《仪器分析》教学大纲

 

一、课程基本信息

开课单位：化学与化工学院

课程名称：仪器分析

课程编号：082009

英文名称：Instrumental analysis

课程类型：学科基础课

总 学 时：48 理论学时： 48 实验学时： 课外学时：

学 分：3

开设专业：化学、化学工程与工艺、应用化学、材料化学、制药工程

先修课程：分析化学

二、课程任务目标

(一) 课程任务

仪器分析课程是在学生具备了一定的无机化学、分析化学理论知识基础上开设的一门专业技术课。其任务是依据物质的物理及物理化学性质，采用精密仪器设备得到分析数据，鉴定物质体系的化学组成、测定其中有关成分的含量和确定体系中物质的结构和形态，解决物质组成及结构问题。

(二) 课程目标

在学完本课程之后，学生能够：

1. 掌握各类仪器分析方法的基本原理以及仪器的各重要组成部分。

2. 了解各仪器分析方法的应用对象及分析的基本过程。

3. 初步了解当今世界各类分析仪器、分析方法及发展趋势，为今后的工作及更深一步地学习作必要的铺垫。

三、教学内容和要求

第一章 绪论

教学目的与要求：

让学生掌握仪器分析与化学分析的区别、仪器分析的分类、特点与作用，了解仪器分析的现状与发展趋势。通过相关实例的讲授，让学生了解本课程在科研、生产中的重要作用，提高学生的学习兴趣和积极性。

教学的基本内容：

1.1 分析化学中的仪器分析方法

1.2 仪器分析方法的分类

1.3 仪器分析的特点

1.4 仪器分析的发展趋势

教学重点与难点：仪器分析的分类、特点与发展趋势。

第二章 光学分析法导论

教学目的与要求：

光学分析法是仪器分析的主要组成部分。通过本章的学习，让学生掌握电磁辐射及其性质，电磁波谱、电磁辐射与物质的相互作用、原子光谱与分子光谱、光学分析法的分类等光分析基本知识，为后续有关光学分析方法的学习打好基础。

教学的基本内容：

2.1 电磁辐射的基本性质

2.2 光学分析法的分类

2.3 光谱法仪器

教学重点与难点：

1. 教学重点：（1）电磁辐射与物质的相互作用（发射、吸收、散射等）及电磁波谱；（2）光学分析法分类。

2. 教学难点：描述电磁辐射性质的有关参数（周期、波长、频率、波数、波速、光子能量等）的涵义、区别及相互关系。

第三章 原子发射光谱法

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生掌握原子发射光谱法（AES）的基本原理、基本仪器，以及光谱定性、半定量及定量分析的方法和应用。

教学的基本内容：

3.1 概述

3.2 原子光谱基础

3.3 原子发射光谱仪器

3.4 原子发射光谱分析方法

3.5 分析应用

教学重点与难点：

1. 教学重点：

（1）原子发射光谱法的基本原理（Schiebe-Lomakin公式、内标法、ICP-AES等）；（2）激发光源的选择。

2. 教学难点：

（1）谱线强度等概念；

（2）ICP-AES工作原理；

（3）激发光源的选择；

（4）光栅摄谱仪的光学特性（色散率、分辨率、闪耀波长）。

第四章 原子吸收光谱法

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生掌握原子吸收光谱法（AAS）的基本原理、仪器装置及光谱定量分析方法。

教学的基本内容：

4.1 概述

4.2 原子吸收光谱法基本原理

4.3 原子吸收光谱仪

4.4 干扰及消除方法

4.5 分析方法

4.6 原子荧光光谱法*

教学重点与难点：

1. 教学重点：AAS基本原理及特点。

2. 教学难点：

（1）峰值吸收测量法；

（2）谱线的自然宽度及影响谱线变宽的因素；

（3）原子吸收光谱仪的组成；

（4）背景吸收与氘灯背景校正法；

（5）灵敏度、检出限的涵义及两者的区别

第五章 紫外-可见吸收光谱法

教学目的与要求：

掌握紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱的产生、UV-Vis分光光度计（包括单光束、双光束、双波长）的工作原理和UV吸收光谱法在有机物定性、定量及结构分析中的基本应用。

教学的基本内容：

5.1 UV-Vis吸收光谱法概述

5.2紫外-可见分光光度计

5.3紫外-可见吸收光谱法的应用

教学重点与难点：

1. 教学重点：

（1）有机物的UV-Vis吸收光谱；

（2）UV吸收光谱对具有共轭体系的有机物的结构分析；

2. 教学难点：

（1）有机物的UV-Vis吸收光谱；

（2）UV吸收光谱对有机物的结构分析。

第六章 红外光谱法

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生掌握红外光谱法（IR）的基本原理与特点，熟悉红外光谱与有机物官能团及结构关系的一般规律，了解红外图谱结构解析的一般步骤和方法。

教学的基本内容：

6.1 概述

6.2 红外光谱法基本原理

6.3 红外光谱仪

6.4 红外光谱法中试样的制备

6.5 红外光谱法的应用

教学重点与难点:

1. 教学重点：

（1）IR光谱法基本原理；

（2）IR光谱与有机物官能团及结构关系的一般规律以及图谱解析的一般步骤和方法。

2. 教学难点：同上。

第七章 分子发光分析法

教学目的与要求：

了解荧光、磷光和化学发光的分类原理以及影响荧光效率的因素；理解分子荧光光谱法的基本原理；掌握荧光的产生机理和荧光分光光度计的基本结构。

教学的基本内容：

7.1 荧光分析法原理

7.2 荧光分析仪器

7.3 荧光分析法及其应用

7.4 磷光分析法

7.5 化学发光分析法

教学重点和难点：荧光的产生机理

第八章 核磁共振波谱法（自学）

第九章 电分析化学法导论

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生了解电化学电池的组成及表示形式，理解液体接界电位的产生机理，理解电极电位的测定及表示形式，了解一般电极反应过程，理解电极的极化和超电位，了解电极的种类。

教学的基本内容：

9.1 电化学电池

9.2 液体接界电位与盐桥

9.3 电极电位

9.4 一般电极反应过程

9.5 电极的极化和超电位

9.6 电极的类型

重点和难点：电池的表示方法、液体接界电位的产生。

第十章 电位分析法

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生掌握离子选择电极（ISE）的类型与响应机理、ISE电位法的基本原理及其应用。

教学的基本内容：

10.1 概述

10.2 离子选择性电极

10.3 ISE的性能参数

10.4 直接电位法

10.5 电位滴定法

10.6 电位分析法的应用

教学重点：ISE的类型与响应机理，ISE电位法的基本原理，参比电极和指示电极，膜电位，pH值的测定，离子选择性电极的选择性系数，定量分析方法。

教学难点：膜电位，选择性系数。

第十一章 电解和库仑分析法

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生掌握库仑分析法的基本原理、特点及其应用。

教学的基本内容：

11.1 概述

11.2 电解分析法的基本原理

11.3 电解分析法及其应用

11.4 库仑分析法的基本原理

11.5 库仑分析法及应用

教学重点与难点：

1. 教学重点：库仑分析法基本原理、特点与应用。

2. 教学难点：控制电位库仑分析中三电极系统的作用。

第十二章 伏安法与极谱法

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生掌握普通极谱法和一些近代伏安与极谱分析方法（如单扫描极谱法、循环伏安法、脉冲极谱法、极谱催化波、溶出伏安法等）的基本原理、特点与应用。

教学的基本内容：

12.1 直流极谱法的基本原理

12.2 扩散电流理论

12.3 干扰电流及其消除方法

12.4 极谱定量分析法

12.5 极谱波与极谱波方程

12.6 脉冲极谱法

12.7 伏安法

教学重点与难点：

1. 教学重点：普通极谱法及一些近代伏安和极谱分析方法的基本原理、特点与应用。

2. 教学难点：一些近代伏安和极谱分析方法（单扫描极谱法、循环伏安法、脉冲极谱法、极谱催化波、溶出伏安法等）的基本原理。

第十三章 电分析化学的新进展（自学）

第十四章 色谱分析法导论

教学目的与要求：

通过本章的学习，使学生了解色谱法的分类，理解色谱法的基本术语，掌握色谱法的基本理论以及掌握色谱分离优化的条件选择。

教学的基本内容：

14.1 概述

14.2 色谱法基本概念和术语

14.3 色谱法基本理论

14.4 色谱分离优化

14.5 色谱法重要关系式小结

14.6 色谱定性和定量分析

教学重点与难点：

1. 教学重点：色谱法基本概念和相关术语，色谱法的基本理论，色谱分离优化的相关知识。

2. 教学难点：踏板理论和速率理论，分离度及分离性能的优化。

第十五章 气相色谱法

教学目的与要求：

气相色谱法（GC）是一种分离分析技术。通过本章的学习，让学生掌握GC法原理、基本理论、特点及常见的定性、定量分析方法，熟悉固定液、检测器及色谱分离操作条件的选择等知识。

教学的基本内容：

15.1 气相色谱仪

15.2 气相色谱检测器

15.3 气相色谱固定相

15.4 气相色谱条件的选择

15.5 毛细管柱气相色谱法

教学重点与难点：

1. 教学重点：

（1）GC法原理与基本理论；

（2）固定液、检测器及色谱分离操作条件的选择。

2．教学难点：GC法基本理论及相关计算。

第十六章 高效液相色谱法

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生掌握高效液相色谱法（HPLC）的基本原理、不同类型的分离方法（分配色谱、化学键合相色谱、离子交换色谱、排阻色谱等）的工作原理、特点与应用。

教学的基本内容：

16.1 概述

16.2 高效液相色谱仪

16.3 液固色谱法

16.4 液液色谱法

16.5 化学键合相色谱法

16.6 离子交换色谱法

16.7 排阻色谱法

16.8 色谱分离方法的选择

16.9 毛细管电泳

教学重点与难点：

1. 教学重点：HPLC法基本原理及不同类型的分离方法的工作原理、特点与应用。

2. 教学难点：

（1）化学键合相色谱的分离原理；

（2）梯度洗脱等概念。

第十七章 质谱法（自学）

第十八章 其他仪器分析法（自学）

四、学时分配

章  次	各教学环节学时分配
	小计		讲授	实验	上机	习题	讨论	课外	备 注
第一章 绪论			1
第二章 光学分析法导论			1
第三章 原子发射光谱法			5
第四章 原子吸收光谱法			3
第五章 紫外-可见吸收光谱法			4
第六章 红外光谱法			5
第七章 分子发光分析法			2
第九章 电分析化学法导论			3
第十章 电位分析法			5
第十一章 电解与库仑分析法			3
第十二章 伏安法与极谱法			6
第十四章 色谱分析法导论			6
第十五章 气相色谱法			2
第十六章 高效液相色谱法			2
共计			48

五、考核说明

本课程的考核方法：闭卷考试。

成绩评定方法：10％作业 + 20％期中考试成绩 + 70％期末考试成绩。

六、主要教材及教学参考书目

(一) 主要教材：

  《分析化学（仪器分析部分）》第三版，曾泳淮编，北京师范大学，高等教育出版社，2010年。

(二) 主要参考书目：

[1] 赵藻藩等编，仪器分析，高等教育出版社，1990年。

[2] 武汉大学化学系编，仪器分析，高等教育出版社，2001年。

[3] 北京大学化学系仪器分析教学组编，仪器分析教程，北京大学出版社，1997年。

[4] 方惠群等编，仪器分析学习指导，科学出版社，2005年。

[5] 朱明华编，仪器分析(第2版)，高等教育出版社，1996年。

[6] 华中师范大学，陕西师范大学，东北师范大学编，分析化学下册(第三版)，高等教育出版社，2001年。

制订人员：朱树芸

制订时间：2016年7月