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《儀器分析》教學(xué)大綱 （四年制本科. 試行） 課程編號(hào)：03021109 課程性質(zhì)：專業(yè)必修課 使用專業(yè)：應(yīng)用化學(xué) 開設(shè)學(xué)期：第五期 考核方式：閉卷筆試 一、教學(xué)目的與任務(wù) 儀器分析課程是化學(xué)專業(yè)指定的專業(yè)選修課。本課程是以分析方法為系統(tǒng)，借助于專用儀器，綜合應(yīng)用已學(xué)過的有關(guān)學(xué)科知識(shí)，理論密切聯(lián)系實(shí)際，重視分析儀器在生產(chǎn)和科研中的實(shí)際應(yīng)用。 通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握相關(guān)基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能，掌握基本的儀器分析方法及分析數(shù)據(jù)的處理手段，經(jīng)過系統(tǒng)地必要理論和操作技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，養(yǎng)成分析工作整潔、有序、珍惜儀器設(shè)備的良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生具有分析問題、解決問題的初步能力。 二、與其它專業(yè)課程的關(guān)系 在物理學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、電工電子學(xué)等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)，為專業(yè)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，可以為后續(xù)課程和發(fā)展能力(繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力，表述和應(yīng)用知識(shí)的能力，發(fā)展和創(chuàng)造知識(shí)的能力等)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 三、學(xué)時(shí)數(shù)及分配 本課程總學(xué)時(shí)為36（18周，周課時(shí)2），其中課堂教學(xué)學(xué)時(shí)36。 學(xué)時(shí)分配表 章 節(jié) 標(biāo) 題 學(xué)時(shí)分配 講授 實(shí)驗(yàn) 習(xí)題 測試 第1章 緒論 2 第2章 光學(xué)分析法導(dǎo)論 2 第3章 紫外-可見吸收光度法 3 第4章 分子發(fā)光分析法 3 第5章 原子發(fā)射光譜法 4 第6章 原子吸收光譜法 5 第7章 電分析化學(xué)導(dǎo)論 2 第8章 電位分析法 4 第9章 極譜分析法 5 第10章 色譜分析法 6 合計(jì) 36 四、講授內(nèi)容與要求：（分章節(jié)） 本大綱根據(jù)教育部理科化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)“理科應(yīng)用化學(xué)專業(yè)化學(xué)教學(xué)基本內(nèi)容”，以四年制本科人才培養(yǎng)規(guī)格為目標(biāo)，按照儀器分析學(xué)科的理論知識(shí)體系，提出了具體的教學(xué)要求。 第一章 緒論 【教學(xué)要求】 1、理解儀器分析特點(diǎn)和儀器分析與化學(xué)分析之間密切關(guān)系。 2、了解儀器分析中各種分析方法和專用儀器，了解儀器分析涉及面廣、內(nèi)容豐富以及在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要地位。 3、了解分析化學(xué)的發(fā)展趨勢。 4、了解儀器分析的分類和定量分析方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、儀器分析方法的特點(diǎn)：與化學(xué)分析比較。 2、儀器分析方法分類：光學(xué)分析法，電化學(xué)分析法，色譜法，其它儀器分析法。 3、分析化學(xué)的發(fā)展趨勢：分析化學(xué)發(fā)展趨勢對(duì)儀器分析的要求；近代儀器分析發(fā)展前景，根據(jù)各專業(yè)具體要求，強(qiáng)調(diào)幾種儀器分析的最新進(jìn)展。 4、定量分析方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)曲線（繪制、線性范圍、相關(guān)系數(shù)），靈敏度，精密度，準(zhǔn)確度及檢出限的概念 第二章 光學(xué)分析法導(dǎo)論 【教學(xué)要求】 l、了解電磁輻射的性質(zhì)和電磁波譜區(qū)，光輻射與物質(zhì)的相互作用。 2、了解原子光譜與分子光譜，發(fā)射光譜與吸收光譜的特點(diǎn)。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、電磁輻射的性質(zhì)：波動(dòng)性和粒子性，電磁波譜區(qū)，光輻射與物質(zhì)的相互作用。 2、原子光譜與分子光譜，發(fā)射光譜與吸收光譜。 第三章 紫外-可見吸收光譜法 【教學(xué)要求】 l、掌握有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜。 2、理解分子吸收光譜與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 3、理解紫外分光光度計(jì)的基本組成及主要性能和測定方法。 4、了解紫外-可見分光光度法在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的應(yīng)用。 5、了解催化動(dòng)力學(xué)光度法。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜：電子躍遷類型，共軛作用，溶液對(duì)吸收光譜的影響，紅移和紫移。 2、無機(jī)化合物的吸收光譜：d-d配位場躍遷，電荷轉(zhuǎn)移躍遷，金屬離子影響下的配π→π*位體躍遷。 3、紫外分光光度計(jì)：基本部件，分光光度計(jì)主要類型和構(gòu)造原理。 4、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用：在有機(jī)定性分析中的應(yīng)用（化合物的鑒定、結(jié)構(gòu)分析）， 5、催化動(dòng)力學(xué)光度法的基本原理和應(yīng)用。 第四章 分子發(fā)光分析法 【教學(xué)要求】 1、理解熒光和磷光產(chǎn)生的機(jī)理。 2、理解熒光強(qiáng)度的影響因素，熒光定量依據(jù)。 3、了解熒光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)、測定方法和應(yīng)用。 4、了解磷光分析法的基本原理、儀器特點(diǎn)和應(yīng)用。 5、了解化學(xué)發(fā)光法的基本原理、儀器特點(diǎn)和應(yīng)用。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、熒光分析法：基本原理（熒光的產(chǎn)生、熒光效率及影響因素、熒光強(qiáng)度和溶液濃度的關(guān)系、激發(fā)光譜與發(fā)射光譜），熒光分析儀器（與吸光光度法比較），熒光分析法的應(yīng)用（無機(jī)化合物的分析，有機(jī)化合物的分析）。 2、磷光分析法： 基本原理（磷光的產(chǎn)生和磷光強(qiáng)度、溫度對(duì)磷光的影響、重原子效應(yīng)、室溫磷光），磷光分析儀器（與熒光分析儀器比較），磷光分析法的應(yīng)用。 3、化學(xué)發(fā)光法：基本原理（化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的條件，發(fā)光效率、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光反應(yīng)的類型），化學(xué)發(fā)光分析儀器，化學(xué)發(fā)光分析法的應(yīng)用。 第五章 原子發(fā)射光譜法 【教學(xué)要求】 1、理解發(fā)射光譜法的基本原理。 2、理解各類激發(fā)光源的工作原理和特點(diǎn)。 3、了解光譜分析儀和應(yīng)用。 4、掌握光譜定性、半定量、定量方法。 5、了解原子發(fā)射光譜的特點(diǎn)和應(yīng)用。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、概述：原子發(fā)射光譜法的歷史及一般分析步驟。 2、原子發(fā)射光譜法的基本原理：原子發(fā)射光譜法的產(chǎn)生，譜線的強(qiáng)度（譜線強(qiáng)度表達(dá)式、影響譜線強(qiáng)度的因素、譜線的自吸和自蝕）。 3、原子發(fā)射光譜儀器：激發(fā)光源（直流電弧、低壓交流電弧、高壓火花、電感耦合等離子體），光譜儀（棱鏡攝譜儀、光柵攝譜儀、光電直讀光譜儀）。 4、光譜定性分析和半定量分析：光譜定性分析（光譜定性分析的原理、光譜定性分析的方法），光譜半定量分析的方法。 5、光譜定量分析：光譜定量分析的基本原理（光譜定量分析的基本關(guān)系式、內(nèi)標(biāo)法的基本原理、攝譜法光譜定量分析原理、光電直讀光譜定量分析原理），光譜定量分析方法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法、標(biāo)準(zhǔn)加入法）。 6、原子發(fā)射光譜的特點(diǎn)和應(yīng)用。 第六章 原子吸收光譜法 【教學(xué)要求】 1、掌握原子吸收分光光度法的基本原理。 2、理解原子吸收分光光度計(jì)的基本組成及各部分的作用。 3、理解原子吸收光譜法的干擾及其抑制方法。 4、掌握原子吸收的定量分析方法。 5、了解原子吸收分光光度法在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的應(yīng)用。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、概述：原子吸收光譜法的發(fā)展，原子吸收分光光度法與紫外-可見分光光度法的比較，原子吸收光譜分析的基本過程。 2、原子吸收分光光度法的基本原理：原子吸收線（原子吸收線的產(chǎn)生、吸收線的輪廓與變寬），基態(tài)原子數(shù)與原子化溫度的關(guān)系（與發(fā)射光譜法比較），峰值吸收測量法。 3、原子吸收光譜儀器：銳線光源、原子化器（火焰原子化器、石墨爐原子化器），分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)，原子吸收分光光度計(jì)的類型。 4、原子吸收光譜法的干擾和抑制：物理干擾及其抑制，化學(xué)干擾及其抑制，電離干擾及其抑制，光譜干擾及其抑制。 5、原子吸收光譜定量分析：標(biāo)準(zhǔn)曲線法，標(biāo)準(zhǔn)加入法。 6、原子吸收光譜法的應(yīng)用。 第七章 電分析化學(xué)導(dǎo)論 【教學(xué)要求】 1、了解電分析化學(xué)方法的分類和電極的種類。 2、了解化學(xué)電池的基本概念，電極電位的基本概念，極化與過電位的基本概念。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、 電分析化學(xué)方法的分類：電位分析法，電導(dǎo)分析法，庫侖分析法，極譜分析法，電解分 析法。 2、化學(xué)電池：原電池，電解池。 3、電極電位與液體接界電位：電極電位，液體接界電位，極化，過電位。 4、電極的種類：第一類電極，第二類電極，第三類電極，零類電極，膜電極，指示電極與工作電極，參比電極，輔助電極與對(duì)電極，極化電極與去極化電極。 第八章 電位分析法 【教學(xué)要求】 1、 掌握離子選擇性電極的分類。 2、掌握玻璃電極的結(jié)構(gòu)、膜電位及溶液pH的測定原理和方法。 3、掌握氟離子選擇性電極的結(jié)構(gòu)、膜電位及溶液氟含量的測定原理和方法。 4、掌握一般離子選擇性電極的膜電位和選擇性系數(shù)含義和測定離子濃度的方法。 5、了解電位分析法的應(yīng)用。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、離子選擇性電極的分類及響應(yīng)機(jī)理：離子選擇性電極的分類，玻璃電極（電極的構(gòu)造、響應(yīng)機(jī)理、玻璃電極的特性、PH的測定、其它玻璃電極）,晶體膜電極，液膜電極，氣敏電極，酶電極。 2、離子選擇性電極的性能參數(shù)：電位選擇系數(shù)，線性范圍和檢測限，響應(yīng)時(shí)間。 3、測定離子活（濃度）的方法：測量儀器，濃度與活度，總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑，標(biāo)準(zhǔn)曲線法，標(biāo)準(zhǔn)加入法。 第九章 極譜分析法 【教學(xué)要求】 1、掌握半波電位、擴(kuò)散電流的概念。 2、理解極譜分析原理、尤考維奇公式和極譜定量方法。 3、掌握極譜干擾電流及其消除方法。 4、了解極譜分析方法的特點(diǎn)和應(yīng)用。 5、了解極譜波的種類及極譜波方程式。 6、了解催化極譜波。 7、了解示波極譜、循環(huán)伏安法、脈沖極譜和溶出伏安法等近代極譜分析方法及其應(yīng)用。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、極譜分析法概述：極譜分析法的發(fā)展，極譜分析法的特點(diǎn)。 2、極譜分析法的基本原理：極譜法裝置，極譜波的形成，極譜過程的特殊性，滴汞電極。 3、極譜定量分析：擴(kuò)散電流方程式，影響擴(kuò)散電流的因素（毛細(xì)管特性、溶液組分、溫度），干擾電流及消除方法（殘余電流、遷移電流、氧波、極譜極大、疊波、氫波和前波）。 4、極譜波的種類及極譜波方程式：可逆波和不可逆波，還原波和氧化波，簡單金屬離子極譜波，金屬絡(luò)離子極譜波，半波電位的測定，可逆極譜波的判斷。 5、極譜定量分析方法：波高的測量方法，標(biāo)準(zhǔn)曲線法，標(biāo)準(zhǔn)加入法。 6、極譜催化波：平行催化波，氫催化波，絡(luò)合物吸附波。 7、示波極譜、循環(huán)伏安法、脈沖極譜和溶出伏安法。 第十章 色譜分析法 【教學(xué)要求】 1、掌握氣相色譜分離原理和儀器流程、流出曲線的相關(guān)術(shù)語。 2、理解塔板理論、速率理論及總分離效能的意義。 3、理解氣相色譜分析的操作條件選擇。 4、掌握常用氣相色譜檢測器的工作原理及性能。 5、理解氣相色譜流動(dòng)相和固定相的選擇原則。 6、掌握氣相色譜分析法的定性、定量方法。 7、了解氣相色譜特點(diǎn)和在工業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)研究中的應(yīng)用。 8、掌握高效液相色譜分離原理和方法特點(diǎn)。 9、了解液相色譜法的儀器、類型和色譜分離方式的選擇。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、概述：色譜法簡介，色譜法分類，氣相色譜分離過程，氣相色譜常用術(shù)語（色譜峰、基線、色譜峰高、半高峰寬，色譜峰底寬，保留時(shí)間（保留體積）、死時(shí)間（死體積）、調(diào)整保留時(shí)間（調(diào)整保留體積）、相對(duì)保留值。 2、氣相色譜理論基礎(chǔ)：塔板理論，分配系數(shù)和分配比，速率理論，分離度。 3、氣相色譜法：氣相色譜法特點(diǎn)，氣相色譜儀（氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、穩(wěn)定空中系統(tǒng)、監(jiān)測記錄系統(tǒng)），熱導(dǎo)池檢測器，氫火焰離子檢測器，電子捕獲檢測器，火焰光度檢測器，氣相色譜流動(dòng)相，固體固定相，載體，固定液，氣相色譜定性分析（保留值與已知物對(duì)照定性、保留值經(jīng)驗(yàn)規(guī)律定性、根據(jù)文獻(xiàn)保留數(shù)據(jù)定性），氣相色譜定量分析（定量校正因子、歸一化法、內(nèi)標(biāo)法、標(biāo)準(zhǔn)曲線法）。 4、氣相色譜條件的選擇：固定相的選擇，柱長和柱徑的選擇，載氣及其流速的選擇，柱溫的選擇，進(jìn)樣條件的選擇，檢測器的選擇。 5、高效液相色譜的特點(diǎn)、儀器、類型，色譜分離方式的選擇 五、教材或主要參考書 1、華中師范大學(xué)等主編，《分析化學(xué)》（第三版）下，高等教育出版社，2001年 2、朱明華主編，《儀器分析》（第二版），高等教育出版社，1993年 3、林樹昌，曾泳淮主編，《分析化學(xué)-儀器分析部分》，高等教育出版社，1994年 4、趙藻潘等主編，《儀器分析》，高等教育出版社，1990年 5、劉志廣主編，《分析化學(xué)》，大連理工大學(xué)出版社，2002年 六、教學(xué)原則和方法 1、教學(xué)原則 《儀器分析》課程的主要任務(wù)是：向?qū)W生傳授常用的儀器分析方法的基本原理、基本理論、基本儀器。課程的系統(tǒng)性不強(qiáng)，學(xué)生感覺課程的跳躍性大，實(shí)際上每一種分析方法都存在著一條相同或相似的內(nèi)容主線（原理-儀器-分析條件-應(yīng)用），因此教學(xué)中既要把握其各自的特點(diǎn)，也要總結(jié)出它們的相似之處。 （2）《儀器分析》課程的教學(xué)上，存在課時(shí)少，內(nèi)容多的特點(diǎn)，教學(xué)中要體現(xiàn)“精、全、新”的原則，力求概念準(zhǔn)確、深入淺出、突出重點(diǎn)、語言簡練便于學(xué)生理解。并注意培養(yǎng)對(duì)象的知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求，緊密聯(lián)系本學(xué)科的發(fā)展，體現(xiàn)分析化學(xué)發(fā)展的近代水平，最大廣度地加強(qiáng)基礎(chǔ)，最大限度地淡化專業(yè)方向。本課程的教學(xué)內(nèi)容要著眼于為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)，應(yīng)是本科教學(xué)中最基礎(chǔ)的內(nèi)容。 （3）儀器分析是各科知識(shí)綜合運(yùn)用的體現(xiàn)，涉及到無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高等數(shù)學(xué)等、計(jì)算機(jī)、電子學(xué)等各學(xué)科的知識(shí)。教學(xué)中要融會(huì)貫通，培養(yǎng)學(xué)生綜合、分析、解決問題的能力。期中測試要求學(xué)生寫一篇小論文，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、創(chuàng)新和自學(xué)能力。 2、教學(xué)方法 （1）要改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，加強(qiáng)啟發(fā)式教學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。 （2）小論文和課外作業(yè)是培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的重要環(huán)節(jié)，在教學(xué)中應(yīng)給以足夠重視。 （執(zhí)筆：葉青）