仪器分析教学大纲.docx

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仪器分析教学大纲

《仪器分析》教学大纲

前言

仪器分析是化学专业重要的基础课之一。

它是研究物质的化学组成、状态和结构的分析测试方法，也是许多其它学科取得化学信息的科学研究手段。

随着我国科学技术的发展与经济建设的需要，仪器分析已成为各个学校工科与化学密切相关的有关专业（如化学分析、化学工程与工艺等专业）科学分析、质量监控的重要手段。

因此，仪器分析也应作为化学分析、化学工程与工艺两专业的一门基础课。

通过本课程的教学，学生应基本掌握主要分析方法的基本原理、仪器构造、应用特点，了解仪器分析的发展趋势，并初步具有应用这些方法解决实际问题的能力。

课程教学目的和任务：

仪器分析是化学分析专业及化学工程与工艺专业的一门基础课。

它是测定物质的化学组成、状态、结构和进行科学研究与质量监控的重要手段。

通过本课程的教学，使学生基本掌握常用仪器分析方法，了解图谱解析的一般步骤和方法，并初步具有应用仪器分析方法解决实际问题的能力。

教学方法：

讲授、自学、课堂讨论、课外辅导、答疑以及同实验相结合。

先修课程及相关课程：

本课程是在学生学习了分析化学课程具有较扎实的专业基础知识，特别是具备较好的“量”的概念基础上开设的。

相关课程有无机化学、有机化学、物理化学和结构化学等。

总学时及学时分配建议表：

总学时：

60学时。

由于总学时较化学、应用化学等专业总学时数少，根据专业特点，在每章学时分配上注意了以下原则：

（1）在保证有机波谱（UV、IR、NMR、MS）数学时数的前提下，适当减少其它章节的学时分配。

（2）鉴于本课程是一门基础课（不是专业课），因此在教学内容的安排上应遵循“精、全、新”的原则，教师可根据分析、化工两专业的专业特点取舍有关内容。

学时分配表：

章

内容

学时

绪论

2

一

光学分析法基础

2

二

原子发射光谱分析法

4

三

原子吸收与原子荧光光谱法

4

四

紫外、可见吸收与分子荧光光谱法

8

五

电位分析法

5

六

电解和库仑分析法

2

七

伏安和极谱分析法

5

八

气相色谱法

6

九

高效液相色谱法

3

十

红外光谱法

6

十一

核磁共振波谱法

5

十二

质谱分析法

5

十三

其它仪器分析方法简介

2

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

一、仪器分析与化学分析

二、仪器分析方法

三、仪器分析的特点

四、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。

第一章光学分析法基础

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

1.1电磁辐射的性质

1.2电磁波谱

1.3辐射与物质的相互作用

1.4原子光谱和分子光谱

1.5光学分析法的分类

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。

第二章原子发射光谱法

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

2.1基本原理

2.2分析仪器

1．光源（电弧、火花、ICP等）

2．光谱仪及进行光谱定性、定量分析的附属设备

2.3分析方法

1．定性分析

2．半定量分析

3．定量分析（内标法、摄谱法、光电光谱法）

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）。

第三章原子吸收与原子荧光光谱法

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

3.1AAS基本原理

3.2AAS仪器装置

1．锐线光源

2．原子化器（火焰原子化器、非火焰原子化器）

3．单色器及检测系统

3.3AAS定量分析

1．干扰及其消除方法

2．定量分析方法（标准曲线法、标准加入法）

3．灵敏度与检出限

3.4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）管式石墨炉加热升温的时空不等温性及实现等温原子化的方法；

（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。

第四章紫外、可见吸收与分子荧光光谱法

教学目的与要求

1．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。

2．掌握分子荧光光谱法的基本原理、特点、仪器结构与作用以及基本应用。

教学的基本内容

4.1UV-Vis吸收光谱法概述

4.2有机物与无机物的UV-Vis吸收光谱

4.3UV-Vis吸收光谱法的应用

1．有机物的鉴定

2．结构分析

3．定量分析

4.4分子荧光光谱法

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；

（3）分子荧光光谱法的基本原理、特点、仪器结构与作用及应用。

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。

第五章电位分析法

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

5.1ISE电位法基本原理

5.2ISE的类型及响应机理

5.3ISE的性能参数

5.4重要的实验条件

5.5定量分析方法

5.6电位滴定*

教学重点与难点

ISE的类型与响应机理，ISE电位法的基本原理。

第六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

6.1电解分析的基本原理*

6.2库仑分析法

1．基本原理（Faraday定律，影响电流效率的主要因素）

2．控制电位库仑分析法

3．控制电流库仑分析法（库仑滴定法）

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。

第七章伏安和极谱分析法

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

7.1普通极谱法的基本原理

7.2极谱定量分析

7.3极谱波的类型及其方程式

7.4近代伏安和极谱分析方法

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。

第八章气相色谱法

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

8.1色谱法原理及分类

8.2GC法基本理论（塔板理论、速率理论、色谱基本分离方程）

8.3GC法实验技术

8.4GC法应用

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。

第九章高效液相色谱法

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、吸附色谱、离子交换色谱、凝胶色谱等）的工作原理、特点与应用。

教学的基本内容

9.1HPLC的基本理论

9.2液相色谱分离方法

9.3HPLC仪器

9.4HPLC应用

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

10.1IR法基本原理

1．IR光谱产生的基本条件

2．双原子分子的振动

3．多原子分子的振动

4．吸收峰强度及其影响因素

5．基团频率与振动的关系

6．影响基团频率的因素

10.2IR光谱与分子结构的关系

10.3IR光谱仪

1．色散型红外分光光度计

2．傅里叶变换红外分光光度计*

10.4IR光谱技术及应用

10.5Raman光谱法简介*

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。

第十一章核磁共振波谱法

教学目的与要求：

通过本章的学习，让学生掌握核磁共振波谱法（NMR）的基本原理、主要波谱参数（化学位移、自旋偶合常数、峰面和即信号强度、弛豫时间等）的涵义与作用，了解1H-NMR图谱结构解析的一般步骤和方法。

教学的基本内容

11.1核磁共振原理

1．原子核的磁性

2．核自旋能级

3．核磁共振

4．驰豫现象

11.2NMR仪器简介

1．结构及主要部件

2．连续波NMR波谱仪

3．傅里叶变换NMR波谱仪*

11.3化学位移、自旋偶合及自旋裂分

11.4常见自旋系统及图谱初步解释

11.513C-NMR谱简介*

教学重点与难点

1．教学重点：

（1）NMR基本原理与主要波谱参数；

（2）1H-NMR图谱解析的一般步骤和方法。

2．教学难点：

同上。

第十二章质谱分析法

教学目的与要求

通过本章的学习，让学生掌握质谱分析法（MS）的基本原理、扇形磁场单聚焦质谱仪主要部件的作用、有机物质谱图中出现的主要离子峰等内容。

熟悉质谱分析法的应用（如相对分子质量的测定、化学式与结构式的确定、定量分析等），了解图谱结构解析的一般步骤。

了解有机波谱（UV、IR、NMR、MS）综合解析有机物结构的一般步骤。

教学的基本内容

12.1质谱分析法基本原理及质谱仪器

12.2几种主要的离子

12.3有机质谱断裂类型及规律*

12.4质谱解释

12.5有机波谱综合解释

教学重点与难点

1．教学重点：

（1）质谱分析法的基本原理；

（2）质谱图中出现的主要离子峰；

（3）质谱图谱解析的一般步骤；

（4）有机波谱综合解析的一般步骤。

2．教学难点：

有机波谱（UV、IR、NMR、MS）对有机物结构的综合解析。

第十三章其它仪器分析方法简介

教学目的与要求

通过本章的学习，让学生掌握一些有代表性的、应用较广的其它仪器分析方法（X射线分析、离子微探针质量分析、热分析、毛细管电泳分析等）的基本原理、特点与应用。

教学的基本内容

13.1X射线分析

13.2离子微探针质量分析

13.3热分析

13.4毛细管电泳分析

教学重点与难点

1．教学重点：

X射线分析、离子探针质量分析、热分析、毛细管电泳分析的基本原理。

2．教学难点：

同上。