《现代仪器分析》研究生课程教学大纲

《现代仪器分析》课程教学大纲

课程编号：010220

英文名称：Modern Instrumental Analysis

一、课程说明

1. 课程类别

学位基础课程、专业课程、非学位选修课

2. 适应专业及课程性质

化学工程与技术专业、无机化学专业、环境工程（理）专业，必修

环境工程专业，选修

3. 课程目的

《现代仪器分析》是分析化学最为重要的组成部分，是化学和相关专业的主干课程，也是分析化学的发展方向。本课程涉及的分析方法是根据物质的光、电、声、磁、热等物理和化学特性对物质的组成、结构、信息进行表征和测量，是学生必须掌握的现代分析技术。它对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用。

本课程的教学目的是使学生通过本课程的学习，牢固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，对各仪器分析方法的应用对象及分析过程要有基本的了解。此外，通过本课程的教学，使学生熟悉各种仪器分析方法的特点及应用，培养他们分析问题和解决问题的能力。

4. 学分与学时

学分1.5，学时30

5. 建议先修课程

无机化学、化学分析、有机化学、物理化学等

6. 推荐教材或参考书目

推荐教材：

（1）仪器分析（第二版）. 刘志广 主编. 高等教育出版社. 2007年（本书是教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材）

参考书目：

（1）现代仪器分析（第二版）. 刘约权 主编. 高等教育出版社. 2006年

（2）仪器分析（第三版）. 朱明华 编. 高等教育出版社. 2000年

（3）分析化学（第五版）（下册）. 武汉大学 主编.高等教育出版社. 2007年

（4）分析化学教程. 李克安 主编. 北京大学出版社. 2005年

（5）仪器分析.方惠群 等编.科学出版社. 2002年

（6）仪器分析学习指导. 方惠群 等编.科学出版社. 2004年

（7） Skoog D A. principles of instrumental analysis.4ed. Barcourt Brace College Publishers. 1992

7. 教学方法与手段

以重点讲授、指导自学与阅读的方式，采用多媒体教学手段，灵活运用启发式、分析式、讨论式和演示式等多种教学方法进行授课。在教学过程中应注意理论联系实际，既要系统而透彻地阐述各类仪器分析方法的基本原理，又要较好地反映该方法的发展历程和近年来研究的新成就。同时，注意建立好本课程的知识结构体系，处理好其重点与难点。在教学过程中要注重培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力以及科学思维方式的训练。

8. 考核及成绩评定

考核方式：考试

成绩评定：考试课（1）平时成绩占30%，形式有：考勤、课堂回答问题、作业等

（2）考试成绩占70%，形式有：期末考试

9. 课外自学要求

（1）学生应按照大纲的要求进行系统学习；

（2）结合各章的内容，自学指定的参考书，以加深和拓展所学知识；

（3）做好各章知识点的归纳和总结；

（4）对带※的章节根据自身需要选学；

（5）按时完成作业。

二、课程教学基本内容及要求

第一章 绪论

基本内容：

（1）概述（仪器分析的研究内容、目的和任务；仪器分析发展简史；仪器分析的地位和作用；学习方法简介。）

（2）计算机与仪器分析

（3）分析仪器的信息评价与处理

基本要求：

（1）了解仪器分析的研究内容以及当前仪器分析的地位和作用

（2）了解仪器分析的发展简史和学习方法

（3）了解计算机应用与仪器分析之间的关系

（4）了解分析仪器的信息评价与处理的方法

教学重点及难点：

（1）仪器分析的研究内容、目的和任务

（2）分析仪器的信息评价与处理的方法

第二章 电化学分析法

基本内容：

（1）电化学分析法概述

（2）电位分析法

（3）电重量与库仑法

（4）伏安法

（5）电化学分析专题

基本要求：

（1）了解电化学分析方法的分类及特点

（2）掌握电极电位、电池电动势的产生、表示方法，会进行相关的计算

（3）了解五类电极的特点及应用

（4）掌握离子选择性电极的分类方法及响应机理，了解电位滴定法的原理及应用；掌握电位分析对电位仪、测定液的要求以及定量分析方法

（5）理解极化与过电位的产生，熟悉法拉第定律；掌握控制电位、控制电位电解及库仑分析法的原理及特点；了解库仑滴定及汞阴极电解分离的应用

（6）掌握普通极谱法的基本理论（扩散电流理论，干扰电流的产生及消除方法，尤考维奇方程式）；掌握极谱定量分析方法；熟悉极谱波的类型并了解各极谱波的方程式；熟悉极谱催化波和络合物吸附波；掌握循环伏安法和脉冲极谱法的基本原理；掌握溶出伏安法的原理和特点；了解有机化合物的极谱性质

（7）了解微与超微电极、化学修饰电极、电化学生物传感器的特点与应用

教学重点及难点：

（1）pH玻璃电极，单晶电极（F电极）

（2）电解分析、库仑分析原理

（3）普通极谱法的基本理论

（4）循环伏安法和脉冲极谱法的基本原理

（5）溶出伏安法的原理和特点

第三章 色谱理论基础与气相色谱法

基本内容：

（1）色谱法概述

（2）色谱理论基础

（3）气相色谱仪

（4）气相色谱分离与操作条件的选择

（5）色谱定性、定量方法

（6）气相色谱应用技术

基本要求：

（1）掌握GC法原理、基本理论、特点

（2）了解气相色谱仪器组成、气相色谱法的优点及适用范围

（3）掌握各种保留值概念，理解塔板理论、速率理论、分离度

（4）掌握固定相及重要操作条件选择的原则

（5）掌握常用检测器（特别是热导池监测器和氢火焰原子化检测器）原理、优缺点及适用范围

（6）熟练掌握气相色谱常用定性分析和定量分析方法及其优缺点

教学重点及难点：

（1）GC法原理与基本理论

（2）塔板高度，理论（有效）塔板数、范氏方程、分离度等概念

（3）固定液、检测器及色谱分离操作条件的选择

（4）定量校正因子的物理意义，外标法，内标法和归一化法等定量分析方法

第四章 液相色谱和超临界流体色谱法

基本内容：

（1）高效液相色谱的特性

（2）高效液相色谱仪

（3）液相色谱的固定相与流动相

（4）液相色谱中的主要分离类型

（5）液相色谱分析条件的选择

（6）高效液相色谱法的应用

（7）离子色谱法

（8）超临界流体色谱法

基本要求：

（1）理解高效液相色谱法原理，掌握什么是正相色谱，反相色谱

（2）了解高效液相色谱法的优缺点及适用适用范围（与气相色谱法进行比较）

（3）了解高效液相色谱仪器的基本结构，理解高效液相色谱仪的高压输液系统、进样系统、分离系统和检测系统

（4）理解高效液相色谱法各种固定相及流动相，掌握根据物质极性来选择流动相

（5）掌握各种分离方式的原理、适用的分析对象及选择原则

（6）理解液相色谱的柱效与哪些因素有关

（7）理解离子色谱法和超临界流体色谱法的原理

教学重点及难点：

（1）高效液相色谱仪的四大系统，讲清影响液相色谱柱效的因素

（2）高效液相色谱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

（3）分配色谱和化学键合相色谱

（4）液相色谱分析条件的选择

第五章 毛细管电泳

基本内容：

（1）毛细管电泳的基本原理

（2）毛细管电泳仪

（3）毛细管电泳的分离模式

（4）影响分辨率的因素及操作条件选择

（5）毛细管电泳的应用

基本要求：

（1）掌握毛细管电泳的基本原理

（2）了解高效毛细管电泳仪的基本结构

（3）理解高效毛细管电泳分离模式及其应用

（4）理解影响高效毛细管电泳分辨率的因素

（5）掌握高效毛细管电泳操作条件选择

教学重点及难点：

（1）毛细管电泳的基本原理

（2）高效毛细管电泳操作条件选择

第六章 原子光谱法

基本内容：

（1）原子发射光谱法

（2）原子吸收光谱法

（3）原子荧光光谱法

基本要求：

（1）理解经典光源和新型光源ICP的区别和特点

（2）掌握原子发射光谱法的基本原理

（3）掌握原子发射光谱法的定性分析方法和定量分析中的内标法

（4）掌握原子吸收光谱法的基本原理、原子吸收分光光度计的基本结构（特别是光源）

（5）理解原子吸收中的谱线变宽的原因，了解峰值吸收与积分吸收的关系

（6）了解火焰原子化（火焰的种类）和无火焰原子化的基本过程

（7）了解原子吸收分光光度分析中干扰及其消除（重点是化学干扰和氘灯和塞曼效应背景校正的光谱干扰）

（8）熟练掌握原子吸收分光光度法的定量分析方法（标准加入法）

（9）掌握原子荧光光谱法的基本原理

教学重点及难点：

（1）原子发射光谱法的基本原理

（2）原子发射光谱法的定性分析方法和定量分析中的内标法

（3）原子吸收光谱法的基本原理

（4）原子吸收分光光度法的定量分析方法

（5）掌握原子荧光光谱法的基本原理

（6）原子荧光与原子吸收在仪器、操作方法等方面的相同点及不同点

第七章 X射线光谱和表面分析法

基本内容：

（1）X射线荧光光谱法

（2）X射线衍射法

（3）光电子能谱与光探针分析法

（4）电子能谱与电子探针分析法

（5）离子散射能谱法与离子探针

基本要求：

（1）掌握X射线荧光光谱法的原理、方法

（2）掌握X射线衍射法的基本原理和方法

（3）理解光电子能谱与光探针分析法

（4）了解电子能谱与电子探针分析法

（5）了解离子散射能谱法与离子探针

教学重点及难点：

（1）X射线荧光光谱法的原理

（2）X射线衍射法的基本原理

第八章 分子发光分析法

基本内容：

（1）分子荧光法

（2）分子磷光法

（3）化学发光分析

基本要求：

（1）理解荧光与磷光的产生过程

（2）掌握荧光光谱的基本特征

（3）掌握荧光的产率与分子结构的关系

（4）了解影响荧光强度的因素

（5）熟悉磷光的测量

（6）了解分子磷光法的应用

（7）掌握化学发光分析基本原理

（8）了解化学发光反应的类型

（9）了解化学发光分析法的应用

教学重点及难点：

（1）荧光光谱的基本特征

（2）荧光的产率与分子结构的关系

（3）化学发光分析基本原理与应用

第九章 紫外吸收光谱法

基本内容：

（1）紫外吸收光谱分析法基础

（2）紫外-可见分光光度计

（3）吸收带类型与溶剂效应

（4）典型有机化合物紫外吸收光谱

（5）紫外吸收光谱在有机化合物结构分析中的应用

基本要求：

（1）理解紫外-可见吸收光谱的产生

（2）掌握光吸收定律

（3）理解紫外-可见分光光度计基本组成和分光光度计的类型

（4）掌握电子跃迁和吸收带类型

（5）理解紫外-可见吸收光谱常用术语

（6）了解溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响

（7）掌握典型有机化合物的紫外吸收光谱

（8）熟练掌握紫外吸收光谱在有机化合物结构分析中的应用

教学重点及难点：

（1）紫外-可见吸收光谱的产生与光吸收定律

（2）电子跃迁和吸收带类型

（3）典型有机化合物的紫外吸收光谱

（4）紫外吸收光谱对有机化合物结构分析

第十章 红外吸收光谱和激光拉曼光谱法

基本内容：

（1）红外光谱法基础

（2）红外光谱仪

（3）红外光谱与分子结构的关系

（4）红外吸收光谱的应用

（5）激光拉曼光谱法

基本要求：

（1）掌握红外光谱产生条件

（2）了解分子振动和振动频率

（3）理解分子中基团的基本振动形式

（4）掌握基团特征振动频率

（5）了解红外光谱仪的类型与结构

（6）掌握红外光谱分析的制样方法

（7）掌握典型有机化合物的红外光谱

（8）了解影响频率位移的因素

（9）掌握红外谱图解析的一般步骤

（10）理解激光拉曼光谱原理

（11）了解激光拉曼光谱分析法的应用

教学重点及难点：

（1）红外光谱产生条件

（2）基团特征振动频率

（3）典型有机化合物的红外光谱

（4）红外谱图解析步骤

第十一章 核磁共振波谱法

基本内容：

（1）核磁共振基本原理

（2）核磁共振波谱仪

1（3）H核磁共振波谱

13（4）C核磁共振波谱

（5）二维核磁共振波谱

基本要求：

（1）掌握核磁共振原理，理解原子核的自旋、核磁共振现象、饱和与弛豫

（2）了解核磁共振谱仪、傅里叶变换核磁共振波谱仪、超导核磁共振波谱仪

（3）掌握化学位移及其影响因素

（4）理解自旋-自旋偶合与偶合常数

1（5）掌握H 核磁共振波谱的应用

1313（6）了解C谱的特点、C谱标识技术

1313（7）理解握C 谱的化学位移及C 的应用

（8）了解二维核磁共振波谱

教学重点及难点：

（1）核磁共振原理

（2）化学位移及其影响因素

1（3）H 核磁共振波谱的应用

第十二章 质谱法

基本内容：

（1）质谱仪的类型及构成

（2）质谱中的各种离子

（3）有机化合物的电子轰击质谱图

（4）EI质谱图解析与化合物结构鉴定

基本要求：

（1）了解质谱仪的结构与类型

（2）掌握质谱分析原理及质谱性能指标

（3）理解主要离子源

（4）了解质谱联用仪器

（5）掌握分子离子和准分子离子、多电荷离子、同位素离子和碎片离子的特征

（6）掌握各类有机化合物的电子轰击质谱图

（7）学会质谱图解析与化合物结构鉴定，掌握谱图解析的一般方法

教学重点及难点：

（1）质谱分析原理及质谱性能指标

（2）分子离子和准分子离子、多电荷离子、同位素离子和碎片离子的特征

（3）各类有机化合物的电子轰击质谱图

（4）质谱图解析与化合物结构鉴定

第十三章 流动注射分析与微流控芯片

基本内容：

（1）流动注射分析

（2）微流控分析芯片

基本要求：

（1）理解流动注射分析的基本原理

（2）了解流动注射分析仪器装置及应用技术

（3）了解微流控芯片的基本方法与技术

教学重点及难点：

（1）流动注射分析的基本原理

（2）微流控芯片的基本方法

三、课程学时分配

本课程计划30学时，其中讲课30学时。课程主要内容和学时分配见课程学时分配表：

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