仪器分析部分讲义

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1、现代分离技术与分析第一章概论第一节分析仪器的作用与发展史化学是研究物理原子、分子、生物大分子、超分子和凝聚态的组成、结构、性质、化学反应及其规律和应用的科学。分析化学是化学测量和表征的科学，是研究获取物质化学组成和结构信息的科学；分析测试是科技与生产的眼睛，是衡量一个国家科技与经济发展水平的主要标志。众所周知，21世纪的光明前景，取决于人类在能源科学、材料科学、信息科学、环境科学与生命科学的进步，而取得这些领域进步的许多关键问题的解决都迫切需要现代分析化学，都要求有分子-原子级水平和纳米尺度的新的分析检测方法，要求有活体（invivo）.原位（insi

2、te）、在线（online）.实时（realtime）和多维分析（2DA和3DA）,要求有分离分析联用一体化的高效、快速检测的分析方法等。现代分析化学的目标是要求获得更多、更好的化学信息,但希望消耗更少的材料、时间、精力、风险和经费。从应用的分析手段来说，分析测试方法大体上可分为化学法、物理法、化学物理法。化学法是以化学反应和化学性质为基础的分析检测方法（化学分析），它是分析化学的基础。物理法是以物理性质作为分析检测依据的方法（如以吸附或分配为基础的色谱法和毛细管区带电泳法等）。所谓物理性质，就是指光、电、热、声和磁等这些性质。由于欲测定这些物质性质，

3、常需要使用组装成套的商品仪器来快速地完成。于是常叫做“仪器分析”（InstrumentalAnalysis）0仪器分析这个名称，容易误解成对于仪器本身进行分析或组装（Instrumentation）,所以必须正确理解这个名称的实质是以成套的（成型的）物理仪器或特殊的仪器设备（统称为商品仪器或分析仪器）为手段，来从事和获取物质（试样）的化学组成和结构信息的分析测试方法。所以，人们习惯上把分析化学中的各种分析方法不严格的区分为化学分析和仪器分析两大类。人们为了更好的认识自然、改造自然，需要一定的工具来延伸手及眼睛的功能。分析仪器的出现，正好为人们提供了不断

4、深入认识自然的可能性，同时也为人们在改造自然的过程中起着保证的作用。当代生物技术、计算机技术和信息科学等新成就以及各种联用技术的引入,使现代仪器分析（ModernInstTumentalAnalysis）进入了一个崭新的境界。从世界化学史来看，分析化学一直伴随着化学学科的发展而不断发展起来的，同时还对其他学科（如：数学、物理、化学、生物、材料、环境、医学等）的发展起着有力的推动作用。没有物理学和化学的发展是无法产生现代仪器分析的，同样,没有电子学和计算机科学技术的发展以及作为应用数学与化学的交叉产生的化学计量学的发展，也是无法产生现代仪器分析的。仪器分

5、析与化学分析的区别不是绝对的，仪器分析是在化学分析的基础上逐步发展起来的，不少的仪器分析方法还必须与试样处理、化学分离与富集相结合,才能完成分析的全过程。所以仪器分析并不是一们独立的学科（尤其是现代仪器分析），而是多种仪器分析方法的组合，或自身的串联，或多种仪器的联合，且与微电子技术、计算机技术、化学计量学、核技术、生物、医学、环境和过程等密切相关。毫无疑问，现代仪器分析不仅是重要的分析测试方法，而且是强有力的科学研究手段。现代分析化学的研究手段和研究对象繁多复杂，其应用范围又几乎涉及到人的衣、食、住、行等国民经济和国防建设等各个方面。随着科技生产和经

6、济的不断发展，分析化学已发展成为分析科学。分析仪器的发展过程与分析化学的发展是紧密相关的，它的发展史并不长，大约有90年。20世纪20年代，当时的分析仪器比较简单如天平、滴管等，分析工作者用目视、手动的方法一点一滴地取得数据，然后记录，分析人员介入了每个分析步骤。真正的分析仪器发展始于20世纪50年代后期，随后由于环保科学、医药卫生、生命科学和材料科学的发展对分析化学提出了新的挑战和更苛刻的要求，出现了多种类型、功能先进、用途广泛的分析仪器。分析仪器的发展历程可大致概括为50年代仪器化，60年代电子化，70年代计算机化，80年代智能化，90年代信息化，

7、而21世纪必将是仿生化和进一步信息智能化的时代。一个世纪以来，分析仪器对科学技术的发展起到了重要的作用，新技术对分析仪器的水平提出了更高的要求。世人对这些在分析仪器发展过程中作过突出贡献的科学家给予了崇高的荣誉。从1901年到2006年有150多位化学家获得了诺贝尔奖,其中有15位化学家的获奖内容与分析仪器的发明或者深入研究有关:2005YvesChauvin（耶维茨•沙文）,RobertH.Grubbs（罗伯特・H•格鲁布斯）及RichardR.Schrock（里查德•R•施洛克）烯怪复分解反应研究20042004年諾貝爾化學獎桂冠由AaronCie

8、chanover（阿龙-西查诺瓦），AvramHershko（阿弗拉姆-赫尔什科）和Irwin