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                                仪 器 分 析 第一章 绪 论 Introduction 分析化学的发展和仪器分析的产生 仪器分析的历史发展概况 近期重大突破与发明 仪器分析的分类 仪器分析的应用领域 发展趋势展望 学习方法给语 分析化学(分析学)是一门自然科学。它致力于建立和应用各种方法、仪器和战略以获得有关物质在一定时间或空间内的组成、结构和能态的信息。 这是一个高度概括的定义。它包括了任务、手段、目标和适用面;但不涉及分析化学的具体内涵。 分析化学的地位 分析化学的发展和仪器分析的产生 什么是仪器分析? 一般的说,仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备,通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。 这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础。 仪器分析的产生 是科学技术发展的需要、必然,也是科学技术发展的结晶。 仪器分析的历史发展概况 仪器分析的三次巨大变革 分析天平的发明 溶液理论的建立(四大平衡的立) 这是第一次革命 第二次巨大变革 第二次世界大战前后的科学技术 物理学和电子技术的发展为仪器分析奠定了基础 核磁共振(NMR),B loch F ,PurcellE M。 极谱,Heyrovsky J。 气相色谱,Martin A T P ,Synge R L M 第三次变革 计算机的发明 尤其微型计算的发展,给仪器分析带来 全新的革命。 分析仪器与计算机 新近重大突破和发明 飞秒光谱法 原子吸收的重大突破 库仑阵列电极 多道毛细管电泳 飞秒相干光谱法Femtosecond spectroscopy Ahmed H. Zewail 教授1946年出生于埃及,1967毕业于埃及亚历山大大学,获学士学位,1969年在该校获得硕士学位,同年赴美国宾夕法尼亚大学化学系攻读博士学位,1974年获博士学位。现为加州理工学院化学物理系和物理系教授。 1999年Ahmed H. Zewail 教授被授予诺贝尔化学奖,表彰他在飞秒化学领域的杰出贡献。采用超短脉冲激光以飞秒的时间尺度实时观察分子运动并目击分子的诞生, 给化学和相关学科带来了革命性的变化。 连续光源原子吸收仪(ContrAA,德国) 连 续 光 源 原 子 吸 收 光 谱 仪 2004 年4 月,德国耶拿分析仪器股份公司(Analytik Jena AG)成功地设计和生产出了连光源原子吸收光谱仪contrAA ,世界第一台商品化连续光源原子吸收诞生了! 库仑阵列电极(CoulArray) 多毛细管电泳装置示意图 仪器分析的分类 1.光分析方法 2. 电分析化学方法 3. 色谱分析法 4. 其它仪器分析方法 ① 质谱, ② 热分析,③ 放射分析 仪器分析应用领域 社会:体育(兴奋剂)、生活产品质量(鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量)、环境质量(污染实时检测)、法庭化学(DNA技术,物证) 化学:新化合物的结构表征;分子层次上的分析方法; 生命科学:DNA测序;活体检测; 环境科学:环境监测;污染物分析; 材料科学:新材料,结构与性能; 药物:天然药物的有效成分与结构,构效关系研究; 外层空间探索:微型、高效、自动、智能化仪器研制。 仪器分析的特点 1. 灵敏度高,检出限低。 2. 选择性好。 3. 操作简便,分析速度快,易于实现自动化。 4. 相对误差一般较大。 5. 价格一般来说比较昂贵。 仪器分析发展趋势展望 科学仪器的创新是知识创新和技术创新的重要内容。发展科学仪器应当视为国家战略。分析仪器是科学仪器的重要组成部分。分析仪器工业是高技术信息产业。分析仪器的发展是现代科学、经济和社会发展的重要基础和推动力之一。分析仪器的主要应用领域正向生物医学领域转移.分析仪器本身将不断微型化、智能化.但人类向时间和空间的两个极限挑战所需的高级精密仪器也不容忽视.生命过程、生产、科研和社会活动大量需要的将是在线、非侵入、非损坏、原位、实时、多维分析仪器。 分析仪器是人们感觉器官的延伸 它所测量或所获取的主要是物质的质和量的信息。以一切可能的(化学的、物理的、生物医学的、数学的等等)方法和技术,利用一切可以利用的物质属性,对一切需要加以表征、鉴别或测定的物质组分(包括无机和有机组分)及其形态、状态(以及能态)、结构、分布(时、空)等进行表征、鉴别和测定,以求对样品所代表的问题有一个基本的了解。这是当今分析科学也是分析仪器发展所面临的任务。 分析仪器的微型化和智能化 随着分子计算机、DNA计算机、光子计算机、量子计算机等的不断推出,计算机也将越来越微型化。计算机(电脑)与人脑的结合将不再是一个梦、带有植入式电脑的人的智能将大大超过不带电脑的“自然人”。 分析仪器的大众化、个性化和日用品化,贵重仪器的网络化 随着经济全球化和全球网络化,大型实验室的数量将减少,但其资源(特别是其精密贵重仪器)将得到更充分的发挥。因为它可以面向全世界为所有“网民”服务,实际上,现在就已有人在建立利用全球主要实验室资源的“网络实验室”了。 建立和发展虚拟仪器概念 由电子测量仪器新发展中出现的虚拟仪器概念已经逐步被更多领域所接受,对实现“柔性”分析检测系统具有明显的推动作用。利用现有的计算机,加上适当设计的仪器硬件和专门的应用软件,构成虚拟仪器,使其既具有传统仪器的基本功能、又能由用户根据自己的需求变化随时定义,实现多种多样的应用要求.虚拟仪器不但灵活可变、功能强大,而且作用方便,便于技术升级更新,价格也低廉(尤其仪器系统的使用维护费用低)。 仪器==AD/ DA+ CPU十软件 观念更新应该努力汲取新思想并动手实践。谁醒悟得早、动手得快,谁就会当排头兵占尽天机、抢占市场。“软件就是仪器”预示了全新的分析仪器科技和产业的发展潮流,将会迅速改变世界分析仪器行业面貌的! 分析仪器的主要应用领域正向着生物医学领域转移 分析仪器在保障人类健康生活、监控病人病情、预防灾害发生等方面也都起着重大的作用。 没有新型DNA分析仪的进一步发展,人类也很难在防病、治病特别是在防治癌症和各种遗传病方面对现有基因图谱加以利用。 我们要努力啊! 我国分析仪器经过半个世纪的努力,取得了不少成绩,两弹一星的成功,就是我国科学家在仪器研制方面具有很高水平的最好说明。中国科学家聪明、勤奋、爱祖国、爱科学,数十年如一日默默奉献者大有人在。但是,另一方面我们又不能不遗憾地看到,直到最近,国产仪器所占市场的份额仍只有1/5左右,出口创汇甚微,具有完全自主知识产权的分析仪器很少。高档仪器则几乎完全被外国垄断。迄今我国分析仪器与国外的差距还很大,而且还有扩大的趋势,一是领导者(特别是高级领导者)的观念要转变,一定要树立科学仪器(包括分析仪器)的创新是知识创新的前提和基础的牢固思想,把发展国产仪器作为国家战略。

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