分析化学B教学大纲
一、课程信息
开课单位 |
化学化工学院 |
课程编号 |
|
课程名称 |
分析化学B |
英文名称 |
Analytical Chemistry |
课程性质 |
必修 |
学分 |
2.5 |
总学时 |
40 |
先修课程 |
物理化学、无机化学、 高等数学和普通物理 |
开课学期 |
第四大学期 |
适应专业 |
生物技术、环境、材料、土木工程等理工科专业 |
二、课程内容
1、课程教学目标
通过这门课程的学习，将为理工科相关专业核心课及其专业选修课打好基础，传授必需通用的分析化学基础知识，培养科学思维和解决实际问题的初步能力。通过本课程学习，掌握获取物质化学组成、含量、状态信息的基本知识、基本理论、基本方法及测量原理，建立起认识物质的严格的“量”的概念。
2、教学内容基本要求
绪论 （1学时）
教学内容：
1.分析化学的任务与作用；2.分析化学的变革与发展；3.分析化学的分类及内容；4.分析过程是获取物质化学信息的过程。
教学要求：
了解分析化学的分类、任务与作用，分析化学的发展，以及定性分析及定量分析，分析过程具体环节。
分析化学中的误差与数据处理 （2学时）
教学内容：
1.定量分析基本方法；2.分析测定中的误差概念；3.小样本分析数据的统计处理；4.定量分析的校准；5.定量分析方法的评价。
教学要求：
掌握：定量分析的准确度、精密度、误差、偏差等概念及相互关系，灵敏度、检测限、选择性、专一性、线性范围等概念。
系统误差与随机误差概念，产生原因及减免方法。有效数字的意义，数字的修约规则及有效数字的运算规则。
置信度，平均值的置信区间的概念及计算，极差和中位值概念。测定数值的正确表示方法。对物质进行定量分析的基本方法，定量分析校准的基本方法，显著性检验的意义和方法－F检验、t检验，异常值的取舍。
了解：定量分析校准模式，不确定度的概念及意义。
化学分析法导论 （3学时）
教学内容：
1. 溶液的浓度；2.分析中的平衡处理及浓度计算的一般方法；3.滴定分析法概述。
教学要求：
掌握：浓度的表示方法，定量分析中化学平衡的一般处理方法─酸碱质子理论、质子条件、分布系数法、副反应系数法以及条件反应常数。化学平衡态在分析化学中的应用。滴定、标准溶液、化学计量点、滴定终点、指示剂、终点误差等概念及有关计算，滴定分析法对化学反应要求，各种滴定分析方式的特点及应用条件，基准物质的概念及要求，滴定分析中的计算。
酸碱滴定法 （4学时）
教学内容：
1. 酸碱平衡中[H+]的计算；2. 酸碱滴定终点的检测；3. 酸碱滴定曲线及终点误差；4. 酸碱滴定应用。
教学要求：
掌握：一元弱酸和多元弱酸各种存在形式的计算，用质子条件处理水溶液质子转移平衡关系，溶液中[H+]计算的最简式和近似式。
酸碱指示剂的变色范围。常用指示剂甲基红、甲基橙、酚酞的变色范围及其选择原则。强酸碱滴定及强碱（酸）滴定一元弱酸(碱)的化学计量点及滴定突跃范围的pH值计算，滴定终点误差计算。多元酸碱分步滴定时各化学计量点pH的计算。酸碱滴定中CO2的影响。
酸碱滴定的应用，如：混合碱的双指示剂法测定，铵盐中氮的测定等。
配位滴定法 （4学时）
教学内容：
1. 氨羧配位剂；2. 配位滴定基本原理；3. 配位滴定终点的检测；4. 混合离子的选择性滴定；5. 配位滴定方式及应用。
教学要求：
掌握：配位滴定化学计量点时的pM、pM' 计算，终点误差，影响配位滴定突跃的因素，配位滴定可行性的判断。
指示剂选择原则，常用指示剂类型、变色原理及使用条件。
混合离子进行选择性滴定的条件，控制酸度分别滴定，掩蔽剂的应用原则。
各种滴定方式的基本方法。
氧化还原滴定法 （2学时）
教学内容：
1. 氧化还原反应与电极电位；2. 氧化还原滴定的基本原理；3. 氧化还原滴定方法及预处理；4. 几种重要的氧化还原方法及其应用。
教学要求：
掌握：电极电位、条件电极电位概念，溶液体系中不同因素对电极电位的影响，并应用Nernst公式计算，氧化还原平衡常数及条件平衡常数计算。氧化还原滴定曲线中化学计量点电位计算。
影响氧化还原反应速度的因素及滴定分析时各种相应措施。自身指示剂和特殊指示剂，指示剂选择原则。滴定预处理的意义及预处理试剂选择。
了解：KMnO4法、 K2Cr2O7法、I2法的原理、特点及应用条件。
沉淀滴定法和重量分析法 （2学时）
教学内容：
1. 沉淀滴定法；2. 重量分析法与沉淀反应；3. 重量分析法的影响因素；4. 沉淀剂。
教学要求：
掌握：沉淀滴定的Mohr法、Volhard法、Fajans法的原理、特点和应用条件。
了解：重量分析对沉淀形式和称量形式的要求，结果计算。沉淀的形成及沉淀的沾污，表面吸附规律。晶形及无定型沉淀的沉淀条件。洗涤液的选择原则及洗涤操作的合理性。灼烧与干燥。
光化学分析法引论 （2学时）
教学内容：
1. 电磁辐射的基本特征；2. 电磁辐射与物质的相互作用；3. 光学分析法及其分类；4. 光学光谱仪器的基本构成。
教学要求：
掌握：电磁波谱，光学分析方法的分类。电磁辐射的透射、折射、散射、反射、吸收和发射等有关性质。光谱仪对辐射源、滤光片、单色器、检测器的基本要求及其主要类型。
了解：光谱仪的类型及主要构成部件。
原子发射光谱法（2学时）
教学内容：
1. 原子光谱；2. 激发光源及试样引入的方法；3. 光谱仪器；4. 光谱定性分析及半定量分析；5. 光谱定量分析；6. 电感耦合等离子质谱分析。
教学要求：
掌握：原子的激发和电离，激发光源主要类型及特点，选择光源一般原则，典型光谱仪器的光路及其光学特性，定性分析基本方法，内标法原理及定量的基本方法。
了解：电感耦合等离子质谱分析方法
原子吸收分光光度法（2学时）
教学内容：
1. 基本原理；2. 原子吸收分光光度计；3. 原子吸收的定量方法及其干扰；4. 原子荧光分光光度法。
教学要求：
掌握：原子吸收光谱法的特点，原子吸收线的宽度及其变宽原因，积分吸收，峰值吸收与原子浓度关系，原子吸收分光光度计的调制，光源灯的基本要求及其使用特点，原子化的过程及其使用特点，原子吸收测量中的主要干扰类型及其消除方法。
了解：原子荧光分光光度法。
紫外可见分光光度分析 （3学时）
教学内容：
1. 选择吸收及吸收光谱的获得；2. 紫外可见区吸收光谱的主要类型；3. 光的吸收定律；4. 显色反应与光度测量；5. 定量分析方法；6. 光度分析法的其它技术；7. 分光光度法在化学研究中的应用。
教学要求：
掌握：选择吸收，物质颜色及其互补关系，生色团、助色团、红移、蓝移等基本概念。吸收光谱的主要类型及特征。吸收定律的导出及物理意义，吸收定律应用的基本限制。吸收测量中的化学误差及仪器误差。显色剂的类型，影响显色反应因素，提高光度法测定灵敏度及选择性的主要途径，定量分析的基本方法。 双波长、导数法、示差法等光度分析技术的基本原理及应用特点。
了解：光度法研究离子平衡的基本方法，光谱电化学技术。
分子发光分析法（3学时）
教学内容：
1. 光致发光理论；2. 仪器与实验方法；3. 荧光定量分析；4. 分子的磷光分析方法；5. 化学发光分析；6. 光化学传感器。
教学要求：
掌握：分子的单重、三重激发态的去活化过程，荧光光谱及激发光谱的表达、特征，影响发光的因素，分子发光与结构关系，荧光分光光度计的设计特点，发光强度与浓度的关系。荧光分析的基本方法。分子磷光分析法及化学发光分析法基本原理及应用特点。
了解：同步荧光光谱法、时间分辨荧光光谱法的原理及特点。光化学传感器原理及应用特点。
电分析化学法引论 （2学时）
教学内容：
1. 定义、历史与分类；2. 电化学电池；3. 电化学过程中的几个问题；4. 电化学电池的盐桥与电极。
教学要求：
掌握：原电池、电解池、电解池组成及表达、半电池反应、电池电动势等概念。电极电位同浓度关系，电极电位及电池电动势计算。盐桥、可逆电池、不可逆电池、阳极和阴极等概念。
了解：电极与溶液的界面的电化学过程, 传质过程，电极的类型。
经典的电化学分析方法（2学时）
教学内容：
1. 电位分析法基本原理及实验装置；2. 电解和库仑分析法；4. 极谱和伏安。
教学要求：
掌握：电位分析法基本原理，金属基电极、膜电极、参比电极及指示电极概念。pH玻璃电极、氟离子选择性电极结构、响应机理及性能特点。离子选择性电极的电极选择系数Kij。电位测量中加入TISAB、的意义和作用。直接电位法进行定量的主要方法及计算。直接电位法准确度。pH实用定义及pH测定方法。电位滴定中的电极体系。
了解：恒电位电解法及恒电流电解法的原理及特点。法拉第定律及实现库仑分析的基本条件，恒电位库仑法原理，库仑滴定原理以及确定终点的方法。极谱法原理，极化电极，去极化电极，外加电压及电极电位，极谱波，扩散电流等概念。使用滴汞电极的优点及存在问题。极谱测定的三电极体系。
色谱分析法导论（2学时）
教学内容：
1. 概论；2. 色谱过程的热力学理论；3. 色谱过程的动力学理论；4. 柱色谱的总分离效能指标；5. 色谱的定性及定量分析。
教学要求：
掌握：色谱的流出曲线及有关术语，保留值的意义，塔板理论及速率理论要点，分离度的概念。色谱定性与定量分析。
气相色谱法（2学时）
教学内容：
1. 气相色谱仪；2. 检测器；3. 气相色谱固定相,担体，固定液，固体吸附剂。4. 分离条件的选择；5. 毛细管柱气相色谱法简介；6. 气相色谱的联用技术简介。
教学要求：
掌握：气相色谱流程及仪器的主要结构，热导池检测器及氢火焰检测器的原理结构及性能指标。固定液的主要类型，气相色谱分离条件选择的主要因素。毛细管色谱柱的类型及特点。程序升温的方法及特点。
了解：气相色谱/质谱联用、气相色谱/傅里叶变换红外光谱联用。
高效液相色谱法（2学时）
教学内容：
1. 速率理论方程；2. 固定相及流动相；3. 高效液相色谱仪；4. 高效液相色谱的分离模式；5. 分离方法的选择；6. 超临界流体色谱技术简介。
教学要求：
掌握：速率理论方程，固定相的类型，流动相溶剂的选择要求，高效液相色谱仪的主要部件及其一般要求，高效液相色谱主要方法的原理及使用特点。
了解：超临界流体色谱方法原理及特点。
3、实践（含实验、上机等）环节要求
通过分析化学辅助学习软件系统和分析化学网络教学平台（教学网站），对分析化学课程进行课前预习或课后复习，提高、培养学生自主学习能力和探究能力。
4、能力培养要求
1)分析能力的培养 培养学生初步具有根据实际问题选择合适分析手段的能力。
2)自学能力的培养 通过本课程的学习，要培养和提高学生对所学知识和规律进行整理、归纳、总结和消化吸收的能力；能围绕教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识的能力。
3) 表达能力的培养 主要通过作业和课堂讨论，学会简明扼要的表达自己解决问题的思路和步骤的能力。
4) 自主创新能力的培养 培养学生学会独立思考，深入钻研问题的习惯。让学生通过教学各个环节以及课外实践（开放演示实验、自主研究性实验、与本课程相关的SIT计划）培养学生动手能力和探究能力。
三、考核方式
总评成绩 = 平时成绩（含实践）+ 期末考试成绩
平时成绩占 30 % (一般要求撰写课程小论文，可在课程结束后完成）
期末成绩占 70 %
四、教材及参考书
教材：武汉大学主编 《分析化学》（第5版）、张正奇主编 《分析化学》，北京：科学出版社，2006
参考书：
[1] 《分析化学》（第五版）， 武汉大学主编，高等教育出版社，2006
[2] 《分析化学》（第五版）， 华东理工大学等主编，高等教育出版社，2006
[3] 《分析化学》（第三版）， 彭崇慧等编，北京大学出版社，2009
[4] 《分析化学》（第二版），孙敏庆等主编，科学出版社，2006
[5] 《仪器分析教程》（第二版），叶宪曾等编，北京大学出版社，2006
[6] 《现代仪器分析》（第二版），刘约权主编，高等教育出版社，2006
[7] 《仪器分析》，张寒琦主编，高等教育出版社，2009
[8] F. W. Fifield and D. Kealey, Kingston university, Principles and Practice of Analytical Chemistry (Forth edition), 1999
五、授课手段
网络课程；课堂多媒体演示讲解；课堂讲解、课程论文和讨论
