分析化学(三):波谱分析

分析化学是化学学科中发展最早的分支学科,分析化学是科学技术和工农业生产的眼睛。《分析化学》是湖南大学的一门国家精品在线开放课程。在此既能共享湖南大学分析化学优质教学资源,又能实现你与湖南大学…

国家精品化学
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湖南大学
中国大学MOOC
  • 完成时间大约为 18
  • 初级
  • 中文
注:因开课平台的各种因素变化,以上开课日期仅供参考

课程概况

《分析化学》是湖南大学的一门国家精品课程、国家精品资源共享课程、国家精品在线开放课程,也是一门为化学及相关专业开设的专业基础课。通过本课程的学习,系统地掌握获取物质化学组成、含量、状态信息的基本原理、基本理论、基本概念、基本知识、基本操作和基本技能,建立起认识物质的严格的“量”的概念,养成实事求是的科学态度和严谨的科学作风,提高分析、解决问题的能力,为相关专业核心课及其专业选修课打好基础。

湖南大学《分析化学》MOOC包括如下三部分内容:

《分析化学(1)》(化学分析)主要讲授化学分析(包括分析质量保证、酸碱滴定、配位滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定、重量分析法)的基本原理、方法及应用。通过分析化学(1)的学习,掌握基本的化学分析方法及其原理,掌握各种分析方法的有关计算,初步具备数据评价能力,初步具备查阅文献、选择分析方法、拟订实验方案的能力,培养观察、分析和解决实际问题的综合能力。

《分析化学(2)》(仪器分析)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和结构等信息进行分析和测量,是继化学分析后,学生必须掌握的现代分析技术。包括光分析法(吸光光度分析、原子发射光谱、原子吸收光谱、荧光、磷光、化学发光分析、现代光谱与成像分析等);电分析法(电位分析法、电解与库仑分析法、伏安法与极谱法等);色谱法(气相色谱、高效液相色谱、毛细管电泳等)。通过该课程的学习,使学生系统掌握各类仪器分析方法的基本原理、仪器结构,熟悉各仪器分析方法的应用对象及分析过程,了解当今世界各类仪器及分析方法的发展趋势,具备解决实际化学问题的综合能力。

《分析化学(3)》(波谱分析)着重介绍与分子结构和表面结构分析相关的波谱技术,包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法、质谱法、综合谱图解析等内容。通过对这些波谱分析技术的基本原理、波谱特征、解析方法、仪器结构和实验技术的讲解,使学生能够系统地掌握与有机化合物结构分析相关的波谱基础知识、解析技巧、仪器原理和实验技术,熟悉各种波谱技术的解析和应用,并具备综合运用多种谱图技术解析实际样品结构、解决实际问题的能力。同时培养学生科学的思维方式,使学生养成严格的、实事求是的科学态度和严谨的科学作风。

课程大纲

01

第一章 绪论
掌握吸收光谱的产生原理,熟悉电磁辐射的基本性质与分类,掌握分子能级与分子光谱的基本知识,熟悉定性分析和定量分析的特点。
课时
1.1吸收光谱的产生
1.2电磁辐射的基本性质与分类
1.3分子运动能级
1.4定性分析与定量分析。
02

第二章 紫外吸收光谱分析
学习紫外-可见吸收光谱的基本概念,掌握电子跃迁的类型,熟悉影响紫外光谱的因素;熟悉紫外吸收带及其特征;学习各类有机化合物的紫外吸收特点,掌握光谱特点与结构之间的关系;学习推测不饱和化合物λmax峰位的经验规则,掌握重要的最大吸收波长计算方法;了解光谱测量和溶剂选择方法;掌握紫外-可见分光光度计的仪器类型和原理;学习紫外光谱辅助有机化合物结构解析;了解紫外-可见吸收光谱在有机化合物结构 研究中的应用。
课时
2.1 紫外吸收光谱分析基本原理
2.2 影响紫外吸收光谱的因素
2.3 各类有机化合物的紫外吸收
2.4 紫外吸收光谱测量及仪器
2.5 紫外吸收光谱辅助结构解析
2.6 紫外吸收光谱分析应用示例
紫外吸收光谱分析测试题
03

第三章 红外吸收光谱分析
掌握红外吸收光谱法的基本原理,分子的振动能级和振动光谱选律,熟悉分子振动的基本形式,了解影响吸收谱带位置和强度的因素;了解傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪的基本原理、结构和实验技术;熟悉有机化合物分子结构和吸收带之间的关系,掌握主要官能团的特征吸收位置和特点;学习红外吸收光谱在有机物结构解析中的应用。
课时
3.1 红外吸收光谱概述
3.2 分子振动
3.3. 红外光谱谱带
3.4 特征吸收峰与特征频率
3.5 红外吸收光谱仪与试样制备
3.6 红外光谱定性定量分析与结构解析
红外吸收光谱分析测试题
04

第四章 核磁共振吸收波谱分析
掌握核磁共振波谱法的基本原理和概念,如自旋、能级分裂、拉莫进动、核磁共振、驰豫、屏蔽效应和化学位移等;熟悉影响化学位移的主要因素,熟悉不同类型质子的化学位移值范围;了解自旋-自旋偶合,偶合常数和核自旋偶合系统的分类,掌握自旋裂分的规律;了解连续波和脉冲傅立叶变换核磁共振波谱仪的原理,仪器构造和实验技术;了解图谱简化的实验方法,熟悉核磁共振氢谱的解析程序及步骤。了解核磁共振碳谱的基本原理,了解影响13C的化学位移的主要因素,碳谱去偶技术和常见有机物的13C化学位移,了解碳谱的解析步骤。
课时
4.1 核磁共振的产生
4.2 化学位移
4.3 核磁共振实验简介
4.4 影响化学位移的因素
4.5 自旋耦合
4.6 氢谱化学位移的计算
4.7 自旋系统
4.8 氢谱谱图解析举例
4.9 碳谱
4.10 碳谱化学位移的计算与谱图解析举例
核磁共振吸收波谱分析测试题
05

第五章 有机质谱分析
掌握质谱分析法的基本原理;熟悉离子类型和离子峰,了解阳离子的裂解类型,分子离子峰的识别和分子式的测定;了解各类有机化合物的质谱(如饱和烃类、烯烃、芳烃、醇、醚、胺、醛、酮、羧酸、酯、酰胺、卤化物);学习质谱在有机结构解析中的应用;了解质谱仪类型和联用技术。
课时
5.1 质谱分析概述
5.2 离子源
5.3 质量分析器与检测器
5.4 离子的主要类型
5.5. 质谱中有机化合物的裂解
5.6 常见有机化合物的质谱
5.7 质谱解析示例
5.8 综合谱图解析
有机质谱分析测试题

预备知识

先修课程:“高等数学”、“普通物理”、“化学原理”、“普通化学”、“无机化学”或“大学化学”中的一门课程、“物理化学”、“有机化学”。

参考资料

主要参考教材: 分析化学(第三版),  湖南大学化学化工学院组编,
王玉枝、张正奇主编,宦双燕副主编,  科学出版社,2016年1月  
参考资料目录
[1] 《分析化学》(第五版), 武汉大学主编,北京: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,北京:高等教育出版社,2006
[3] 《分析化学》(第三版), 彭崇慧等编, 北京: 北京大学出版社,2009
[4] 《分析化学》(第二版),孙敏庆等主编,北京:科学出版社,2006
[5] 《仪器分析教程》(第二版),叶宪曾等编,北京:北京大学出版社,2006
[6]  《现代仪器分析》(第二版),刘约权主编,北京:高等教育出版社,2006
[7]  《仪器分析》,张寒琦主编,北京:高等教育出版社,2009
[8]  F. W. Fifield and D. Kealey, Kingston university, Principles and practice of
[9]   Analytical Chemistry (Forth edition), 1999
[10]《定量分析化学简明教程》,李克安等主编,北京大学出版社,2010
[11]《分析化学》(第二版),梁冰主编,北京:科学出版社,2009
[12]《新分析化学》,张明晓、张春荣主编,北京:高等教育出版社,2008
[13]《Quantitative Chemical Analysis》,Li Na等主编,北京大学出版社,2009
[14]《波谱分析》,宦双燕主编,中国纺织出版社,2008
[15] 《有机分析》王玉枝,陈贻文,杨桂法主编,湖南大学出版社,2009
[16] 张华.现代有机波谱分析[M].北京:化学工业出版社,2005
[17]  宁永成.有机化合物结构鉴定与有机波谱学[M].北京:科学出版社,2000
[18]  有机波谱解析,孟令芝主编,武汉大学出版社,2003

常见问题

我将从这门课程中学到什么?
1.本课程是化学的一个重要分支,是化学中的四大基础课的重要组成部分,是化学、应用化学、化工、轻工、材料、冶金、纺织、环境科学、医学、药学、食品、生物技术等类专业的化学基础课。
2.通过本课程的学习,掌握获取物质化学组成、含量、结构、状态信息的基本原理、基本理论、基本概念、基本知识、基本操作和基本技能,建立起认识物质的严格的“量”的概念,养成实事求是的科学态度和严谨的科学作风,提高分析、解决问题的能力,为相关专业核心课及其专业选修课打好基础。
怎么报名,怎么选课?
你需要先有爱课程网的账号,然后从爱课程网首页进入点击“中国大学MOOC”,搜索“分析化学”,就可以找到我们的课程图标。现在还没有开放课程内容,所以只能看到这一页。
开课后,你就可以利用学习页面进行分析化学相应知识点的学习。
特别提醒: 请在本课程学习的过程中始终以同一个账号(每次登陆前请确认)登陆学习。
怎样学习?
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