中国海洋大学本科生课程大纲
课程名称 | 仪器分析 Instrumental Analysis | 课程代码 | 074503101321 |
课程属性 | 专业知识 | 课时/学分 | 48/3 |
课程性质 | 必修 | 实践学时 | 2 |
责任教师 | 石金辉 | 课外学时 | 96 (48×2) |
一、 课程介绍
1.课程描述：
仪器分析是开展环境污染物环境行为、归宿、生态效应，污染生态环境修复、环境质量评价、环境管理、环境监测以及废弃物减量化、资源化、清洁生产等环境科学研究不可缺少的基础和技术手段。本课程针对低年级环境科学专业学生开设，课程内容包括气相色谱法、液相色谱法、电位分析法、伏安法和极谱法、库仑分析法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、质谱法等常用仪器分析方法。通过课程学习，要求学生掌握常用仪器分析方法的基本原理、实验技术和应用特点，初步具有应用这些方法解决相应问题的能力。
2.设计思路：
本课程是环境科学专业必修的学科基础课程，是分析环境样品的化学组成、含量、状态和进行环境科学研究与质量监控的重要技术手段。因此，在课程内容的安排上主要针对目前环境问题的研究常用到的仪器分析方法，教学内容相应地包括色谱分析法、电化学分析法、光谱分析法和质谱分析法四部分。教学重点从仪器分析方法的基础性、实用性和前沿性三个方面考虑。在色谱部分适当压缩了气相色谱分析内容，强化色谱基本理论和高效液相色谱法，并用适当篇幅介绍高效毛细管电泳法这一新的分离分析技术。在电化学分析部分突出实用性，删减经典电解法和经典极谱法的内容，重点讲解现代极谱方法。在光谱分析部分突出前沿性，削减了实际应用日趋减少的经典发射光谱的内容，增加电感耦合等离子体发射光谱内容。在教学内容上不仅考虑仪器分析发展的潮流，还注意密切联系生产、科研实际，并注重学生应用仪器分析技术解决实际问题能力的培养。48学时中包括46学时理论讲授和2学时的环境污染案例分析的设计答辩。
3. 课程与其他课程的关系：
先修课程：《无机及分析化学》；并行课程：《仪器分析实验》；后置课程：《环境监测》、《海水分析化学》。本课程是这两门学科专业课程的技术支撑课程。
二、课程目标
本课程的目标是培养学生运用各种现代仪器分析方法解决环境样品定性、定量分析问题的能力，为学生进行环境学科专业课程的学习打下良好的基础，也为学生日后从事环境科学及工程的研究和应用铺垫良好的理论和实验技能的基础。完成该课程的学习之后，学生应能：
（1）掌握各种现代仪器分析方法的原理，了解分析仪器的结构，掌握各种仪器分析方法的特点、应用范围及局限性；
（2）熟悉各种仪器的分析步骤和数据处理方法，初步具备应用仪器分析技术解决实际问题的能力。
三、学习要求
要完成所有的课程任务，学生必须：
（1）按时上课，认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和单元测试。本课程包含较多的随堂练习、讨论、测验等课堂活动，课堂表现和出勤率是成绩考核的组成部分。
（2）按时完成常规练习作业。这些作业要求学生按书面形式提交，只有按时提交作业，才能掌握课程所要求的内容。延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。
（3）完成教师布置的一定量的阅读文献和案例分析作业。这项作业要求以小组合作形式，利用互联网和图书馆资料自主查询有关文献资料，撰写案例分析报告并在课堂上做口头报告。
四、参考教材与主要参考书
1、选用教材：
《仪器分析》（第四版），编者：朱明华、胡坪；高等教育出版社；2008出版
2、主要参考书：
[1]赵藻藩等编，仪器分析，北京：高等教育出版社，1990
[2] 武汉大学主编，仪器分析（第一版），高等教育出版社，1995
[3]方惠群等编，仪器分析原理（第二版），南京大学出版社，2001
[4]吴谋成主编，仪器分析，北京：科学出版社，2003
[5]张寒琦等编，仪器分析，北京：高等教育出版社，2009。
五、进度安排
序号 | 专题 | 主题 | 计划 课时 | 主要内容概述 | 实验实践 内容 |
1 | 绪论 | 仪器分析的特点、内容、应用及发展趋势 | 1
| 仪器分析与化学分析的关系；各种仪器分析方法简介；仪器分析发展的三次变革；与化学分析相比较仪器分析的特点；对目标物选择合适的分析方法需考虑的几个方面问题。 | |
2 | 气相色谱分析 | 色谱法基本理论 | 5 | 色谱法概述；色谱分析的理论基础；色谱分离条件的选择；固定相及其选择 | 习题2.3, 2.4, 2.20, 2.21, 2.13, 2.25,2.26 |
气相色谱仪器及分析方法 | 4 | 气相色谱检测器；定性方法；定量分析 | 习题2.22, 2.23, 2.24, 2.27, 2.30, 2.32 | ||
毛细管柱气相色谱法 | 1 | 毛细管柱气相色谱法；气相色谱分析的特点及应用范围。 | 习题2.16,2.18 | ||
3
| 高效液相色谱分析 | 高效液相色谱法分离原理 | 3 | 高效液相色谱法的特点；影响色谱峰扩展及色谱分离的因素；高效液相色谱法的主要类型及其分离原理 | 习题3.2，3.3，3.4，3.5
|
液相色谱法固定相和流动相的选择及高效液相色谱仪 | 3 | 液相色谱法固定相；液相色谱法流动相；高效液相色谱仪；高效液相色谱分离类型的选择；高效液相色谱法应用实例 | 习题3.6, 3.8，3.9 | ||
毛细管电泳法 | 1 | 毛细管电泳法分离机理和特点 | 习题3.10 | ||
4
| 电位分析法 | 电位分析法原理 | 2 | 电分析化学法概要；电位分析法原理和pH的测定 | 习题4.9，4.10，4.11 |
电位分析法直接及间接应用 | 2 | 离子选择性电极；离子活度（浓度）的测定方法；影响测定的因素；电位滴定法 | 习题4.12，4.13 | ||
5
| 伏安分析法 | 极谱分析基本原理 | 2 | 极谱分析的基本原理；极谱定量分析；极谱定性分析原理；极谱分析的特点及存在的问题 | 习题5.1，5.3，5.5，5.13 |
现代极谱分析方法 | 3 | 单扫描极谱法；溶出伏安法；安培滴定法 | 习题5.10，5.11，5.12 | ||
6
| 库仑分析法
| 控制电位库仑分析法及库仑滴定 | 2 | 法拉第电解定律及库仑分析法概述；控制电位电解法；控制电位库仑分析法；恒电流库仑滴定；库仑滴定的特点及应用。 |
习题6.2，6.8 |
7
| 原子发射光谱法 | 原子发射光谱分析基本原理及仪器 | 2 | 光学分析法概要；原子发射光谱分析的基本原理；光谱分析仪器 | 习题7.2
|
原子发射光谱定性、定量分析方法 | 2 | 光谱定性分析；光谱定量分析；原子发射光谱分析的特点和应用 | 习题7.4，7.6，7.8 | ||
8 |
原子吸收光谱分析 | 原子吸收光谱分析基本原理及仪器 | 2 | 原子吸收光谱分析概述；原子吸收光谱分析基本原理；原子吸收分光光度计 | 习题8.2 |
原子吸收光谱的定量分析 | 2 | 原子吸收光谱法的干扰及其抑制；原子吸收光谱的定量分析；原子吸收光谱分析法的特点及其应用 | 习题8.4，8.7，8.12 | ||
9 | 紫外吸收光谱分析 | 紫外吸收光谱分析的基本原理及应用 | 2 | 分子吸收光谱；有机化合物的紫外吸收光谱；无机化合物的紫外及可见光吸收光谱；溶剂对紫外吸收光谱的影响；紫外及可见分光光度计；紫外吸收光谱的应用 | 习题9.7，9.8，9.9 |
10 | 红外吸收光谱分析 | 红外光谱分析基本原理及基团频率 | 3 | 红外吸收光谱分析概述；红外吸收的基本原理；红外光谱的基团频率；影响基团频率位移的因素 | 习题10.1，10.8 |
红外吸收光谱定性分析方法及测定技术 | 2 | 红外光谱的应用；红外光谱仪 | 习题10.9，10.10，10.11 | ||
11 | 质谱分析 | 质谱分析的基本原理及应用 | 2 | 质谱分析的基本原理；质谱仪的基本结构；常用离子源的特点；不同类型质量分析器的优缺点；离子的类型；质谱的应用及解析 | 习题12.1, 12.2 |
12 | 案例分析 | 环境污染案例分析 | 2 | 结合环境科学专业的特点和“仪器分析”课程的具体情况设计案例。学生以环保专家的身份对案例进行调查，并给出解决问题的工作方案 | 学生分小组利用5周课余时间查阅资料，撰写文字报告和课堂演讲报告，并在课堂上做口头报告 |
六、成绩评定
（一）考核方式A：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他
（二）成绩综合评分体系：
综合评价项目 | 得分 |
1.课堂讨论及平时表现 | 10 |
2.课后作业 | 10 |
3.阶段性考核 | 10 |
4.期末考试成绩 | 70 |
总计 | 100 |
附：作业和平时表现评分标准
1）作业的评分标准
作业的评分标准 | 得分 |
1.严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提出不同的解决问题方案。 | 90-100分 |
2.基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，解决问题的方案基本正确、基本合理。 | 70-80分 |
3.不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，解决问题的方案基本不正确、基本不合理。 | 40-60分 |
4.不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，不能制定正确和合理解决问题的方案。 | 0-30分 |
2）课堂讨论及平时表现评分标准
课堂讨论、平常表现评分标准 | 得分 |
1.资料的查阅、知识熟练运用，积极参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他同学合作、交流，共同解决问题。 | 90-100分 |
2.基本做到资料的查阅、知识的运用，能参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他其他同学合作、交流，共同解决问题。 | 70-80分 |
3.做到一些资料的查阅和知识的运用，参与讨论一般、不能阐明自己的观点和想法，与其他同学合作、交流，共同解决问题的能力态度一般。 | 40-60分 |
4.不能做到资料的查阅和知识的运用，不积极参与讨论，不能与其他同学合作、交流，共同解决问题。 | 0-30分 |
七、学术诚信
学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核
教学院长：院学术委员会签章：