第1-2课时 《化学基本技能实训》课程概述

内容提要：

1、《化学基本技能实训》课程性质、作用和任务

2、分析化学的发展与社会责任

3、分析化学的分类与应用

4、《化学基本技能实训》课程的学习方法

 

1.1《化学基本技能实训》课程性质、任务和作用

1、课程性质

《化学基本技能实训》课程，实质上是分析化学的操作实训课，主要讲授分析化学的分析方法和分析操作技能。

2、课程定义

分析化学是研究物质的化学组成、结构和分析方法的一门学科。它是工农业生产、国防、医学、日常生活、科学研究等方面的重要“眼睛”。

它所要解决的问题是物质中含有哪些组分,各个组分的含量是多少,以及这些组分是以怎样的状态构成物质的。要解决这些问题,就要依据反映物质运动、变化的理论,创建有关的实验技术,研制仪器设备,制订分析方法,因此分析化学是化学研究中最基础、最根本的领域之一。

人们通过化学分析来了解物质的组成，测定组分的含量，借以了解生产的产品是否质量合格，指标是否达标，理化指标是否正常。

3、课程任务

分析化学所要解决的问题是物质中含有哪些组分,各个组分的含量是多少,以及这些组分是以怎样的状态构成物质的。要解决这些问题,就要依据反映物质运动、变化的理论,创建有关的实验技术,研制仪器设备,制订分析方法,因此分析化学是化学研究中最基础、最根本的领域之一。

分析化学的任务是鉴定物质的化学组成 (元素、离子、官能团或化合物)、测定物质有关组分的含量、确定物质的结构 (化学结构、晶体结构、空间分布)和存在形态 (价 态、配位态、结晶态)及物质性质之间的关系等。分析方法主要是结构分析、形态分析、定性分析和定量分析。

 4、课程作用

人类赖以生存的环境 (大气、水质和土壤)需要监测;对三废 (废气、废液、废渣) 需要治理,并加以综合利用;工业生产中工艺条件的选择、生产过程的质量控制是保证产 品质量的关键;对食品的营养价值、农药残留和污染状况的了解,是攸关人们生活和生存 的大事;在人类与疾病的斗争中,临床诊断、病理研究、药物筛选,以至进一步研究基因 缺陷;登陆月球后的岩样分析,火星、土星的临近探测……所有这些人类活动的每一步都离不开分析化学。

 20世纪90年代以来,世界上几个科技强国纷纷把人类基因组研究列为国家重大研究 项目,这将对人类的生命和生存产生重要而深远的影响,其中作为基础研究的大规模脱氧核糖核酸 (DNA)测序、定位工作,近年来取得很大进展,并于2000年提前完成“人类基因组工作草图”的绘制,这在很大程度上得益于分析化学中阵列毛细管电泳技术的突 破。总之,在化学学科本身的发展上,以及相当广泛的学科门类的研究领域中,分析化学都起着显著的作用。

分析化学是高校化学、应用化学、材料科学、生命科学、环境科学、医学、农学、地质学等专业的重要基础课。通过本课程的学习和实验基本技能的训练,还能培养学生严格、认真和实事求是的科学态度,观察实验现象、分析和判断问题的能力,精密、细致地进行 科学实验的技能,使学生具有科学技术工作者应具备的素质。为此在教学中应注意理论联系实际,引导学生深入理解所学的理论知识,培养分析问题和解决问题的能力,为他们学习后继课程和以后投身祖国的社会主义建设打下良好的基础。

分析化学在国民经济各部门、国防、科研、教育、社会和人类的可持续发展等各个方面都起着重要的作用。

1.2 分析化学的发展和应用

分析化学是在几个世纪前从化学分析逐步发展起来的,特别是近几十年科学技术的突飞猛进,促进了分析化学的迅猛发展。具体说经历了三次巨大的变革。

一、分析化学发展简史

分析化学有着悠久的历史,在科学发展史上,它对元素的发现、相对原子质量的测定、元素周期律的建立、质量守恒定律、定比定律,以及矿产资源的勘测等都做出重要贡献。

一般认为,分析化学学科的发展经历了三次巨大的变革。第一次在20世纪初,物理 化学溶液理论的发展,为分析化学提供了理论基础,使分析化学由一门技术发展为一门科学。第二次变革发生在20世纪中叶,物理学和电子学的发展,促使各种仪器分析方法的 产生和成长,改变了经典分析化学以化学分析为主的局面。20世纪70年代以来,随着计算机科学、生命科学、环境科学、新材料科学等发展的需要,基础理论及测试手段日趋完 备,促使分析化学进入第三次变革时期。随着生产的发展、科技的进步和人类探索领域的不断延伸,给分析化学提出了越来越多的新课题,除了传统的工农业生产和经济部门提出的任务外,许多边缘科学如环境科学、生命科学、材料科学、宇航和宇宙科学等都提出大量更为复杂的课题,而且要求也更高:不仅要测知物质的成分,还需了解其价态、状态和结构。

生物学、信息科学、计算机技术、激光、纳米技术、光导纤维、功能材料、等离子体、化学计量学等新技术、新材料和新方法同分析化学相结合,更促进了分析化学的进一 步发展,因此分析化学已不再是单纯提供信息的科学,它已经发展成一门以多学科为基础的综合性科学,而分析化学工作者也应成为新课题的决策者和解决问题的参与者。近年来我国在毛细管电泳、生物传感器、化学计量学、流动注射分析及分子发光光谱分析等许多方面研究都取得了长足的进展。

今后,分析化学将主要在生物、医学、环境、能源、材料、安全等前沿领域,继续沿高灵敏度、高选择性、准确、快速、简便、经济、分析仪器自动化、数字化、计算机化和信息化的纵深方向发展,以解决更多、更新、更复杂的课题。在不断发展变化的大千世界中,分析化学将进一步发挥重要作用。

二、分析化学应用

在国务院学位委员会办公室与教育部研究生办公室合编的《学科专业简介》中指出, “分析化学”不仅给各个科学领域和生产部门提供新的检测方法,为经济、国防建设及生活的众多领域服务,而且影响着社会财富的创造、人类生存和政策决策等重大社会问题的解决,其发展是衡量国家科学技术水平的重要标志”。分析化学家一直都在致力于采用最新的科学技术成果,研究最好的分析方法,研制最新型的分析仪器,以解决社会生活、科学研究和工农业生产提出的分析难题。可以说当代科学领域的四大理论以及人类社会面临的五大危机的问题的解决,都与分析化学密切相关。但想要全面地叙述分析化学在各个领域的作用显然是十分困难的事情。

1、分析化学在工农业生产中的贡献

分析化学在工业生产中的重要性主要表现在原料、产品的质量检验和工艺流程控制。市场的竞争就是产品质量的竞争。生产过程质量控制分析是保证产品质量的关键。作为国家经济命脉的石油和石油中碳氢化合物的类型、卟啉等复杂的化合物、石油中的金属以及 添加剂的测定,对石油基地建设和石油资源的综合利用,都具有极为重要的作用。在进出口贸易中,表明商品分析检验结果的 “商检证书”,就是一张入关的通行证。分析检测也 是商品进出口贸易的“仲裁者”。当有必要采取起诉、没收、禁运或者法律手段时,必须有分析结果作为依据。在农业方面,除农产品质量检验涉及蛋白质、糖类、脂肪、维生素、纤维素、酶及各种农药残留和有害元素分析外,农业用水及土壤分析对指导农业生产也十分重要,这是众所周知的。

2. 分析化学是科学技术的眼睛

分析化学给人们提供有关物质的表面、内层、微区甚至动态的组成和结构信息,是科学探索发现的基础。科学实验是理论的标准,而科学实验必然进行一系列精密准确的分析工作,这就需要科学的分析测试体系来保障。目前,分析化学家研制了基于激光、红外光和 X射线荧光分析的各种遥测仪器。

3. 分析化学是人民健康的技术保障

民以食为天,水是生命之源。今天,人们产生了新的困惑:我们该吃什么,喝什么? 食品和水的安全谁来为我们把关?先说水,由于水污染日益严重,人们渴望喝上安全水的心理促成了水市场的大发展。近年来推出了纯净水、矿泉水、太空水、磁化水等瓶装水。试问,这些水安全吗? 它们就是人们盼望的 “健康水”吗? 再说食品安全问题,一是食品 本身的营养价值和质量;二是食品在加工、运输、储存、销售过程中的污染问题。目前, 国内外饲料中违禁滥用激素、抗生素的现象十分严重,人食后出现肌肉震颤、头疼、恶心等症状,还会加重心脏病、高血压等病情。人们翘首以盼 “食品卫生法”等有关法规的保 护,而这些法规的贯彻执行的事实依据是准确、可靠的分析测试结果。

4. 分析化学是防伪打假的有力武器

这里说的假,一是假冒伪劣产品,人们最恨的是假药;二是伪科学。我国为贯彻“产品 质量法”曾经举办过多次 “质量万里行”活动。分析化学是揭穿伪科学的最高裁判。

5. 分析化学是打击犯罪、侦破未知的科学

毒物和毒品分析,是与药理学、法医学密切相关的研究分离、鉴定毒物及毒品的科学,其任务就是为侦查、审判毒杀、吸毒、贩毒案件提供破案线索和科学证据,并为中毒事件及临床抢救提供依据。

当前,分析化学应用研究的重点领域正在向医学、药物、生物工程等生命科学领域转移。“药品与食品安全工程”,疾病的预防、诊断和治疗,反恐斗争等向分析化学提出了越 来越多的难题,这就要求分析化学家不断创新,充分采用各种高新技术发展各种新方法和新仪器,以便实现在体、原位、实时、非侵入的方法进行检测,迎接分析化学面临的挑战。

1.3《化学基本技能实训》课程的学习方法

分析化学是一门以实验为基础的应用型学科,除了刻苦认真之外,要重视实验和技能训练,通过实验来学习基本理论、基本知识和基本技能,能动地把“三基”与社会、职业、生活有机地联系起来,做到“学以致用”。

分析化学是化学系的基础课程之一,同时也是化工、制药、冶金、材料、环境、生物、食品等相关专业的重要基础课,它是研究物质化学组成的表征和测量的科学,目前已经发展成为一门以多学科为基础的综合性科学,涉及化学、物理、数学、生物、电子技术和计算机等众多学科,内容非常广泛,故学之不易。为此,需掌握各类方法的基本理论、基本概念、基本计算方法及结果的计算与正确表达,同时牢固掌握各种实验技能,规范化各种操作;牢固树立“量”和“定量”的概念,还要学会查阅文献和资料,从中掌握所需信息。现在网络也非常发达,上面有很多资源,可充分利用。

分析化学前后内容关联紧密,各章节的理解具有可借鉴性,在学习过程中会有先难后易的规律。内容的连贯性使问题积累成为学习分析化学最致命的障碍之一,如果前面章节的问题得不到相当程度的解决,后面章节的内容学习必定会受到影响,因此要注意掌握以下分析方法。

①   做好预习、听讲、复习、做作业等环节。分析化学课程内容多,体系庞大,授课工作量大。授课时教师只能持续以很快的节奏进行讲授,学生在课堂上一旦注意力转移,就很难再跟上老师的思路,造成理解上困难,因此要确保在课堂上有充足的精力和积极灵活的思维,要多做习题。尽量多做习题是学好分析化学的前提,做习题重在理解掌握解题思路。

② 要抓住重点。学习分析化学,特别是滴定分析,最重要的就是一条线:滴定条件—化学计量比—指示剂—指示剂的变色范围—滴定终点的显示(指示剂变色或者电位突跃)—滴定计算,只要掌握好这一过程,一般情况下分析化学就能学得不错。

《化学基本技能实训》课程学习方法总结如下：

（1）、做好课前预习，提前预习本堂课要学习的内容。

（2）、按学院规定上课时间，提前5分钟到教室或实验室，登录学习通网，准备签到。

（3）、待老师发放签到任务后，抓紧时间签到，一般签到的期限为1~2分钟，过期不补视为迟到、旷课。

（4）、按老师要求打开本堂课的在线学习内容，仔细阅读学习10~15分钟，然后，自己的学习笔记中概括学习内容的知识点和知识层次，理顺知识结构。

（5）、按老师的要求，在规定的时间段，完成老师布置分发的课堂作业，并查看自己所得的分值。

（6）、在课堂讨论时，及时提出自己的疑问，让老师答疑，帮助你完成学习任务。

（7）、课后注意及时整理学习笔记，梳理知识结构。

（8）、希望同学们养成一个良好的学习习惯，早起早睡，有规律作息，作息时间按学院规定作息时间运作。