分析化学前沿领域31页PPT

学等。
从外行人的眼里

远看“21世纪的分析化学”
流程工业（Process Industry）即化学合成和分
离工业，包括石油工业、化工原料、精细化工和 新医药产业、化学纤维、合成塑料、合成橡胶等 高分子产业、黑色和有色冶金、污水处理、废气 净化、气体分离、海水淡化等多个行业。我国流
程工业占全部制造业的比重是46.9%，制造业占全
从外行人的眼里

远看“21世纪的分析化学”
以前我认为化学的核心是合成化学，现在看来化
学的核心任务应该有二个：合成化学与广义的分 析化学（包括分子识别和序列测定、结构分析、 形貌分析、粒度分析和物质成像等）。分析化学 的地位已上升到前所未有的高度。

化学的主要应用领域也有二个：材料化学与生命 化学，此外还有环境化学和能源化学等。
四大平衡是利用四对对立物的反应：酸与碱、氧化剂与还原剂、
中心离子与配体、形成沉淀的软阴离子和软阳离子。第五对是抗
体和抗原，它们之间的反应有高度选择的专一性，并可与光相互
作用，已发展成为发光免疫分析。第六对是酶与底物。第七对是 为人体中的十余万种蛋白质各配两把钥匙，一把开，即激发蛋白 质的活性；另一把关，即抑制蛋白质的活性。第八对是生物分析 中的大量新试剂。
大专项提出来，其中有大量的分析化学问题要解
决。
从外行人的眼里

远看“21世纪的分析化学”
因此现代分析化学的内涵大大扩充了，早已不限
于元素的定性和定量分析，而是包括一级结构序
列的分析，高级结构的测定，形貌分析，手性分 析，构型、构象分析，单原子和单分子分析，物 质的成像等。

物理化学、理论化学、计算化学要为解决21世纪 化学的四大难题做出重要贡献。计算化学与分析 化学交叉的化学计量学非常重要，可以优化处理

四 纳米材料的理论基础、技术基础

1． 纳米材料的理论基础-认识突破
纳米材料的结构模型 电子能级的不连续性 - kubo理论 量子尺寸效应 小尺寸效应 表面效应 宏观量子隧道效应



纳米材料的结构模型

纳米固体可分为两种组元 晶粒组元 界面组元
界面的结构模型 Gleiter：类气态模型 Siegel：有序模型 多样结构- 有序、短程有序、 无序结构
图 6.7碳纳米管形形色色的潜在应用
•图 6.7碳纳米管形形色色的潜在应用

6、纳米技术实用化的预测 经过世界上众多科学家对纳米技术的探索，目 前，研究人员已经不仅能在实验室操纵原子，有 些纳米技术已在材料、微电子学、生物工程、医 学等等领域得到了应用。如果要问：开发纳米技 术到底需要多久？各国的科学家都曾经作过相关 的预测。 日本的研究人员认为，纳米技术的中期应用主 要是通过减小芯片尺寸来改进电子器件，设计新 药，“绿色”污染过滤，制造超敏感传感器等等。 而长期应用应是“智能化”的模拟反应材料，构 造采用“top down”直到原子层次、纳米点和自组 装的方法设计的“智能”材料。 日本国家科技政策研究所选择了14个领域，对 3000多个研究人员（日本和德国），采用Delphi 调查法，得到了与纳米技术有关的问卷结果。
1.信息磁记录材料 特异性能：(1) 尺寸小 (2) 单磁畴 (3) 矫顽力很高 优 点： (1) 提高信噪比 (2) 改善图像质量
图 6.2微电子-由从上到下到从下到上
图 6.3传统光刻芯片与纳米软刻蚀技术的对比

科学家利用纳米电子学，已研制出了单电子晶体 管；红、绿、蓝三基色可调谐的纳米发光二极管； 利用纳米丝、纳米棒制成的纳米探测器等纳米器 件。如日本的日立公司研制出了单电子晶体管， 一个电子就是一个多功能的器件。日本的单电子 研究覆盖了记忆、逻辑和基本特性，重点是制造 单电子记忆器件，日本的研究人员已成功制造出 能在室温下运行的单电子记忆器件。美国已研制 出了由激光驱动只有4纳米大的纳米开关。美国威 斯康星大学已研制出可容纳单电子的量子点，利 用量子点可制成体积小、耗能少的单电子器件， 在微电子和光电子领域将获得广泛地应用。

化学反应动力学的深入理解
化学反应动力学是研究化学反应速率和机理的学科，对于理解化学过程和 反应机制具有重要意义。
通过实验和理论手段，对化学反应动力学的深入理解可以帮助我们更好地 控制化学反应过程，实现高效、环保的化学品合成。
此外，对化学反应动力学的理解还有助于我们发现新的化学反应路径和机 理，为新材料的合成和药物设计提供新的思路和方法。
01
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此外，人工智能还可以帮助优化实验条件，提高实验 效率和成功率，减少实验时间和资源消耗。
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人工智能还可以用于设计新的化学反应和催化剂，通 过分析大量反应数据和分子结构信息，预测可能的反 应路径和产物。
量子化学的发展
量子化学是研究分子和材料的结构和 性质的理论化学分支，近年来取得了 重要进展。
预测模型
基于机器学习算法构建化学反应预测 模型，优化化TER 05
结论
化学前沿研究的挑战与机遇
挑战
随着科技的发展，化学研究领域面临诸多挑战，如新材料的合成、绿色化学的发 展、纳米技术的探索等。这些挑战需要研究者不断探索、创新，以解决实际问题 。
机遇
CHAPTER 04
未来化学前沿研究的展望
新材料与新能源的化学研究
新材料
新型纳米材料、二维材料、生物 相容材料等在能源、环保、医疗 等领域具有广泛应用前景。
新能源
利用化学原理开发高效、环保的 能源转化和存储技术，如燃料电 池、太阳能电池等。
复杂系统与软物质的化学研究
复杂系统
研究复杂化学体系的反应机理、动态 行为和调控机制，揭示其在生命科学 、药物合成等领域的作用机制。
化学前沿最新研究动态 (课件ppt)
CONTENTS 目录
• 引言 • 当前化学前沿研究的主要领域 • 化学前沿研究的最新进展 • 未来化学前沿研究的展望 • 结论

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合成天然产物
研究反应实质 和反应方向
有机化学
研究有机物的 结构、性质、应用
设计和合成 需要的物质
应用在其 他领域
认识天然有机物
有机化学的应用
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2 有机化学的发展史
2.1 17~19世纪
பைடு நூலகம்
无意识、 经验性 利用有 机化合 物
大量提 取有机 化合物
提出有 机化学 和有机 化合物 概念
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3.2 有机化学的新挑战与发展方向
1）利用计算机设计重要的目标分子以 及合成它们的有效途径。
2）发明更轻、更耐用、价格更低廉和 可循环利用的材料。
3）认识酶具有高效活性的原因，设计可与最好的 酶相媲美的， 并利用它们合成及生产重要的材料。
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4）合成一些像肌肉等生理体系一 样具有刺激响应性的材料。
年暑期实践课培训
有机化学发展前沿与新挑战
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目录
什么是化学 有机化学的发展史 有机化学的发展方向
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1 什么是化学
变化规律与应用 性质
物质的组成、结构 实验
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3
分析
物化
高分 子
碳化合物的化学， 是研究有机化合 物的组成、结构、 性质、制备方法 与应用的科学。
有机
无机
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B12的合成：经过11年， 1976年通过90多步反应， 100多名世界上著名化学家参与合成成功。
维生素B12结构式
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3. 21世纪有机化学的挑战与发展方向
3.1 近5年诺贝尔化学奖简介

详细描述
新能源材料化学主要研究高效、环保的能源转化和存储材料，如太阳能电池、燃料电池和锂离子电池等。该领域的研究目标是开发具有高能量转化效率和长寿命的新型能源材料，以解决传统能源带来的环境问题。
生物医用化学是化学与生物学、医学等学科交叉的前沿领域，主要涉及药物设计与合成、生物成像技术和生物医用材料的研发。
量子计算利用量子力学的原理进行计算，在处理复杂问题时具有超强的计算能力。
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冷冻电镜技术是一种高分辨率的成像技术，可以观察生物和化学分子在自然状态下的结构和行为。
通过冷冻电镜技术，科学家可以观察到分子间的相互作用和化学反应过程，为理解化学反应机制提供了新的视角。
冷冻电镜技术还可以用于药物设计和材料科学等领域，为新药开发和材料性能优化提供了有力支持。
通过机器学习算法，人工智能可以快速筛选出高活性的分子或催化剂，大大缩短了实验的时间和成本。
人工智能还可以帮助科学家理解复杂的化学反应机制，提供更深入的化学知识。
在化学领域，量子计算被用于模拟分子的电子结构和化学反应过程，预测分子的性质和行为。
随着量子计算技术的发展，未来将有可能实现更精确的化学模拟和预测，推动化学研究的进步。
《化学前沿研究动态》ppt课件
CATALOGUE
目录
化学前沿研究概述化学前沿研究的核心领域化学前沿研究的最新进展化学前沿研究的挑战与展望结论
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化学前沿研究概述
总结词
化学前沿研究是指针对当前化学领域中具有挑战性和创新性的问题，采用最新理论和技术手段进行深入研究的过程。其特点包括高度的创新性、跨学科性、高风险性和高回报性。
详细描述
化学前沿研究通常涉及对化学领域中深层次、根本性问题的探索，这些问题往往具有很高的挑战性和难度。研究者需要具备创新思维和跨学科知识，采用最新的理论和技术手段，探索新的化学反应机理、发现新的化合物或材料，为人类社会的发展提供新的解决方案。由于这种研究的难度和风险较高，但成功后可能带来巨大的科学价值和实用价值，因此，化学前沿研述

定分析。
配位指示剂的选择
根据配位反应的稳定性选择合适的 指示剂，如EDTA、铬黑T等。
配位滴定法的应用
适用于金属离子含量的测定，如钙 、镁等。
沉淀滴定法
沉淀滴定法的原理
利用沉淀反应中生成难溶化合物 的原理进行滴定分析。
沉淀指示剂的选择
根据沉淀反应的溶解度选择合适 的指示剂，如银量法中的铬酸钾
指示剂等。
沉淀滴定法的应用
适用于某些特定离子或化合物的 含量测定，如氯离子、硫酸根离
子等。
04 重量分析法
重量分析法概述
定义
通过测量物质的质量变化来确定待测组分的含量 。
原理
根据化学反应中物质质量守恒定律，通过测量反 应前后物质质量差来计算待测组分的含量。
分类
直接法、间接法、差减法。
挥发法
定义
利用待测组分在特定条件下具有挥发性，通过加热等方法使其挥 发并测量挥发前后质量差来计算含量。
数据处理的方法
有效数字运分析方法的建立与评价
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分析方法的建立
明确分析目的、选择分析方法、制定分析步骤等 。
分析方法的评价
准确度、精密度、灵敏度、特异性等指标。
3
分析方法的应用范围
适用于不同领域和不同类型的样品分析。
03 滴定分析法
分析化学ppt课件
目录
• 分析化学概述 • 分析化学基本原理 • 滴定分析法 • 重量分析法 • 光谱分析法 • 色谱分析法 • 分析化学在各领域的应用
01 分析化学概述
分析化学的定义与任务
定义
分析化学是研究物质的组成、结 构、含量和形态等化学信息的分 析方法及理论的一门科学。
任务
分析化学的主要任务是鉴定物质 的化学组成、测定有关组分的含 量以及表征物质的化学结构和存 在形态等。

② 采用无毒、无害的试剂
③把一些无试剂的新技术如超声、微波,应用 到分析过程中如超声萃取法、微波消解法微 波萃取法
④可以采用毒性较小的试剂代替原有毒性较 大的试剂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
结语
现在,分析化学的研究方向基本上是往仪 器分析.主要是整合新技术,新方法.
随着人们环境意识的增强,绿色化学也将
日益受人关注.
充分利用数理统计理论和化学计量学,优化采 样点的数目,采取合理的实验方案,减少样品的 数目,从而减少分析测量的次数和化学试剂的 用量,达到减少有害物质的使用和产生的目的;
③利用试剂固定化技术,使那些非消耗性或微 消耗性试剂能够重复多次试用
2.取消有害物质的使用和产生
①采用物理测试技术,如X 射线荧光法(XRF) [18 ]能够原位采样和收集数据,从样品收集、 准备,到分析测试的各个阶段,不需要任何溶剂, 几乎没有使用和产生有害物质
2.核心问题 ①选择绿色的起始原料和试剂 ②选择绿色的溶剂、反映条件和催化剂 ③ 设计绿色的产品、目标分子和安全化学品
发展绿色分析化学主要集中在减少和取消 有害物质的使用和产生
1.减少有害物质的使用和产生 ① 分析系统微型化,使得试剂和载流耗量大
大减少 ② 对于那些需测试大量样品的系统分析,应
2. 据统计,在化学分析的过程中所使用和产 生的化学试剂废弃物中,易燃和腐蚀性物质占 55 % ,有毒物质占42 % ,其余3 %为具有反应 活性的物质
3. 分析化学本身活动也能对环境造成污染而 且分析工作者的安全问题也应值得人们的重 视
1.绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原 料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的
分析化学的的前沿及 示例
化学五班 03081147 林成钢

环境污染物的分析方法
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环境污染物的分类与特点
根据污染物的性质、来源和危害程度进行分类， 如有机污染物、无机污染物、放射性污染物等。
分析方法的选择原则
根据污染物的种类、浓度范围、样品基质等因素 ，选择合适的分析方法，确保分析结果的准确性 和可靠性。
常用分析方法介绍
包括光谱分析、色谱分析、质谱分析、电化学分 析等，以及这些方法在环境污染物分析中的应用 实例。
在线监测与实时分析
许多应用场景需要在线监测和实时分析结果，对分析化学的响应速度 和准确性提出了更高要求。
分析化学的未来发展方向
单细胞分析
单细胞分析能够揭示细胞间的异质性，为精准医疗和个性 化治疗提供重要依据。
无损分析和原位分析
无损分析和原位分析能够在不破坏样品的情况下获取分析 结果，对于文物保护、艺术品鉴定等领域具有重要意义。
以摩尔为单位计量物质的量，是国际 单位制中的基本单位。
物质的量浓度与质量浓度
物质的量浓度是单位体积溶液中所含 溶质B的物质的量，质量浓度则是单 位体积溶液中所含溶质B的质量。
摩尔质量与摩尔体积
摩尔质量是单位物质的量的质量，摩 尔体积是单位物溶液配制计算 、化学分析计算等，是分析化学的基 础。
有机化合物的合成与反应
合成方法
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基本合成法、逆合成分析法、组合合成法等
反应类型
02
亲核反应、亲电反应、自由基反应等
反应条件
03
温度、压力、催化剂等
有机化合物的分析方法
分离方法
蒸馏、萃取、色谱法等
鉴定方法
红外光谱、核磁共振谱、质谱等
定量分析方法
重量分析法、滴定分析法等
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北京2012年普通高等学校招生统一考试化学试题
28. (17分) 优良的有机溶剂对孟烷、耐热型特种高分子功能材料PMnMA的合成
路线如下:
己知芳香化合物苯环上的氢原子可被卤代烷中的烷基取代。
(1)-(3)题略
(4) G的核磁共振氢谱有3种峰，其峰面积之比为3:2:1。G与NaHCO3
2012年新课标高考理科综合化学试题
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2012年新课标高考理科综合化学试题
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江苏省2012年普通高等学校招生统一考试化学试题
15. 有c(CH3COOH)+c(CH3COO－)= 0. 1 mol·L-1的一组醋酸、醋酸钠混合溶液， 溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO－)与pH 的关系如图7 所示。下列有关溶液 中离子浓度关系的叙述正确的是
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Related Nobel Prize
2002年诺贝尔化学奖: 库尔特.维特里希 Kurt·W thrich 瑞士科学家 NMR测定溶液中生物大分子三维结构
约翰·芬恩
田中耕一
发明对生物大分子进行确认和结构 分析的质谱分析法
发明对生物大分子的质谱分析法
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Related Nobel Prize
因是____________。 （2）试剂I的化学式为_________，①中发生反应的离子方程式为
_________________。 （3）试剂Ⅱ的化学式为______________，②中加入试剂Ⅱ的目的是
__________________； （4）试剂Ⅲ的名称是______，③中发生反应的离子方程式为
及盐类水解的应用 （7）了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。了解常见

化学学科的中心地位
• 化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。
• 世界是由物质组成的，化学则是人类用以认识和改造物质世 界的主要方法和手段之一，它的成就是社会文明的重要标志。
• 化学是包括生命科学、材料科学、能源科学、环境科学、化 学工程与工艺等在内的其他科学分支的重要科学基础和基础 组成部分，当代科学技术领域的重大成就无不直接或者间接 依赖于化学的发展。 • 化学是满足人类社会需要的中心科学。
• 分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在线化、实 时化(real time)、原位化(in situ)，在体化(in vivo)、智能化信息化，高灵敏化，高选择性化，单原 子化和单分子化
• 单分子光谱、单分子检测，搬运和调控的技术受到重视
• 分离和分析方法的连用，合成和分离方法的连用，合成、
美国化学家的专业分布
分析化学发展的趋势
•进一步提高分析化学方法的灵敏度研究解决复杂体 系 的分离、富集及提高方法的选择性扩展获得时空多维信 息方法的研究
•开展形态 分析、表面分析及微环境分析生物大分子及 生物活性物质的表征与测定 •非破坏性 检测、遥测及过程分析用于分析检测新原理 的提出及新型分析仪器的研究本学科
我国近期分析化学学科发展方向
微型化芯片化仿生化在线化实时化realtime原位化insitu在体化invivo智能化信息化高灵敏化高选择性化单原子化和单分子化?单分子光谱单分子检测搬运和调控的技术受到重视?分离和分析方法的连用合成和分离方法的连用合成分离和分析方法的三连用美国化学家的专业分布analysisorganicpolymerenviromentphysicalbiologicalmedical分析化学的发展新的变革?由于生命科学环境科学新材料等科学发展的要求和生物技术信息科学计算机技术的引入使分析化学进入了一个新的境界?如分析研究对象越来越多地选择了dna蛋白质如分析研究对象越来越多地选择了手性药物和环境毒物等生命活性相关物质?分析研究体系由简单体系转向复杂体系?分析研究层次已进入单细胞单分子水平和立体构象?分析研究区间已由主体延伸至表面微区及形态?分析研究方法除发展各类仪器分析手段外开始较多地研究酶和免疫学等生物化学方法蛋白质生命科学向分析化学家提出的课题?多肽核酸蛋白多糖寡糖等生物大分子分析包括含量组成结构状态等?生物药物分析基因药物质量控制?生物药物分析基因药物质量控制药物体内分布药物体内分布药物代谢过程药物代谢形态药物药效等?超微量超痕量生物活性物质分析单细胞内神经传递物质单细胞内物质等达到1015g?在线临床分析和生物过程控制分析分析化学发展的趋势?进一步提高分析化学方法的灵敏度研究解决复杂体系的分离富集及提高方法的选择性扩展获得时空多维信息方法的研究息方法的研究?开展形态分析表面分析及微环境分析生物大分子及生物活性物质的表征与测定?非破坏性检测遥测及过程分析用于分析检测新原理的提出及新型分析仪器的研究本学科我国近期分析化学学科发展方向?高选择性的简便准确灵敏的分子识别方法?痕量活性物质的在体原位实时分析