化学计量学课程教学大纲
定量化学分析教学大纲
化学分析教学大纲 专业代码：510111 课程代码：05103 总学时：96学时（其中实验实训40学时） 学 分：6学分 适用专业：12高职农产品质量检测专业
第一部分 大纲说明 一、课程的性质与任务 《化学分析》课程是高职高专院校农产品质量检测专业的一门主干专业课。是在学生学习了《基础化学》课程后开设的—门理论性和实践性都很强的课程。本课程主要学习定量化学分析方法及定量化学分离的基本理论和基本操作技能。本课程的主要任务是使学生掌握定量化学分析和定量化学分离的基本概念、基本理论、基本运算、基本操作技能，并培养严谨、求实的科学态度，为后续课程的学习打下良好的基础。初步具有查阅一般定量化学分析书刊、文献和表达分析检验结果的能力，为解决生产工艺、科学研究及开发新产品的有关分析检验问题打下良好基础，也为学习后续专业课程奠定必要的基础。 二、课程教学目标 （一）知识教学目标 1、了解一些基本概念。 2、掌握酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定的基本原理和基本方法。 3、学会计算被测物质的含量。 4、学会判断滴定终点。 （二）能力培养目标 1、通过实验学会使用分析天平。 2、初步掌握滴定管、移液管的使用方法。 3、熟练掌握标准溶液的配制和标定方法。 4、学会使用分光光度计。 5、掌握各种滴定方法的原理，学会计算被测物质的含量。 6、具备正确判断和表达分析结果的能力。 （三）素质培养目标 培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的德、智、体、美、全面发展的高等技术性专门人才。
第二部分 课程教学学时分配方案 课程总学时为96学时，其中理论教学56学时，实验40学时。教学内容安排和学时分配如下表。 教 学 内 容 理论讲授学时 实验学时 总学时 第一章 定量分析概论 8
40 96 第二章 滴定分析 12 第三章 酸碱滴定法 8
第四章 配位滴定法 6
第五章 氧化还原滴定法 8
第六章 沉淀滴定法 2
第七章 重量分析法 4
化学计量学
化学计量学
化学计量学是一门专门研究计量关系和系统设计的科学。
它涉及到多个学科领域，特别是化学、物理、数学和工程学，并且结合这些学科，提出适用于社会经济发展和实际行动的计量学理论和方法。
计量学定义了物体，特别是化学物质，与其他物体之间的大小、性质和其它特性的比较方法，并以此为基础构建计量标准，最终实现计量的精度和准确度。
它的主要目的是给出物质的定量关系，以及物质的作用及其在物理和化学反应过程中的作用，以及物质的形成、合成、分离和测定等相关问题。
另外，化学计量学还研究了一系列综合性问题，例如下列问题：
一、系统化的测量和模拟问题：综合应用测量学、计量学、模拟学等有关科学，对物质的混合、变化、分解、形成等现象进行综合的研究和分析，以期推动科学技术的发展。
二、计量系统的决策和控制：综合收集、分析、整理和计量的相关数据，建立定量分析系统，形成新的知识结构，并运用模拟方法对系统内部关系进行分析，从而研究和控制相关反应过程。
三、计量数据的提取、识别和处理：利用计算机处理技术，计算各种物质的组成、变化、测量和控制，同时利用计量的数据提取、识别和处理技术，对物质的性质和反应进行准确的描述和研究。
化学计量学是一门重要的科学，可以为各种科学技术提供有效的工具不仅可以实现科研，而且可以提供决策支持，增强科技发展的动力。
它可以帮助我们正确认识物质，是一种智慧，不仅可以增加我们
的科学知识，还可以为我们了解世界各个方面提供依据和指导。
第七章-化学计量学方法PPT课件
(2) 分析化学的任务已从单纯的数据提供上升到解
. 决实际问题。
3
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分析仪器的发展
自动化程度：手动、自动化、智能化
仪器结构：扫描型、干涉型、DAD检测型
提供的信息：点、线(1-D)、面(2-D) 多维多模数据
. 4
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复杂分析化学信号
▪ 复杂信号的特点： • 多组分信号重叠； • 非线性加和； • 各组分信号的强度存在较大差异； • 信号伴随着干扰，如噪声、基线漂移等。
. 2
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分析化学的发展
—高鸿，大学化学, 1999,14(4):4-7
第一阶段(20世纪初)—分析化学与物理化学结合的时代。 第二阶段(1940)—分析化学与物理学、电子学结合的时代。 第三阶段(1970)—分析科学时代。 (信息时代)
分析科学时代分析化学的特点
(1) 分析化学已经发展成一门以多学科为基础的综 合性科学；
Retention time (min)
. 6
5x104 4x104 3x104 2x104 1x104
0 38.4
4 1
2
5 6
3
38.5
38.6
38.7
38.8
38.9
Retention time (min)
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复杂信号举例(2)
——烟叶部分成分的GC-MS谱图
. 7
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复杂信号举例(3)
——烟草样品的近红外光谱
. 8
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复杂分析化学信号的解析方法
平滑、滤噪： ▪ 移动窗口平均 ▪ S-G平滑 ▪ 样条函数 ▪ 傅立叶变换
重叠信号解析： 基线扣除： 直接利用
化学计量学第六章
基于已知药物的毒性和耐受性数据，利用化学计量学模型对新的候 选药物进行预测，降低药物的潜在风险。
06 化学计量学的未来发展与 挑战
新技术与新方法的开发与应用
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术，开发更高效、准确的化学计量学 模型和方法，提高预测能力和应用范围。
高通量实验技术
加强国际间的学术交流与合作，引进 国外先进技术和经验，推动化学计量
学的国际合作与共同进步。
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解决复杂化学问题
化学计量学可以解决一些复杂的 化学问题，例如混合物分析、化 学反应动力学和热力学等，为化 学研究和工业生产提供有力支持。
促进跨学科交流和
应用
化学计量学的跨学科性质有助于 促进数学、统计学和计算机科学 等学科与化学的交流和应用，推 动相关领域的发展。
化学计量学的发展历程
早期发展
化学计量学早期的发展主要集中在化学分析和仪器分析方面，强调 测量方法的优化和误差控制。
数据质量控制与管理
建立完善的数据质量控制和管理体系，确保 数据的准确性和可靠性。
跨学科合作与人才培养
跨学科合作
加强化学计量学与其他学科领域的合 作，如生物学、物理学、医学等，拓
展化学计量学的应用领域。
人才培养
加强化学计量学领域的人才培养，提 高研究人员的理论和实践水平，促进
化学计量学的持续发展。
学术交流与合作
化学计量学第六章
目 录
• 化学计量学概述 • 化学计量学的基本原理 • 化学计量学在数据处理中的应用 • 化学计量学在化学分析中的应用 • 化学计量学在药物研发中的应用 • 化学计量学的未来发展与挑战
化学计量学3PPT课件
解卷积
原信号 去卷积信号
%T
84.7 80 70 60 50 40 30 20 10 0
-7.6 6221.7
6000
5800
解卷积
5600
5400
5200
cm-1
5000
4800
4600 4439.2
傅里叶变换
傅里叶变换(Fourier Transform)傅里 叶变换是时间(或空间)域函数f(t)与频率 域函数F(v)之间的数学关系。
§3.6 信号特征的选择、提取
方法： 偏差权重法 Fisher比率法 概率比例法 逐步判别法 模式识别法 线性变换与因子分析
特征选择
➢数学方法筛选待征变量的目的是寻求一 组数目少，但对分类有效的特征量。
➢Xi1,Xi2分别为第1类和第2类模式特征i的 均值，Vi1,Vi2分别为特征i的两类方差。 显然Fi越大，表明第i个特征在分类中贡 献越大。
通常检出限测量= μB+3σ,可靠性50%。
信噪比与检出限
信躁比S/N (Ratio of signal to noise)
Xd=XB + K * SB
统计量
( D=XA - XB )
当α＝0.05，nA＝6，nB＝6时， t ( nA + nB一2)＝t 0.05 (10)＝1.812 当
接受H1
P00
P11
P01
P10
假设H0：测得信号属于空白信号，判断被测组分A不存在。 假设H1：测得信号属于样品信号，判断被测组分A存在。
H0假设正确
H0假设错误
接受假设H0
确定结论: 是空白P00
拒绝假设H0 第 I 类错误P10
第 II 类错误P01
化学计量学基础PPT课件演示文档
925
131
957.4
149
1252.4
336
1249.9
334
MTI 390 214 416 298 402 312 446 396 156 472 334 230 432 322
X
472 542 1236 1228
0p 8.5774 7 8.4142 7.7071 8.5774 7.6547 8.3618 8.4142 6.0774 8.1987 7.4916 6.7845 8.4142 7.7071
143
429
231
21
35
求导
❖ 提高信号的分辨率，减少干扰。 ❖ 紫外-可见光谱分析中用到的导数分光光度分析; ❖ 近红外光谱分析中，常用2阶或1阶导数光谱进行定性定
量分析; ❖ 电化学分析中，有时利用对溶出伏安曲线求导来去除或
减少其它组分的干扰，提高被测组分的信噪比。 ❖ 有很多种类的分析仪器已经把求导作为一种固定的方法，
❖ 二十世纪七十年代以后，分析仪器、联用分析仪器的 发展，数据容量迅速增加。大量的数据的有用信息， 需要发掘方法。
❖ 九十年代以后逐渐走向成熟，应用日广。计算机、分 析仪器、其他学科发展；需求-生命科学、材料科学、 能源等。
化学计量学的典型应用
❖ 传统定性定量分析：多元分辨、多元校正 ❖ 仪器量测信号处理：数据处理方法、最优化方法 ❖ 模式识别：污染源识别、疾病诊断、中药识别、…； ❖ 试验设计： ❖ 分子设计和药物设计：新药发现及结构性能关系(QSAR)研
▪ 化学中的一门分支学科（分析化学） ▪ 多学科交叉的新学科
解决问题策略：分析化学利用计算机为手段， 利用数学和统计学方法实现数据的解析。
化学计量学发展
化学计量学
化学计量学姓名：***学号： ********* 专业：********评阅人：***1、化学计量学化学计量学是将数学和计算机科学应用于化学的一门新的交叉学科，是化学领域的一个重要分支。
它运用数学、统计学、计算机科学以及其他相关学科的理论与方法，优化化学测量过程，并从化学测量数据中最大限度地提取有用的化学信息。
化学计量学的研究对象：化学计量学的研究对象是有关化学量测的基础理论和方法学。
其内容涉及到统计学与统计方法、实验设计与优化、分析信号处理、多元校正、化学模式识别、定量构效关系(QSAR)、数据库及专家系统。
在我国的发展已经有20多年的历史，为化学各分支学科特别是分析化学、环境化学、药物化学、有机化学、化学工程等提供了不少解决问题的新思路、新途径和新方法。
化学计量学的任务：其任务是研究有关化学测量的理论与方法学，应用数学、统计学与信息理论、计算机科学的方法和手段，科学地设计化学实验，选择最优的测量方法，最有效地获取体系有用的特征数据，并通过解析测量数据最大限度地从中提取有关物质的定性、定量、形态、结构等信息。
2、化学计量学的方法常用的化学计量学方法有多元线性回归、主成分分析、偏最小二乘法、人工神经网络、遗传算法以及支持向量机算法等。
2.1、多元线性回归在传统二维构效关系研究中，多元线性回归(Multiple Linear Regression，MLR)是最为常见的统计方法。
一个分子可以用很多分子参数来表达，但在建立线性回归模型的时候，为了避免过拟合(over-fitting)，只能从这些物理化学参数中选择一部分参数来建立回归模型。
一般来讲，化合物的数目和所选取参数的数目比应大于n2(n表示选取的参数个数)，也有人提出应大于3~5(样本数目较大时显然不合适)，怎样选择合适的参数一直是定量构象关系研究中的一个难题。
而且对于线性回归来讲，当体系噪声较强或干扰严重时，有可能导致所得的模型失真。
2.2、主成分回归主成分回归(Principle Component Regression)方法首先采用主成分分析(Principle Component Analysis，PCA)方法选取重要的因子，然后采用常规的回归方法建立数学模型，从而实现对原来数据的降维处理。
定量化学分析教学大纲
定量化学分析实验教学大纲一、实践教学目的：在培养学生掌握实验的基本理论知识和基本操作技能的同时，努力培养学生的创新意识与创新能力二、实践教学任务：分析实验是化学类专业高职生的主要基础课之一，它既是一门独立的课程又需要与分析化学理论课密切配合。
1、学习、掌握定量化学分析实验的基本知识、基本操作、基本技能、典型的分析方法和实验数据处理方法。
2、确立“量”的概念、“误差”和“偏差”的概念及“有效数字”的概念，了解并能掌握影响分析结果的主要因素和关键环节，合理地选择实验条件和实验仪器，确保定量结果的可靠性。
3、加深对有关理论的理解并能灵活运用所学理论知识和实验知识指导实验设计及操作，提高分析解决实际问题的独立工作能力及统筹思维能力，培养创新意识和探究欲望。
4、培养严谨的科学作风和良好的实验素养。
三、实践教学能力培养要求：本课按照从易到难、循序渐进的原则安排实验教学进度，从基本操作练习入手，逐渐提高要求和加大训练力度。
大致通过以下三个环节完成本课的任务：基本操作练习---典型的定量分析实验---设计实验和综合实验。
通过随堂实验和集中实习两个方式来实现，其中随堂实验主要是基本操作和定量分析试验，集中实习主要是设计实验和综合性实验。
1、从实验获得感性认识，深入理解和应用《定量化学分析》等理论课中的概念、理论，并能灵活运用所学理论知识指导实验。
2、规范地掌握定量化学分析实验的基本操作与基本技能，包括：玻璃仪器的清洗，简单玻璃仪器的制作，加热和冷却方法，典型无机与有机化合物的分离、纯化方法，半微量实验操作方法，滴定分析法（含酸碱、配位、氧化还原及沉淀滴定）与重量分析法等。
3、具有仔细观察进而分析判断实验现象的能力，能正确诚实记录实验现象与结果；处理实验结果时具有逻辑推理、得出结论的能力；在分析实验结果的基础上，能正确地运用化学语言进行科学表达，独立撰写实验报告；具有解决实际化学问题的实验思维能力和动手能力。
4、能根据实验需要，通过查阅手册、工具书及其它信息源获取必要信息，能独立、正确地设计实验（包括选择实验方法、实验条件、仪器和试剂、产品质量鉴定等），独立撰写设计方案，具有一定的创新意识与创新能力。
化学计量学概论
第25页/共66页
3. 多元分辨方法解决复杂组分色谱重叠峰问题
• 渐进因子分析法(Evolving Factor Analysis, EFA) • 窗口因子分析法(Window Factor Analysis, WFA) • 直观推导式演进特征投影法(Heuristic Evolving Latent Projections, HELP) • 正交投影分辨法(Orthogonal Projection Resolution, OPR) • 子窗口因子分析法(Subwindow Factor Analysis, SFA)
第15页/共66页
•化学模式识别 (Chemical Pattern Recognition) • 计算机数字模拟法 (Computer Numerical Simulation) • 化学构效关系和分子设计 ( QSAR/QSPR) • 人工智能与化学专家系统 (Artificial Intelligent and Chemical Expert Systems)
第16页/共66页
•化学知识数据库 representation and computer-based searching of chemical databases •计算机辅助分子设计 computer-aided molecular design •化学软件中新方法、新算法 development of new computational methods or efficient algorithms for chemical software •生物制药化学中生物活性分析药物开发 biopharmaceutical chemistry including analyses of biological activity and other issues related to drug discovery.
化学课教学大纲
化学课教学大纲一、引言化学是一门研究物质组成、性质、结构、变化及其与能量的关系的科学，具有广泛的应用性。
为了更好地组织和指导中学化学教学，我们需要制定一份完善的化学课教学大纲，以确保学生获得高质量的教育。
二、教学目标1. 帮助学生掌握基本的化学概念和原理，加深对物质组成和性质的理解。
2. 培养学生观察、实验和推理的能力，培养科学思维。
3. 提高学生的实验操作能力和安全意识，培养实践能力。
4. 培养学生的团队合作能力和创新精神。
5. 培养学生对化学科学及其应用的兴趣，并激发学生参与科学研究的意愿。
三、教学内容1. 原子结构与元素周期表：讲解原子结构、元素周期表的构成和规律，以及元素周期表的应用。
2. 化学键与化合物：介绍离子键、共价键和金属键的形成，以及常见化合物的性质和应用。
3. 化学反应与化学方程式：引导学生了解化学反应的基本概念，学习如何编写和平衡化学方程式。
4. 物质的量与化学计量：学习摩尔概念及其应用，了解化学计量的基本原理。
5. 溶液与溶解度：教授溶液的定义、浓度计算和溶解度的影响因素，培养学生正确处理溶液的能力。
6. 反应速率与化学平衡：讲解反应速率和活化能的概念，以及化学平衡的条件和平衡常数的计算。
7. 氧化还原反应：介绍氧化还原反应的基本概念和电子转移的规律，以及常见氧化还原反应的应用。
8. 酸碱与溶液的酸碱性：教授酸碱的定义、性质和酸碱中和反应的计算，培养学生正确判断溶液酸碱性的能力。
9. 有机化学基础：介绍有机化学的基本概念，学习有机化合物的命名规则和结构特点。
10. 高分子化合物与材料：讲解高分子化合物的形成和应用，了解不同高分子材料的特点和用途。
11. 化学实验指导：为学生提供实验操作指南，培养实验操作技能，加强实践能力。
12. 化学应用探索：引导学生进行化学应用的探索和研究，培养学生的创新能力和科学精神。
四、教学方法1. 教师讲授：通过讲解、演示和解析例题，引导学生理解和掌握化学知识。
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分析化学专业硕士研究生课程
教学大纲
课程名称：化学计量学
课程编号：0703022X05
学分： 2
总学时： 40
开课学期：第2学期
考试方式：闭卷
课程类型：硕士研究生学位课
教学目的及要求:
化学计量学是化学量测的基础理论与方法学。深入研究化学计量学对分析化
学乃至化学的发展具有重要意义。要求学生了解化学计量学的发展历史，掌握基
础理论，熟悉基本方法。
课程的性质、目的和任务
化学计量学是化学的一个重要分支学科，是化学量测的基础理论与方法学。它应用数学与统计学方法，
借助计算机技术，设计或选择最优化学量测程序与试验方法，并通过解析化学量测数据、最大限度地获取
有关物质系统的化学信息及其他相关信息。《化学计量学》是在学完《无机化学》、《有机化学》、《物
理化学》、《高等数学》、《大学物理》和《计算机应用基础》等基础课程以及《分析化学》和《仪器分
析》等专业基础课程后开设的一门很重要的专业课程之一。
开设本课程的目的就是要激励学生掌握化学计量学的基础理论和基本技能，学会应用化学计量学方法
解决化学与化学工程中特别是分析化学领域中的实际问题。
本课程的基本任务是让学生了解化学计量学的基本内容、研究任务及发展情况，掌握化学试验设计与
优化方法、分析信号处理、基础校正理论、化学因子分析基础、化学模式识别等重要化学计量学方法的基
本原理、基本知识和研究实例；了解各种化学计量学方法的应用范围和前景；熟悉相关计算程序；掌握和
应用化学计量学方法的解决分析生产、科研和开发中实际问题的基本方法，使学生分析问题和解决问题的
能力有较大提高。
教学主要内容和基本要求
本课程是一门需要数学与统计学、计算机技术及化学与化学工程等多学科知识的一门交叉学科。对本
科生来说，要求不可过高。本课程只对化学计量学中的一些基本问题介绍给学生，使之对化学计量学有一
个最基本的了解，为进一步学习打下较好的基础。本课程主要讲授化学试验设计与优化、分析信号处理、
基础校正理论、化学因子分析基础、化学模式识别基础等重要内容。选择7个化学计量学基本实验。
通过理论教学和上机实验操作，要求学生：(1) 掌握基础化学计量学的基本知识和基本内容、研究任务及
其应用领域；(2) 系统掌握化学试验设计与优化、分析信号检测与处理、基础校正理论、化学因子分析基
础、化学模式识别基础的基本理论和应用条件；(3) 通过上机实验，掌握各种化学计量学方法的基本含义、
数据输入和输出方法，能对有关算法做出改进；(4) 结合化学计量学理论和上机实验及分析化学等各种化
学实践掌握化学计量学方法用于化学特别是分析化学领域的研究方法、应用步骤和应用条件及结果解释，
培养进行化学计量学研究，解决化学与分析化学实际问题和能力。
理论教学内容和基本要求
根据目前有关院校开设的《化学计量学》课程，结合我院较早开设该课程的实际情况与专业特色，拟
定本课程的理论教学内容和基本要求如下：
第一章 绪论
了解化学计量学的含义、基本内容、任务、发展简史及动态。
第二章 化学试验设计与优化
授课内容：
概论；析因试验设计方法；正交试验设计方法；均匀试验设计方法；单纯形优化与单纯形试验设计方法。
基本要求：
掌握试验设计的基本知识；了解各种试验设计方法的优缺点；熟练掌握二因素析因试验设计、均匀试验设
计、正交试验设计和单纯形试验设计的基本原理、算法和有关计算程序；能应用这些方法解决分析化学中
的有关实际问题。
第三章 分析信号处理
授课内容：
概述；分析信号的均值滤波；信号平滑与求导；曲线拟合；谱峰面积估计。
基本要求：
了解分析信号处理的基本知识；掌握曲线拟合、均值滤波的基本原理；熟练掌握Savitzky-Colay多项式平
滑与求导方法的基本原理、算法及其应用程序；熟练掌握化学实际中各种谱峰面积的估计方法、算法与相
关计算程序。
第四章 基础校正理论
授课内容：
校正理论中的基本概念与基本知识；多元校正方法；多元线性回归校正；卡尔曼滤波；K矩阵方法；P矩
阵方法；通用标准加入法；非线性校正的基本方法。
基本要求：
了解校正理论的现状与动态；掌握校正理论中的基本概念；掌握多元线性回归校正、K矩阵方法、P矩阵
方法、通用标准加入法的基本原理、方法和应用程序，能熟练应用这些方法解决分析化学中的多组分同时
测定问题；了解卡尔曼滤波用于多组分分析的基本特性与方法；了解非线性校正的基本方法。
第五章 化学因子分析基础
授课内容：
概论；分析体系分类；主成分分析；非线性迭代偏最小二乘法；主成分的确定方法；因子分析一般过程；
目标转换因子分析；目标矢量；主成分回归；偏最小二乘法。
基本要求：
了解分析体系分类；了解化学因子分析的基本过程、原理与方法；会应用因子分析结果并结合实验误差的
大小判别分析体系中存在的组分数；掌握主成分分析的基本原理、算法与实验程序；掌握并能应用主成分
回归方法的基本原理和算法分析解决分析化学中多组分分析问题；了解偏最小二乘回归的基本方法。
第六章 化学模式识别基础
授课内容：
概论；数据预处理技术；数据降维与显示；线性学习机；K最近邻法；聚类分析；SIMCA方法。
基本要求：
了解化学模式识别的基本知识和分类情况；掌握数据预处理的基本方法，了解各种预处理方法的适用条件；
了解样本相似性的距离量度方法；掌握线性学习机和K最近邻法的基本原理、算法，能应用它们解决化学
量测过程中的有关分类问题；了解聚类分析方法和SIMCA方法的基本原理和基本知识。
六、教材及主要参考书目
1、《基础化学计量学》，刘树深，易忠胜，科学出版社，1999年
2、《化学计量学导论》，俞汝勤，湖南教育出版社，1990
3、《化学计量学》，陆晓华，华中理工大学出版社，1997
4、《化学因子分析》，潘忠孝等，中国科技大学出版社，1992年
5、《化学计量学方法》，许禄，科学出版社，2005年
制订人：李 华 审定人：雷根虎