課程名稱 |
分析化學一 Analytical Chemistry (Ⅰ) |
開課學期 |
107-1 |
授課對象 |
理學院 化學系 |
授課教師 |
張哲政 |
課號 |
Chem2007 |
課程識別碼 |
203 21210 |
班次 |
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學分 |
3.0 |
全/半年 |
半年 |
必/選修 |
必帶 |
上課時間 |
星期一3,4(10:20~12:10)星期四2(9:10~10:00) |
上課地點 |
博雅102博雅102 |
備註 |
初選不開放。本課程中文授課,使用英文教科書。化學系以外學生需經授課教師同意。詳化學系選課須知。先修:普化。 限學士班二年級以上 且 限本系所學生(含輔系、雙修生) 總人數上限:80人 |
Ceiba 課程網頁 |
http://ceiba.ntu.edu.tw/1071Chem2007_ACIC |
課程簡介影片 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
課程大綱
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為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
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課程概述 |
概述: 講授討論有關分析化學之理論背景、分析方法的設計和操作原理,及其應用、優點和限制
課程以演講/討論的方式呈現,課程內容包括:
I. Nature and Tools of Analytical Chemistry
A) Analytical concepts and process分析流程 Chap 1
B) Laboratory tools and techniques實驗操作Chap 2
II. Analytical Measurement分析量測 Chap 2
A) SI units國際單位制
B) Solution concentrations溶液濃度
C) Reacting unit反應單位體
III. Data Handling數據處理
A) Accuracy and precision準確度和精密度 5A-2, 5A-3
B) Significant figure有效數字 6D
a) Error propagation誤差擴展 6C
C) Type of errors誤差類型 5A-4, 5B all
D) Runs test
E) Outlier test離群值檢定 7D
a) Q test b) R test
c) Tn test
F) Data distribution數據分布
a) Measures of central tendency集中趨勢量數 5A-1
b) Measures of variability變異性量數5A-2,5A-3,6B
c) Gaussian distribution高斯分布 6A, 6B
d) Confidence interval信賴區間 7A
e) Confidence level信賴度
f) Quality Control品質管制 8E-3
g) Quality Assurance品質保證 8E-3
G.) Comparing data sets數據比對
a) Hypothesis test假設檢定 7B-1
i) Type I error第一類型誤差 7B-3
ii) Type II error第二類型誤差 7B-3
b) t test 7B-1, 7B-2
i) Paired t test 成對t檢定
ii) One-tailed vs. two-tailed test單側與雙側檢定
c) Detection limit偵測極限
i) Calibration sensitivity校準靈敏度 8E-1
ii) Analytical sensitivity分析靈敏度 8E-1
d) Limit of quantitation定量極限 8E-2
e) F test 7B-4
H) Correlating data sets數據相關性
a) ANOVA變異數分析 7C
b) Least squares method最小平方法 8D-2
c) Calibration校準 8D
i) Standard addition method標準添加法8D-2,8D-3
ii) Internal standard method內標準法 8D-3
d) Correlation coefficient相關係數 8D-2
e) Coefficient of Determination判定係數 8D-2
I) Statistics of sampling取樣統計
a) Reliability of Analysis分析可靠性 8A, 8B-2
b) Type of constituents成分類型 8B-1
c) Sampling取樣 8B
IV. Stoichiometry & Equilibrium計量與平衡Chap.9-11
A) Chemical reactions and equilibria化學反應和其平衡
B) Fraction of dissociation解離分數
C) Calculation of pH pH值的計算
D) Buffer solution緩衝溶液
E) Electrolyte effect電解質效應
F) Chemical activity化學活性
a) Activity coefficient活性係數
b) Debye-Hückel equation德拜-尤格爾方程式
G) Simultaneous equilibria多重化學反應
a) Common ion effect共同離子效應
b) Systematic equilibrium calculations系統性計算法
c) Acidity effect酸度效應
d) Cation separation陽離子分離
e) Complexation effect錯化效應
f) Undissociated solute effect未解離溶質的影響
V. Neutralization Titration中和滴定分析法 Chap.14-15
A) Conditions for effective titration有效滴定條件
B) Indicators滴定指示劑
C) Concentration effect濃度效應
D) Determination of pK for amino acid胺基酸pK值測定
E) Titration of mixtures混合物滴定
F) Titration of Polyprotic Acids多質子酸滴定
a) Polyprotic acids and their salts多質子酸和其鹽類
b) Titration of amphiprotic anions兩性陰離子滴定
c) pH dependence與pH值的倚賴關係
d) Isoelectric point等電點
VI. Complexometric Analysis錯化分析法 Chap 17
A) Chelates螯合物
B) EDTA titration EDTA滴定
a) pH dependence與pH值的倚賴關係
b) Conditional formation constant條件形成常數
c) Feasibility可行性
d) Auxiliary complexing agents輔助錯化劑
e) Indicators滴定指示劑
f) Types滴定方法
VII. Introduction to Electrochemistry Chap.18–19C
A) Electrodes and reference electrodes電極和參考電極
B) Electrode potential 電極電位
C) Nernst equation能斯特方程式
D) Formal potential形式電位
E) Electrochemical cells電化電池
F) Cell potential 電池電位
G) Gibbs Free Energy vs. Keq 自由能與平衡常數
VIII. Oxidation/Reduction Titration氧還滴定分析法
A) Equivalence-point potentials當量點電位 19D
B) Redox indicators氧還滴定指示劑 19E
C) Feasibility可行性
D) Auxiliary reagents 輔助試劑 20A
a) Reducing agents還原試劑
i) Jones reductor 鐘斯還原器
ii) Walden reductor瓦爾登還原器
b) Oxidizing agents氧化試劑
E) Common titrants 常用滴定液 20B,20C
a) KMnO4過錳酸鉀試液
b) K2Cr2O7重鉻酸鉀試液
c) Iodine solution碘試液
IX. Potentiometry電位分析法
A) Potentiometric analysis cell 電位分析電池 21A
B) Reference electrode參考電極 21B
a) Saturated calomel electrode
b) Ag/AgCl electrode
C) Liquid junction potential溶體接面電位 21C
a) Liquid junction溶體接面
b) Potential development電位之形成
D) Indicator electrode指示電極 21D
a) Glass pH electrode玻璃pH電極
i) Boundary potential界面電位
ii) Asymmetry potential非對稱電位
iii) Measurement Errors測量誤差
iv) Selectivity coefficient選擇性係數
b) Ion-selective electrode (ISE)離子選擇電極
i) Single-crystal ISE
ii) Solid-State ISE
iii) Liquid-based ISE
c) Ion-selective field effect transistor
X. Electrolysis電解分析法
A) Electrogravimetry 電重量分析法 22A-22C
a) Analysis concept分析概念
b) Electrodes電極
c) Potential of separation分離電位
d) Types類型
e) Current effect電流效應
i) Ohmic potential歐姆電位
ii) Polarization effect極化效應
1) Concentration polarization濃度差極化
2) Kinetic polarization動力極化
f) Non-potentiostatic method變電位法
i) Current & potential changes電流和電位之變化
ii) Underpotential Deposition低電位沉積
iii) I-V behavior during electrolysis
g) Potentiostatic method恆電位法
i) Three-electrode system三電極系統
ii) Cell potential and current changes
B) Coulometry庫倫法 22D
a) Analysis concept分析概念
b) Types類型
i) Controlled-potential coulometry控制電位庫侖法
ii) Controlled-current coulometry控制電流庫侖法
C) Other methods
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課程目標 |
這門課程提供學生化學分析方法之理論背景和操作原理的知識。課程的具體目標如下:
- 熟習目前各種化學分析的方法
- 了解一般化學分析過程之原理的理論基礎`
- 理解化學分析概念與各種可控制之分析測量的數量間的相互關係
- 獲悉如何應用不同的定量分析方法來分析樣品
- 了解一些分析方法的限制和優點
- 發展藉由利用數學統計工具來決定測量數據的精密度和準確度的能力
- 獲得使用分析標準品/參考樣品的知識和技能
- 學習使用化學平衡觀念和化學計量方法來解決分析問題 |
課程要求 |
考試
考試以問答和敘述性、解釋性問題為主,其內容主要在於測試學生在分析化學之理論背景、操作原理、分析方法的設計、應用、優點和限制的理解。考試內容包括教科書和在課堂上討論的資料。期末考是一次綜合性的考試,學生須將本學期所講授的內容做有意義的統整。考試過程中,所使用的計算機不得包含任何字典功能或科學常數表,且手機等通訊器材應另存它處。旁聽生不得參加考試。
補考
本課程的考試沒有補考。學生預定之日程表若與本課程之上課或考試時程有任何衝突,切勿修習本課程。學生若因身體不適而錯過考試,則應提出就診紀錄。
出席
學生出席聽講,且課堂上參與授課內容的討論,是學習的重要過程,對教材深入的了解極有幫助。雖然本課程不會每天監看出席,但是若學生無法規律上課,則請勿選修這門課。講義僅當次課堂分發。隨堂摘寫授課筆記是終身學習中的重要技能;學生應隨堂自行摘寫上課筆記。課堂中不得照相攝影,亦不得使用手機。
榮譽法規
學校會嚴格執行有關作弊的規定。 |
預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
每週一 12:10~13:30 備註: 下課後立即開始,至最後一位學生面談解答結束為止。 |
指定閱讀 |
Skoog, West, Holler, Crouch, Fundamentals of Analytical Chemistry, 9th Ed.,
Cengage Learning, ISBN: 9780495558286
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參考書目 |
1. Skoog, West, Holler, Crouch, Analytical Chemistry-An Introduction, 7th Ed.,
Thomson, ISBN: 0-03-020293-0
2. Daniel C. Harris, Quantitative Chemical Analysis, 7th Ed., W.H. Freeman and
Company
3. Daniel C. Harris, Exploring Chemical Analysis, W.H. Freeman and Company
4. J. F. Rubinson, K. A. Rubinson, Contemporary Chemical Analysis, Prentice-
Hall, Inc.
5. Christian, Dasgupta, Schug, Analytical Chemistry, 7th Ed., John Wiley & Sons Ltd., ISBN: 978-0-470-88757-8
6. D. A. Skoog, F. J. Holler, S. R. Crouch, Principles of Instrumental
Analysis, 6th Ed., Thomson, ISBN: 0495012017
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評量方式 (僅供參考) |
No. |
項目 |
百分比 |
說明 |
1. |
隨堂考 |
0% |
Bonus grades will be given based on the student’s performance in the pop quiz, which will be held on an irregular basis. Additional bonus grades will be given on class notes for students with semester grades on the pass-fail border.
Make-up exams will not be permitted to those who miss the midterms or the final. Do not take this course if you have a class/activity schedule that is in some way in conflict with our class and exam schedules. Students should present records of clinic visits for missing the exam due to illness. |
2. |
二次期中考 |
58% |
The better mid-term performance weights 34% and the other weights 24%.
Make-up exams will not be permitted to those who miss the midterms or the final. Do not take this course if you have a class/activity schedule that is in some way in conflict with our class and exam schedules. Students should present records of clinic visits for missing the exam due to illness. Calculators used in the exam cannot contain any dictionary function or tables of scientific constants. Cell phones and any other communication devices should be kept away from the exam. Anyone who only sits in the class is not allowed to take the midterm or the final. Additional bonus grades will be given on class notes for students with semester grades on the pass-fail border. |
3. |
期末考 |
42% |
Make-up exams will not be permitted to those who miss the midterms or the final. Do not take this course if you have a class/activity schedule that is in some way in conflict with our class and exam schedules. Students should present records of clinic visits for missing the exam due to illness. The final test is a comprehensive exam and will require you to integrate the class material in a meaningful way. Calculators used in the exam cannot contain any dictionary function or tables of scientific constants. Cell phones and any other communication devices should be kept away from the exam. Anyone who only sits in the class is not allowed to take the midterm or the final. Additional bonus grades will be given on class notes for students with semester grades on the pass-fail border. |
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