分析化學(xué)中的化學(xué)分析與儀器分析

肖波(東莞市大成環(huán)境檢測(cè)有限公司,廣東 東莞 523000)

分析化學(xué)中的化學(xué)分析與儀器分析

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化學(xué)分析與儀器分析在分析化學(xué)中具有重要的作用，明確化學(xué)分析與儀器分析的特點(diǎn)，根據(jù)兩者之間的關(guān)系掌握和深入性的理解分析化學(xué)從而確定化學(xué)分析與儀器分析在分析化學(xué)中的地位。

分析化學(xué)；化學(xué)分析；儀器分析

化學(xué)分析與儀器分析在技術(shù)和方法上不斷地改進(jìn)，特別是新型儀器的出現(xiàn)，化學(xué)分析方法需要持續(xù)的適應(yīng)?；瘜W(xué)分析與儀器分析在分析化學(xué)中占據(jù)的比例越來(lái)越重，逐漸成為化學(xué)研究人員需要掌握的基本技能與知識(shí)。

1 化學(xué)分析特點(diǎn)

化學(xué)分析是一種傳統(tǒng)的手工操作方法，它是以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，通過(guò)化學(xué)或物理反應(yīng)產(chǎn)生特殊物理、化學(xué)、顏色或沉淀過(guò)程的定量分析。正常情況下，化學(xué)分析需要測(cè)量，并根據(jù)使用的儀器、各種化學(xué)試劑等進(jìn)行分析，稱(chēng)重儀等化學(xué)儀器的分析速度直接的關(guān)系到化學(xué)分析效果，化學(xué)分析具有復(fù)雜性特點(diǎn)，在專(zhuān)業(yè)技術(shù)和規(guī)范上要求相對(duì)較好，需要在特定步驟下完成操作，化學(xué)分析是經(jīng)典分析方法，精度高，它可以完成儀器分析方法無(wú)法準(zhǔn)確獲取的半微分組。

2 儀器分析特點(diǎn)

儀器分析通過(guò)設(shè)備對(duì)物質(zhì)進(jìn)行物理和化學(xué)性質(zhì)的分析，獲取到的物理量的變化能夠最終達(dá)到檢測(cè)的目的。所使用的儀器復(fù)雜性和特殊性明顯，如ICP、GC-MS等。通過(guò)儀器分析完成物理量的采集分析，對(duì)于物質(zhì)狀況等都能夠通過(guò)不同材料與化學(xué)儀器在分析材料的化學(xué)分析方法選擇上有著明顯的區(qū)別，儀器分析主要側(cè)重于使用現(xiàn)代化設(shè)備，根據(jù)儀器儀表的原則，熟練操作這些現(xiàn)代儀器。儀器分析包含了很多方法，有幾十種，根據(jù)對(duì)測(cè)量過(guò)程中的自然觀察分類(lèi)，可分為光學(xué)分析、電化學(xué)分析法、色譜法、質(zhì)譜法、熱分析、化學(xué)分析和電子顯微鏡分析，等等。儀器分析速度相對(duì)較快，批量采樣下完成的自動(dòng)化取樣會(huì)顯示出數(shù)據(jù)信息，這是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)完成的整體過(guò)程，儀器分析能夠在最短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)數(shù)十種樣品的分析。一些儀器可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)部件。儀器分析能夠在線或者遠(yuǎn)程監(jiān)控，這種獨(dú)特的技術(shù)將會(huì)提升儀器分析的效率和準(zhǔn)確性，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也受到人們的重視。并且在不同生產(chǎn)階段的各類(lèi)在線分析儀器能夠使用不同狀況的需求。使用范圍廣，能適應(yīng)各種分析要求除了定性分析和定量分析相結(jié)合，也為結(jié)構(gòu)分析、物相分析、微量分析、價(jià)態(tài)分析和層次分析等樣品，使用小于樣品的無(wú)損分析，適用于復(fù)雜零件的分析。

3 化學(xué)分析與儀器分析異同點(diǎn)

3.1 相同點(diǎn)

分析化學(xué)分析儀器和化學(xué)分析，可作為定性和定量分析。化學(xué)分析的準(zhǔn)確度，一般用于高水平或高恒定差分的組合分析，例如，化學(xué)分析值的誤差可以控制在幾千以?xún)?nèi)。平均化學(xué)分析儀器的誤差值超過(guò)5%，并且沒(méi)有方法來(lái)分析材料的高或高常量。另一個(gè)相似之處是化學(xué)分析和儀器分析在原理上是一致的。

3.2 不同點(diǎn)

儀器分析與化學(xué)分析的范圍不同：化學(xué)分析主要適用于被測(cè)物含量的測(cè)定中常量或半微量成分的測(cè)定，化學(xué)分析準(zhǔn)確度較好，但精密度差。微量組分甚至不能檢出，誤差范圍很小，通常要求在n %以?xún)?nèi)控制。儀器分析主要用于微量成分分析，儀器分析準(zhǔn)確度較差，但精密度較好，可定性或定量檢測(cè)微量成分，但誤差范圍較大，在1%左右或更大。

4 儀器分析與化學(xué)分析在分析化學(xué)中作用

現(xiàn)代儀器分析一般采用經(jīng)典化學(xué)分析方法。利用化學(xué)分析方法樣品前處理儀器分析方法、儀器分析在方法表現(xiàn)上能夠?qū)瘜W(xué)分析進(jìn)行說(shuō)明，樣品通過(guò)儀器設(shè)備完成檢測(cè)，搜集到的 標(biāo)準(zhǔn)溶液是制備化學(xué)分析的關(guān)鍵。隨著化學(xué)分析需求的進(jìn)一步擴(kuò)大，化學(xué)分析實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展，自動(dòng)化的水平也會(huì)越來(lái)越高?；瘜W(xué)分析有其適用范圍，儀器價(jià)格相對(duì)較低，儀器分析方法也需要化學(xué)分析方法進(jìn)行校正?；瘜W(xué)分析與儀器分析密切相關(guān)，相輔相成，它們?cè)诒举|(zhì)上是一致的。儀器的分析是基于化學(xué)分析，并在許多方面，該儀器的分析進(jìn)行了化學(xué)分析，通過(guò)化學(xué)分析，以達(dá)到分析目標(biāo)?；瘜W(xué)分析采用的方式與儀器分析有著明顯的區(qū)別。儀器分析主要是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)容器完成的，儀器的質(zhì)量直接的關(guān)系到化學(xué)分析的準(zhǔn)確性?；瘜W(xué)分析在儀器分析中的發(fā)揮的作用也會(huì)進(jìn)一步的增長(zhǎng)。體現(xiàn)出的復(fù)雜性需要化學(xué)分析與儀器分析能夠共同作用完成分析?；瘜W(xué)分析設(shè)備價(jià)格昂貴，但分析準(zhǔn)確度高，省時(shí)，可用于微量元素。但化學(xué)分析的準(zhǔn)確性取決于儀器分析的校準(zhǔn)，雖然不能取代化學(xué)分析和儀器分析的成本，但使用儀器分析領(lǐng)域的化學(xué)分析不能被取代。

5 化學(xué)分析與儀器分析的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 化學(xué)分析發(fā)展

化學(xué)分析是進(jìn)行化學(xué)和物理測(cè)量材料的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)信息的獲取，研究這些信息和策略的最佳途徑，本質(zhì)上它一直是信息科學(xué)。作為分析化學(xué)的研究、制造和開(kāi)發(fā)，大大提高了分析化學(xué)獲取信息的能力，擴(kuò)大了獲取信息的范圍。除了身體的元素或化合物的研究?jī)?nèi)容、結(jié)構(gòu)的信息，在很大程度上，它還應(yīng)包括空間結(jié)構(gòu)、形態(tài)、狀態(tài)，甚至能態(tài)分析和測(cè)量；研究樣品成分的平均組成和組件的時(shí)間分布、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、瞬態(tài)分析；小到幾納米的空間，單獨(dú)的細(xì)胞，大到生物圈，宇宙空間物質(zhì)成分分布，還包括表面分析、微區(qū)分析等；除了實(shí)驗(yàn)室采樣分析，實(shí)時(shí)分析的開(kāi)發(fā)和工藝線、現(xiàn)場(chǎng)分析、微量分析，甚至單原子和分子檢測(cè)都需要常量和微量分析。在數(shù)據(jù)處理理論、信息科學(xué)理論的基礎(chǔ)上，化學(xué)分析已經(jīng)從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)提供者發(fā)展起來(lái)，從數(shù)據(jù)分析和知識(shí)中獲取有用的信息，成為生產(chǎn)科學(xué)研究和實(shí)際問(wèn)題解決者。例如二十世紀(jì)人類(lèi)基因組計(jì)劃的實(shí)施，DNA測(cè)序儀技術(shù)的不斷創(chuàng)新，從凝膠電泳到凝膠毛細(xì)管電泳，和線性聚合物陣列毛細(xì)管電泳，毛細(xì)管電泳，直到整個(gè)基因組技術(shù)，在完整的基因工程中起關(guān)鍵作用。

5.2 儀器分析發(fā)展

儀器分析技術(shù)將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化、自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。儀器分析方法將逐漸成為常規(guī)分析的重要手段。加強(qiáng)軟件的功能來(lái)創(chuàng)建虛擬機(jī)和虛擬實(shí)驗(yàn)室對(duì)于儀器分析的發(fā)展起到積極地作用。各種新材料和新技術(shù)，如仿生材料，特殊的物理結(jié)構(gòu)和功能材料；激光、納米、生物、微制造技術(shù)等將在分析儀器被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，儀器分析的靈敏度、選擇性進(jìn)一步提高分析速度。遠(yuǎn)程在線分析、控制儀器和資源環(huán)境等應(yīng)用也將在儀器分析領(lǐng)域發(fā)揮的作用更加的明顯。并且反映生產(chǎn)過(guò)程中，生態(tài)和生物瞬時(shí)動(dòng)態(tài)過(guò)程的靈敏度選擇性等都符合分析化學(xué)的要求。新的動(dòng)態(tài)分析測(cè)試和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)將有一個(gè)新的發(fā)展。儀器分析技術(shù)，特別是色譜和質(zhì)譜結(jié)合，光譜和計(jì)算機(jī)結(jié)合，信息理論的應(yīng)用將大大提高儀器分析捕獲和快速高效的處理化學(xué)、生物、環(huán)境等復(fù)雜的混合動(dòng)力系統(tǒng)，解決復(fù)雜系統(tǒng)的分析、分子組互動(dòng)、組合化學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等新興學(xué)科。儀器分析將集中在生命科學(xué)和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的研究，在細(xì)胞和分子水平研究生命過(guò)程，生理，病理變化和藥物代謝，基因發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)化等都能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。儀器分析將是研究生物分子多維結(jié)構(gòu)、功能研究和疾病診斷的有力工具。

6 結(jié)語(yǔ)

化學(xué)分析和儀器分析是分析化學(xué)的基礎(chǔ)。應(yīng)用儀器分析能夠處理好不同的化學(xué)內(nèi)容，采用的分析方法也能夠更好地應(yīng)對(duì)不同的儀器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展化學(xué)分析與儀器分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在更加復(fù)雜的分析化學(xué)中發(fā)揮的作用更加的突出?；瘜W(xué)分析與儀器分析在操作技術(shù)、靈敏度以及準(zhǔn)確性上效果都得到巨大的提升。展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)推動(dòng)分析化學(xué)的發(fā)展。化學(xué)分析與儀器分析要配合使用缺一不可。

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