分析化学中的化学分析与仪器分析

化学分析与仪器分析在技术和方法上不断地改进, 特别是新型仪器的出现, 化学分析方法需要持续的适应。化学分析与仪器分析在分析化学中占据的比例越来越重, 逐渐成为化学研究人员需要掌握的基本技能与知识。

1 化学分析特点

化学分析是一种传统的手工操作方法, 它是以化学反应为基础, 通过化学或物理反应产生特殊物理、化学、颜色或沉淀过程的定量分析。正常情况下, 化学分析需要测量, 并根据使用的仪器、各种化学试剂等进行分析, 称重仪等化学仪器的分析速度直接的关系到化学分析效果, 化学分析具有复杂性特点, 在专业技术和规范上要求相对较好, 需要在特定步骤下完成操作, 化学分析是经典分析方法, 精度高, 它可以完成仪器分析方法无法准确获取的半微分组。

2 仪器分析特点

仪器分析通过设备对物质进行物理和化学性质的分析, 获取到的物理量的变化能够最终达到检测的目的。所使用的仪器复杂性和特殊性明显, 如ICP、GC-MS等。通过仪器分析完成物理量的采集分析, 对于物质状况等都能够通过不同材料与化学仪器在分析材料的化学分析方法选择上有着明显的区别, 仪器分析主要侧重于使用现代化设备, 根据仪器仪表的原则, 熟练操作这些现代仪器。仪器分析包含了很多方法, 有几十种, 根据对测量过程中的自然观察分类, 可分为光学分析、电化学分析法、色谱法、质谱法、热分析、化学分析和电子显微镜分析, 等等。仪器分析速度相对较快, 批量采样下完成的自动化取样会显示出数据信息, 这是利用现代计算机技术完成的整体过程, 仪器分析能够在最短的时间内完成对数十种样品的分析。一些仪器可以同时测量多个部件。仪器分析能够在线或者远程监控, 这种独特的技术将会提升仪器分析的效率和准确性, 产生的经济效益也受到人们的重视。并且在不同生产阶段的各类在线分析仪器能够使用不同状况的需求。使用范围广, 能适应各种分析要求除了定性分析和定量分析相结合, 也为结构分析、物相分析、微量分析、价态分析和层次分析等样品, 使用小于样品的无损分析, 适用于复杂零件的分析。

3 化学分析与仪器分析异同点

3.1 相同点

分析化学分析仪器和化学分析, 可作为定性和定量分析。化学分析的准确度, 一般用于高水平或高恒定差分的组合分析, 例如, 化学分析值的误差可以控制在几千以内。平均化学分析仪器的误差值超过5%, 并且没有方法来分析材料的高或高常量。另一个相似之处是化学分析和仪器分析在原理上是一致的。

3.2 不同点

仪器分析与化学分析的范围不同:化学分析主要适用于被测物含量的测定中常量或半微量成分的测定, 化学分析准确度较好, 但精密度差。微量组分甚至不能检出, 误差范围很小, 通常要求在n%以内控制。仪器分析主要用于微量成分分析, 仪器分析准确度较差, 但精密度较好, 可定性或定量检测微量成分, 但误差范围较大, 在1%左右或更大。

4 仪器分析与化学分析在分析化学中作用

现代仪器分析一般采用经典化学分析方法。利用化学分析方法样品前处理仪器分析方法、仪器分析在方法表现上能够对化学分析进行说明, 样品通过仪器设备完成检测, 搜集到的标准溶液是制备化学分析的关键。随着化学分析需求的进一步扩大, 化学分析实现现代化发展, 自动化的水平也会越来越高。化学分析有其适用范围, 仪器价格相对较低, 仪器分析方法也需要化学分析方法进行校正。化学分析与仪器分析密切相关, 相辅相成, 它们在本质上是一致的。仪器的分析是基于化学分析, 并在许多方面, 该仪器的分析进行了化学分析, 通过化学分析, 以达到分析目标。化学分析采用的方式与仪器分析有着明显的区别。仪器分析主要是通过标准容器完成的, 仪器的质量直接的关系到化学分析的准确性。化学分析在仪器分析中的发挥的作用也会进一步的增长。体现出的复杂性需要化学分析与仪器分析能够共同作用完成分析。化学分析设备价格昂贵, 但分析准确度高, 省时, 可用于微量元素。但化学分析的准确性取决于仪器分析的校准, 虽然不能取代化学分析和仪器分析的成本, 但使用仪器分析领域的化学分析不能被取代。

5 化学分析与仪器分析的发展趋势

5.1 化学分析发展

化学分析是进行化学和物理测量材料的化学成分和结构信息的获取, 研究这些信息和策略的最佳途径, 本质上它一直是信息科学。作为分析化学的研究、制造和开发, 大大提高了分析化学获取信息的能力, 扩大了获取信息的范围。除了身体的元素或化合物的研究内容、结构的信息, 在很大程度上, 它还应包括空间结构、形态、状态, 甚至能态分析和测量;研究样品成分的平均组成和组件的时间分布、静态、动态、瞬态分析;小到几纳米的空间, 单独的细胞, 大到生物圈, 宇宙空间物质成分分布, 还包括表面分析、微区分析等;除了实验室采样分析, 实时分析的开发和工艺线、现场分析、微量分析, 甚至单原子和分子检测都需要常量和微量分析。在数据处理理论、信息科学理论的基础上, 化学分析已经从简单的数据提供者发展起来, 从数据分析和知识中获取有用的信息, 成为生产科学研究和实际问题解决者。例如二十世纪人类基因组计划的实施, DNA测序仪技术的不断创新, 从凝胶电泳到凝胶毛细管电泳, 和线性聚合物阵列毛细管电泳, 毛细管电泳, 直到整个基因组技术, 在完整的基因工程中起关键作用。

5.2 仪器分析发展

仪器分析技术将进一步实现小型化、自动化、智能化、网络化。仪器分析方法将逐渐成为常规分析的重要手段。加强软件的功能来创建虚拟机和虚拟实验室对于仪器分析的发展起到积极地作用。各种新材料和新技术, 如仿生材料, 特殊的物理结构和功能材料;激光、纳米、生物、微制造技术等将在分析仪器被越来越广泛的应用, 仪器分析的灵敏度、选择性进一步提高分析速度。远程在线分析、控制仪器和资源环境等应用也将在仪器分析领域发挥的作用更加的明显。并且反映生产过程中, 生态和生物瞬时动态过程的灵敏度选择性等都符合分析化学的要求。新的动态分析测试和无损检测技术将有一个新的发展。仪器分析技术, 特别是色谱和质谱结合, 光谱和计算机结合, 信息理论的应用将大大提高仪器分析捕获和快速高效的处理化学、生物、环境等复杂的混合动力系统, 解决复杂系统的分析、分子组互动、组合化学、基因组学、蛋白质组学、代谢组学等新兴学科。仪器分析将集中在生命科学和生物医药等领域的研究, 在细胞和分子水平研究生命过程, 生理, 病理变化和药物代谢, 基因发现和转化等都能够发挥出应有的作用。仪器分析将是研究生物分子多维结构、功能研究和疾病诊断的有力工具。

6 结语

化学分析和仪器分析是分析化学的基础。应用仪器分析能够处理好不同的化学内容, 采用的分析方法也能够更好地应对不同的仪器。随着科学技术的发展化学分析与仪器分析实现自动化, 在更加复杂的分析化学中发挥的作用更加的突出。化学分析与仪器分析在操作技术、灵敏度以及准确性上效果都得到巨大的提升。展现出的优势推动分析化学的发展。化学分析与仪器分析要配合使用缺一不可。

摘要：化学分析与仪器分析在分析化学中具有重要的作用, 明确化学分析与仪器分析的特点, 根据两者之间的关系掌握和深入性的理解分析化学从而确定化学分析与仪器分析在分析化学中的地位。

关键词：分析化学,化学分析,仪器分析

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