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摘要:分析化学是化学学科领域中的重要组成部分,侧重于运用各种理论、方法、手段、设备、措施对相对时空内物质组成、物质性质等信息进行科学、有效获取,以满足物质分析需求。目前,分析化学已经在医学、药学、地质学、生命科学、环境科学等众多领域得到广泛应用。化学分析与仪器分析作为分析化学核心技术,加强对其的认识、理解与掌控,现实意义显著。
关键词:化学分析;仪器分析技术;应用
1对“化学分析”的基本认识
化学分析(chemicalanalysis)又被称之为“经典分析”,是分析化学中的核心技术之一。化学分析以物质化学元素以及各元素构成存在差异性为依据,以物质与物质之间存在的化学发应为基础,以定量分析为手段,实现待测组分量的科学、有效测量。
通常情况下,根据化学分析操作的不同,可将化学分析分成“滴定分析”、“重量分析”等几种类型。其中滴定分析立足物质的化学反应计量关系,以溶液体积测量为基础,以酸碱平衡、配位平衡、氧化还原平衡、沉淀溶解平衡等为依据,通过配制标准滴定溶液(滴定剂),用滴定装置将滴定剂滴加至含有一定被测量物质溶液的容器中,进行滴定剂滴入量测量,以实现被测物量的测量。重量分析则立足物质的化学性质,以质量测量为基础,通过合理选择化学反应将被测物中的待测组分与其他组分有效分离,以实现被测物量的测量。化学分析较为复杂,对操作人员专业素质与能力具有较高要求,在实践中要保证操作行为的专业与准确,避免操作失误影响测量精准度。
2对“仪器分析”的基本认识
仪器分析(instrumentanalysis)是分析化学中的核心技术之一。仪器分析以物质理化性质为基础,以先进科学技术与仪器设备为支撑,进行物质定量与定性分析。
通常情况下,根据分析方法原理的不同,可将仪器分析分为如表1所示几种类型。不同仪器分析方法具有不同应用特征与优势。例如,离子色谱法能够高效、快速、准确检测样品离子,在食品检验、药品研究中具有广泛应用性;气相色谱法能够根据物质理化性质,将有机化学中易于挥发但不分解的化合物进行快速分离,在有机硫检验、菊酯类物质分析中具有广泛应用性。
表1 仪器分析类型
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从整体层面来看,仪器分析普遍具备分析速度快、取样量少、操作简便、灵敏度高、对被测物损害小(可实现无损分析)等特征。目前,仪器分析已被广泛应用于半微量组分分析、微量组分分析、超微量组分分析中。基于计算机技术、仪器制造技术、电光技术等不断发展,仪器分析将具有更为广阔的发展前景,更好推动分析化学学科发展。
3化学分析和仪器分析技术的特点与局限性
3.1化学分析和仪器分析技术的特点
在化学分析工作中应用化学分析和仪器分析技术,在处理相同的工作量时,不仅能够提高处理工作效率,还能实现批量化处理化学结构,在化学分析与仪器分析技术应用中,结合计算机技术,能够在同一时间内完成对不同性质的物质进行分析。除此之外,分析设备得到充分的优化和更新,提高化学分析灵敏度,测量化学物质含量微弱的成分。其次,化学分析与仪器分析技术的应用还能实现实时监测分析数据的功能。不仅提高化学分析的工作效率,还能降低化学分析的分析成本,提高企业的经济效益。第三,随着化学分析与仪器分析技术的不断更新发展,应用范围在逐渐地扩大,应用门槛在降低,越来越多的企业能够应用化学分析与仪器分析技术;最后,在开展化学分析工作时,不会对样品产生不良影响,保证分析数据的精准度。
3.2化学分析和仪器分析技术的局限性
由于现阶段化学分析与仪器分析技术还处在起步阶段,与之相匹配的设备在内部结构和操作都较为复杂,难以理解,采购成本较高,后期的保养和维护时,需要专业的技能知识,在实际应用过程中需要投入大量的资金,提高了企业的分析成本。在仪器分析技术的应用过程中,其得到的分析结果主要是以积累的数据进行分析,不能适应全部的化学分析物质,具有一定的局限性。
4化学分析和仪器分析技术的改革
4.1提高化学分析的灵敏度
在开展化学分析工作时,将现阶段最新的分析技术应用到其中,不仅能够提高分析数据的准确性还能保证仪器分析的精准度达到分析要求。例如,在分析单个原子和分子时,采用激光仪器分析技术,能够得到准确的原子和分子的分析结果,结合显色剂、增效试剂等,能够大幅度提高光谱分析的灵敏度。
4.2微环境与微型化的测定与表征
微环境与微型化分析主要分由两种分析模式,分别为宏观分析模式和微观分析模式。在微环境与微型化分析发展过程中,人们能够通过分析数据得到物质的最基础的性质。现阶段的微量分析技术和显微技术已被广泛地应用到微观世界的分析工作中,并且在仪器分析技术的应用中,能够对单层原子或分子进行检测,例如,电子能谱分析技术能够结合显微技术和化学技术,得到精准的单层分子的数据。
4.3状态、形态分析与表征
由于化学分析工作中经常会出现同种化学元素却呈现出不同的化学价态、同一元素在不同物质中的分子结构也具有差异、不同元素在组成过程中结构不同可能会出现结构不稳定的问题。在对化学元素的状态、形态分析与表征分析过程中,现阶段主要应用的仪器分析技术能够吸收光谱、电子能谱,从而分析出不同化学物质中同一元素的结构。
4.4非破坏性遥测与检测
当前我国化学分析技术体系中应用较为广泛的技术为非破坏性遥测与检测。其在应用的过程中,能够针对化学物质的生产流程进行实时的监督,结合激光雷达和激光散射等技术能够实现对金属单层原子和分析结构的实时分析,为后期的化学分析工作的开展提供数据支撑。
4.5智能化与自动化
随着我国信息化技术的不断发展,化学分析与仪器分析技术逐渐地向智能化与自动化方向发展。在实际的化学分析工作中配备专业的新型机柜设备能够提高分析的自动化操作,在分析过程中,分析人员需要重点关注实验设计和分析工作,并针对不同阶段的物质结构谱图进行解释和说明。
4.6增强分析方法的选择性与解决复杂体系的分离问题
随着新化合物被人们发现,新化合物的内部结构可能会极其的复杂,在对其进行分析时,需要选择精准度更高的分析技术,提高复杂体系的测定效率。在实际的应用过程中,结合毛细管电泳、超临界流体色谱、气相色谱与液相色谱所组成的色谱分析技术能够有效地提高分析准确性。
4.7生物活性物质与生物大分子的测定与表征
化学分析工作中生物大分子结构分析是重要工作之一,在生物技术分析领域起着至关重要的作用。现阶段的生物工程和科学的研究中需要生物活性物质与生物大分子的测定数据支持,通过分析数据得到仿生结果,从而促进仿生学的发展。在化学分析仪器与分析技术的过程中,生物大分子结构分析主要包含免疫分析、化学发光、磷光、荧光、核磁共振、质谱与色谱等技术,所使用到的分析仪器主要有化学修饰电极、生物传感器以及化学传感器等。采用化学分析仪器与分析技术能够让人们在细胞水平上研究,从而发现化学物质的本质。
结束语
综上所述,随着人们对化学分析与仪器分析的关注程度逐渐提升,如何提升化学分析与仪器分析的研究质量,成为有关人员关注的重点问题。本文通过研究化学分析与仪器分析发现,对其进行研究,能够有效提升化学分析与仪器分析的全面性,同时能够保证化学分析与仪器分析的研究水平。由此可以看出,研究化学分析与仪器分析,能够为今后化学分析与仪器分析的发展奠定基础。
参考文献:
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