现代分析化学的发展

1、现代分析化学的发展The Development of Modern Analytical Chemistry医药化工学院 化学工程与工艺专业 学生：陆建东 指导老师：沈阳摘要 分析化学的发展与现代科技革命密切相关! 现代科技革命的最新成果如各种物理学和电子学方法以及计算机等不断引入到分析化学中"使分析化学从传统的以化学分析为主的经典分析化学发展为一门以仪器分析为主的现代分析化学! 同时"分析化学的发展使人们对客观世界的认识更加深入#全面"促进着现代科技革命的发展!关键词 现代分析化学 发展 1分析化学在整个化学领域中的地位1993年Grasserbauer 教授

2、提出一个四面体模型来说明这一点1 :整个化学领域以理论为基点, 由此衍生出分析、合成和工艺三个分支。因此, 分析化学是整个化学领域中的一“极”, 具有相对独立性。1991年Dem ing 则发表另一种见解, 认为分析化学是整个化学领域的中心, 他提出的模式是2 :2分析化学在20 世纪的飞跃发展在世纪之交作一历史性回顾, 可以得出如下结论。20 世纪分析化学取得了惊人的发展, 表现在三个方面, 也可以说是三个阶段, 但不是截然分割的。首先是依靠化学本身的进展。有机试剂的蓬勃发展和螯合滴定(以及随后的包合滴定) 的创立, 大大改变了分析化学的面貌,提高了分析结果的精度和准确度与分析方法的选择性和

3、灵敏性。这是第一次飞跃。第二次飞跃是汲取物理学的成就, 特别是电学和光学的成就, 这方面有二个层次: 一个层次是以化学反应为主、物理手段为辅。例如, 滴定法用电位法判断终点以应用于本身显色的滴定系, 又如用分光光度法取代目视比色法。另一个层次是完全摆脱化学反应、改而令待分析物直接与电磁波或微粒子束作用。例如, 各种光谱和能谱法。这第二次飞跃意义重大, 它使分析化学向多学科的方向发展。由此产生了许多“仪器分析”方法。Khopkar3 认为这类方法宜称“现代分析”方法为妥。因为天平和滴定管也是仪器。称作“经典分析”方法的称重(因“重量”这一术语已废止而改名) 法和滴定法在整个分析方法中比重日益下降

4、, 因为单纯的“化学”分析已不能满足客观的要求: 简便、快速和灵敏。第三次飞跃是在第二次飞跃的基础上的延伸和扩大, 从而使分析化学成为一门综合性的科学。这次飞跃的最突出的表现是电子数字计算机的“加盟”,从而形成了以计算机为基础的分析化学(COBAC,Compu ter based analyt ical chem ist ry)。3现代分析化学的内涵现代分析化学的服务面极为广泛,可谓“天、地、人”无所不包,大气监测即以“天”为分析对象;土壤、河水、海水的分析以及地质矿藏的勘探则以“地”为对象;对“人”服务的内容就更广泛了,涉及到人类社会的生产和生活的各个方面。所谓以“天”、“地”为分析对象,其

5、实最终是为“人”服务。直接以“人”为分析对象的生物分析化学更是当前的热点。为了完成如此众多的艰巨任务,分析化学必须从整个科技领域的成果中汲取一切可以利用的东西以不断充实自己。例如,借助电子学的成果,分析仪器的讯号就更易于处理;借助电子计算机的加速运算,每年获得的分析数据现已超过10×1010个,进入所谓“分析数据爆炸”的时代这是过去无法想像的。但仅仅分析数据是不够的,更重要的是把众多的数据转化为有意义的信息。为此,又须借助化学计量学的成果。因此,现代分析化学的特点是:一方面,要满足来自各方面不断提出的新要求;另一方面,又能以整个科技领域的新成就作为其用之不竭的养料源泉。因此,它是富有

6、生命力的,能够无限地发展和壮大。它的领域是极其广阔的;而且在不断扩展,不知其边界究在何处。由此可见,它的内涵是处在不断变动之中。4现代分析化学的新定义现代分析化学是一门独立于化学之外的多科性科学。由于它吸取和利用物理学的成果甚多,因此,有人建议改称分析物理学。但考虑到它的多学科性,也有改称“分析科学”或“分析学”的建议。鉴于它源于化学,也有保留“分析化学”原名不变的主张。有关它的新定义更是众说纷纭。现将欧洲化学会联合会分析化学在集思广益的基础上提出的新定义(已被1993年9月5日在爱丁堡举行的欧洲分析会议接受)叙述如下:分析化学(分析学)是一门自然科学。它致力于建立和应用各种方法、仪器和战略以

7、获得有关物质在一定时间或空间内的组成、结构和能态的信息。这是一个高度概括的定义。它包括了任务、手段、目标和适用面;但不涉及分析化学的具体内涵。须稍作说明的有以下几点:(1)战略指有关分析化学发展、带有方向性的设想和规划等。如分析仪器的微型化、分析技术的联用等。这是建立新方法和开发新分析仪器的基础。(2)组成也包括某一元素各种形态的组成。例如有机硒和无机硒。形态也包括某一元素的各种氧化态或价态,如Se(魸)和Se(魸)等。(3)一定时间指各种瞬时扫描测定和过程分析而言。(4)一定空间指各种表面分析、微区分析等试样某一指定部位而言。(5)“信息”强调分析化学是用分析思维和方法获得物质化学信息的科学

8、,它是一门应用信息科学。(6)“自然科学”表明分析化学是一门独立的自然科学,不从属于化学或物理学或其他学科。但由于它提供的是化学信息,故仍可称作“分析化学”。(7)称作“分析科学”或“分析学也是有缺点的。在自然科学中尚有分析几何学(analyticalgeom2etry,它在我国称作解析几何学)、分析力学(analyti2calmechanics)等。如果把这些具有分析性质的学科包纳在内或排除在外,都显得“名实不符”。(8)“物质”指分析化学仅适用于物质世界这一范畴之内。5 分析化学在现代科技革命中的地位和作用（1）分析化学使人类对客观世界的认识不断深入,主要表现在以下几个方面。 首先,分析精

9、确度和灵敏度不断提高,以各种分离、富集技术的发展，使人们能获得低达10-15 克数量级(甚至更低)的极痕量组分的信息。第二，各种波谱学方法的发展是人们对物质结构如晶体结构&有机及生物分子结构、化学键和原子结构等有了深入的认识。第三，遥感分析的发展，扩大了人类认识客观世界的广度和深度。第四，各种分离技术与波谱学方法结合(剖析技术的发展，使人们可以将复杂的天然有机物&生物分子等一个个分离出来，然后一个个分析出其构，使人们对丰富多彩的自然界、生物界有了更加深刻地认识。 第五，各种微束分析技术的发展，使人们可获得矿物、材料等表面微区的结构和组成信息等等。 由此不难看出分析化学在代科技革

10、命中的地位和作用。(2)事实表明，分析化学水平是衡量国家科学技术水平的重要标志之一。 以美国为例"美国是西方工业和科学技术最发达的国家，它在分析化学领域也处于国际领先地位。美国现有化学家20万人，其中分析化学家4万多人（ 占21%远远高于其它化学学科， 美国“分析化学”杂志具有国际一流的水平，也是发行量最大的杂志（每期35000份）超过美国所有其它化学学术刊物.美国一年一度的匹兹堡分析化学会议室是世界上规模最大的分析化学学术会议。美国在分析仪器制造及使用方面也明显居于世界领先地位。（3)现代分析化学的应用主要集中于新材料科学、环境科学、生命科学等现代科技领域，他们相互结合、相互渗透，

11、形成各种交叉学科，极大地推动着现代科技革命的发展。 新材料科学方面，主要应用固体和表面分析技术，如B+射线衍射&电子能谱、探针、电镜及光谱、质谱技术等。 环境分析中，无机元素分析以应用原子吸收和等离子体光谱、质谱为最多。 而有机污染物分析主要应用色谱法。 生命科学应用则是分析化学当前最活跃的领域，生命科学向分析化学提出的课题，目前集中在多肽、蛋白质、&核酸等生物大分子分析，生物药物分析、超痕量、超微量生物活性物质，如单个细胞内神经传递物质（ 巴多胺等）分析及活体分析等。在生物无机分析领域中，痕量元素分析已集中到元素在生物组织层、单个细胞、甚至细胞膜中、人体蛋白碎片内的微分布及其结合形式方面。 使用超微量样品的微痕量分析，检出限要求达到(fg10-15克)水平。 生命科学研究主要应用各种色谱法&波谱法及其联用技术等。6 结语分析化学的发展是以现代科技革命为基础，现代分析化学正是应用现代科技革命成果得以形成。现代分析化学已经远远超出化学的概念"突破了纯化学的领域，发展为一门庞杂的多学科性的综合性科学。同时，现代分析化学又服务于现代科技革命，形成许多新概念、新学科，推动着现代科技革命的发展。参考文献:1Grasserbauer M .Fresenius J Anal Chem J, 1993, 347: 19.2Deming S