化學分析方法的演進
化學先生 / 2019-08-08
波義耳在他的《懷疑派的化學家》一書中寫道:“化學的目的是認識物體的結構,而認識的方法是分析,”因此,以研究物質的組成和結構為目的的各種分析方法,從人們開始認識物質時起就已經萌芽了,分析方法和化學本身一樣古老。
無機定性分析曾經一度是化學研究的前沿,這種方法對元素的發(fā)現,化合物的簽別以及地質、礦產的發(fā)現等,起過特別重要的作用。
定量分析的各種方法,在建立近代化學的過程中起了關鍵性的作用。近代化學主要是從物質組成的定量表達開始的。例如,近代化學四大基本定律一一質量守恒定律、當量定律、定比定律、倍比定律的發(fā)現,原子分子論的創(chuàng)立以及周期律的建立等,無不包含著定量化學分析的黃獻。
在20世紀以前的分析方法,只是一些零碎的定性和定量方法的匯集,充其量不過是一門相當發(fā)達的技藝,因而被奧斯特瓦爾德(W. Ostwald)稱為“科學的女仆”。
在20世紀初,分析方法經歷了第一次革命性變革。引起這次變革的是物理化學成就同分析方法的結合。物理化學中的溶液平衡理論、電化學理論、動力學理論,以及一系列實驗方法的產生,使已有的分析方法理論化,并推動分析化學家在新理論、新方法的指導下去從事新的研究。經典化學分析中的滴定曲線、滴定誤差、指示劑作用原理、沉淀的生成和溶解、緩沖作用原理等,都是在20世紀的20~30年代建立的,這些原理和方法一直是化學分析方法的理論基礎。
分析方法的第二次革命性變革發(fā)生于20世紀40年代以后的幾十年間。第二次世界大戰(zhàn)期間,由于加速發(fā)展戰(zhàn)時經濟的需要,對化學分析方法也提出了許多新的要求。例如,為了發(fā)展原子能工業(yè)和半導體技術,要求一系列靈敏、準確而快速的分析方法。這就推動了各種儀器分析方法的發(fā)展,促使分析方法儀器化,同時也使分析方法的研究不僅從化學角度,也從其他學科特別是物理學的角度協(xié)同推進。這就使得各種分析方法不僅對生產技術和化學本身的研究有著巨大的貢獻，同時也對其他學科的發(fā)展起著很大的推動作用。
進入21世紀，分析方法正面臨場新的革命性變革。 隨著環(huán)境科學、宇宙科學、現代醫(yī)學以及其他現代科學的進步，給分析方法特別是分析化學提出了更為復雜、更為苛刻的要求。過去,組成分析是分析任務的主要方面，現在僅靠組成分析已遠遠不能滿足需要，還要求分析方法提供有關物質組成的狀態(tài)、價態(tài)和結構等方面的信息。不僅如此,過去的分析方法所提供的是樣品總體的、平均的、靜態(tài)的結果，而現在則要求了解微區(qū)、表面、有時是動態(tài)的數據。這就促使電子學、電子計算機科學和統(tǒng)計學向各種分析方法的滲透，而分析方法本身也由過去孤立地解決問題的狀態(tài)走向多種方法的綜合，出現了各種聯(lián)機。現代分析儀器的自動化程度已達到相當高的水平，只要分析者編寫好程序，一切分析過程，從進樣到打印出分析結果，都可由儀器自動完成。可以預期，分析方法的新的變革.必將為化學以及其他有關學科的發(fā)展提供更為有力的手段。
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