化學(xué)分析方法的演進
化學(xué)先生 / 2019-08-08
波義耳在他的《懷疑派的化學(xué)家》一書中寫道:“化學(xué)的目的是認識物體的結(jié)構(gòu),而認識的方法是分析,”因此,以研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)為目的的各種分析方法,從人們開始認識物質(zhì)時起就已經(jīng)萌芽了,分析方法和化學(xué)本身一樣古老。
無機定性分析曾經(jīng)一度是化學(xué)研究的前沿,這種方法對元素的發(fā)現(xiàn),化合物的簽別以及地質(zhì)、礦產(chǎn)的發(fā)現(xiàn)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(xué)的過程中起了關(guān)鍵性的作用。近代化學(xué)主要是從物質(zhì)組成的定量表達開始的。例如,近代化學(xué)四大基本定律一一質(zhì)量守恒定律、當(dāng)量定律、定比定律、倍比定律的發(fā)現(xiàn),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(xué)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(dāng)發(fā)達的技藝,因而被奧斯特瓦爾德(W. Ostwald)稱為“科學(xué)的女仆”。
在20世紀初,分析方法經(jīng)歷了第一次革命性變革。引起這次變革的是物理化學(xué)成就同分析方法的結(jié)合。物理化學(xué)中的溶液平衡理論、電化學(xué)理論、動力學(xué)理論,以及一系列實驗方法的產(chǎn)生,使已有的分析方法理論化,并推動分析化學(xué)家在新理論、新方法的指導(dǎo)下去從事新的研究。經(jīng)典化學(xué)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(xué)分析方法的理論基礎(chǔ)。
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(jīng)濟的需要,對化學(xué)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(dǎo)體技術(shù),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(xué)角度,也從其他學(xué)科特別是物理學(xué)的角度協(xié)同推進。這就使得各種分析方法不僅對生產(chǎn)技術(shù)和化學(xué)本身的研究有著巨大的貢獻，同時也對其他學(xué)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(xué)、宇宙科學(xué)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)以及其他現(xiàn)代科學(xué)的進步，給分析方法特別是分析化學(xué)提出了更為復(fù)雜、更為苛刻的要求。過去,組成分析是分析任務(wù)的主要方面，現(xiàn)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(guān)物質(zhì)組成的狀態(tài)、價態(tài)和結(jié)構(gòu)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(jié)果，而現(xiàn)在則要求了解微區(qū)、表面、有時是動態(tài)的數(shù)據(jù)。這就促使電子學(xué)、電子計算機科學(xué)和統(tǒng)計學(xué)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(xiàn)了各種聯(lián)機。現(xiàn)代分析儀器的自動化程度已達到相當(dāng)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(jié)果，都可由儀器自動完成?？梢灶A(yù)期，分析方法的新的變革.必將為化學(xué)以及其他有關(guān)學(xué)科的發(fā)展提供更為有力的手段。
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