儀(yi)器分析是指采用(yong)比(bi)較復雜或特殊的(de)儀(yi)器設備,通過測量(liang)物(wu)質(zhi)的(de)某些物(wu)理或物(wu)理化學(xue)(xue)性質(zhi)的(de)參數及其變(bian)化來獲取(qu)物(wu)質(zhi)的(de)化學(xue)(xue)組成、成分含量(liang)及化學(xue)(xue)結構等(deng)信息的(de)一(yi)類(lei)方法。儀(yi)器分析與(yu)化學(xue)(xue)分析(chemical analysis)是分析化學(xue)(xue)(analytical chemistry)的(de)兩(liang)個(ge)分析方法。
儀器分析的(de)分(fen)析(xi)(xi)對象一(yi)般是半微(wei)量(liang)(0.01~0.1g)、微(wei)量(liang)(0.1~10mg)、超(chao)微(wei)量(liang)(<0.1mg)組(zu)分(fen)的(de)分(fen)析(xi)(xi),靈敏(min)度(du)高;而(er)化學分(fen)析(xi)(xi)一(yi)般是半微(wei)量(liang)(0.01~0.1g)、常量(liang)(>0.1g)組(zu)分(fen)的(de)分(fen)析(xi)(xi),準(zhun)確度(du)高。
儀器分(fen)析(xi)大(da)致可以分(fen)為(wei):電化(hua)學分(fen)析(xi)法(fa)(fa)、核磁共振波譜法(fa)(fa)、原(yuan)子發射光(guang)譜法(fa)(fa)、氣(qi)相色譜法(fa)(fa)、原(yuan)子吸收(shou)光(guang)譜法(fa)(fa)、高(gao)效(xiao)液相色譜法(fa)(fa)、紫外-可見光(guang)譜法(fa)(fa)、質譜分(fen)析(xi)法(fa)(fa)、紅外光(guang)譜法(fa)(fa)、其(qi)它(ta)儀器分(fen)析(xi)法(fa)(fa)等。
儀器分析的主要特點
1、靈(ling)敏度高:大(da)多(duo)數儀器分(fen)析(xi)法適用于(yu)微量、痕量分(fen)析(xi)。例如,原子(zi)吸收分(fen)光(guang)光(guang)度法測定某(mou)些(xie)元素的(de)絕對靈(ling)敏度可達(da)10^-14g。
2、取樣量少(shao):化學分析法需(xu)用(yong)10-1~10-4g,儀器分析試樣常(chang)在10-2~10-8g。
3、在(zai)低(di)濃度(du)下(xia)的分析準(zhun)確度(du)較高:含量(liang)在(zai)10-5%~10-9%范(fan)圍內的雜質測(ce)定,相對(dui)誤差(cha)低(di)達1%~10%。
4、快速:例如,發射光譜分析法(fa)在(zai)1min內可同時測(ce)定水中48個元素。
5、可(ke)(ke)進行無(wu)損分析:有(you)時可(ke)(ke)在不破壞試樣的(de)情況下進行測定(ding),適于考古(gu)、文物等特殊領域的(de)分析。有(you)的(de)方法(fa)還能(neng)進行表(biao)面(mian)或微(wei)區分析,或試樣可(ke)(ke)回收。
6、能進行多信息或(huo)特(te)殊功能的分析(xi):有時(shi)(shi)(shi)可(ke)同(tong)時(shi)(shi)(shi)作定性、定量(liang)分析(xi),有時(shi)(shi)(shi)可(ke)同(tong)時(shi)(shi)(shi)測定材料的組分比和原子的價(jia)態(tai)。放射性分析(xi)法還可(ke)作痕量(liang)雜質分析(xi)。
7、專一性(xing)強:例如,用單晶(jing)X衍射儀可(ke)專測晶(jing)體結構(gou);用離子選擇性(xing)電極可(ke)測指(zhi)定離子的濃度等。
8、便于遙測、遙控、自動(dong)化:可作即時、在(zai)線分析(xi)控制(zhi)生產過程、環境自動(dong)監測與(yu)控制(zhi)。
9、操作較簡(jian)便:省去了繁多化(hua)(hua)學操作過程(cheng)。隨自(zi)動化(hua)(hua)、程(cheng)序化(hua)(hua)程(cheng)度的提(ti)高操作將更趨(qu)于簡(jian)化(hua)(hua)。
10、儀器(qi)設備較(jiao)復雜(za),價格較(jiao)昂貴。
儀器分析的發展趨勢
1、方法創新
進一步(bu)提(ti)高儀(yi)器分析(xi)方法的靈敏度、選擇(ze)性(xing)和準確的。各種選擇(ze)性(xing)檢測技術和多組分同時分析(xi)技術等是(shi)當前儀(yi)器分析(xi)研究的重(zhong)要(yao)課題。
2、分析儀器智能化
微機在(zai)儀(yi)器分(fen)析(xi)(xi)法中不僅只運(yun)算分(fen)析(xi)(xi)結果,而且可以(yi)儲存分(fen)析(xi)(xi)方法和(he)標準數據,控制儀(yi)器的(de)全部操作,實(shi)現分(fen)析(xi)(xi)操作自動化和(he)智能化。
3、新(xin)型動態分(fen)析檢測和非破壞性檢測
離線(xian)的(de)(de)分(fen)析(xi)檢測(ce)不能瞬時、直接(jie)、準確地反映生(sheng)產實際(ji)和(he)生(sheng)命(ming)環境的(de)(de)情景實況,布恩那個(ge)及時控制生(sheng)產、生(sheng)態和(he)生(sheng)物(wu)過程。運用先進的(de)(de)技術和(he)分(fen)析(xi)原理,研究并建(jian)立有效而(er)使用的(de)(de)實時、在線(xian)和(he)高(gao)(gao)靈敏度、高(gao)(gao)選(xuan)擇性的(de)(de)新(xin)型動態分(fen)析(xi)檢測(ce)和(he)非破壞性檢測(ce),將是21世(shi)紀(ji)儀器(qi)分(fen)析(xi)發展的(de)(de)主流(liu)。生(sheng)物(wu)傳感器(qi)和(he)酶傳感器(qi)、免(mian)疫(yi)傳感器(qi)、DNA傳感器(qi)、細胞傳感器(qi)等不斷涌(yong)現;納米(mi)傳感器(qi)的(de)(de)出現也(ye)為活體分(fen)析(xi)帶來了機(ji)遇。
4、多種方(fang)法的(de)聯(lian)合使用
儀器分(fen)析(xi)多(duo)種(zhong)方法(fa)的(de)聯合使用可以(yi)使每種(zhong)方法(fa)的(de)優點得(de)(de)以(yi)發揮,每種(zhong)方法(fa)的(de)缺點得(de)(de)以(yi)補救。聯用分(fen)析(xi)技術已成為當前儀器分(fen)析(xi)的(de)重要發展方向。
5、擴展時空多維信息
隨著環境(jing)科學(xue)、宇(yu)宙科學(xue)、能源科學(xue)、生命科學(xue)、臨床化學(xue)、生物(wu)醫學(xue)等(deng)學(xue)科的(de)興起,現(xian)(xian)代儀(yi)器(qi)分(fen)(fen)析(xi)的(de)發展已不局限于將待測組分(fen)(fen)分(fen)(fen)離出來進行表征和(he)測量,而且成為(wei)(wei)一門為(wei)(wei)物(wu)質提供盡可(ke)能多的(de)化學(xue)信息的(de)科學(xue)。隨著人(ren)們對(dui)客觀(guan)物(wu)質認(ren)識的(de)深入,某些過(guo)去(qu)所不甚(shen)熟悉的(de)領(ling)域(如(ru)多維、不穩定和(he)邊(bian)界條件(jian)等(deng))也逐(zhu)漸提到(dao)日程上來。采用現(xian)(xian)代核磁共振光(guang)譜(pu)、質譜(pu)、紅外(wai)光(guang)譜(pu)等(deng)分(fen)(fen)析(xi)方法,可(ke)提供有機物(wu)分(fen)(fen)子的(de)精細結構、空間排列構成及瞬態變化等(deng)信息,為(wei)(wei)人(ren)們對(dui)化學(xue)反應歷(li)程及生命的(de)認(ren)識提供了(le)重要基礎。