儀(yi)器分(fen)(fen)析是指采(cai)用比較復雜(za)或(huo)(huo)特(te)殊的儀(yi)器設備(bei),通過測量(liang)物(wu)質的某(mou)些(xie)物(wu)理(li)或(huo)(huo)物(wu)理(li)化(hua)(hua)學性質的參數(shu)及(ji)其變化(hua)(hua)來獲(huo)取物(wu)質的化(hua)(hua)學組成、成分(fen)(fen)含量(liang)及(ji)化(hua)(hua)學結構等信息(xi)的一類方法(fa)。儀(yi)器分(fen)(fen)析與化(hua)(hua)學分(fen)(fen)析(chemical analysis)是分(fen)(fen)析化(hua)(hua)學(analytical chemistry)的兩個(ge)分(fen)(fen)析方法(fa)。
儀器分析的分析(xi)(xi)對象一(yi)般是(shi)(shi)半(ban)微(wei)量(liang)(0.01~0.1g)、微(wei)量(liang)(0.1~10mg)、超(chao)微(wei)量(liang)(<0.1mg)組分的分析(xi)(xi),靈敏度高;而化(hua)學分析(xi)(xi)一(yi)般是(shi)(shi)半(ban)微(wei)量(liang)(0.01~0.1g)、常量(liang)(>0.1g)組分的分析(xi)(xi),準確(que)度高。
儀器(qi)分(fen)(fen)析大(da)致(zhi)可(ke)以(yi)分(fen)(fen)為(wei):電化學分(fen)(fen)析法(fa)(fa)(fa)、核磁共振波譜(pu)法(fa)(fa)(fa)、原子發射(she)光(guang)譜(pu)法(fa)(fa)(fa)、氣相(xiang)色譜(pu)法(fa)(fa)(fa)、原子吸收光(guang)譜(pu)法(fa)(fa)(fa)、高效液(ye)相(xiang)色譜(pu)法(fa)(fa)(fa)、紫(zi)外-可(ke)見光(guang)譜(pu)法(fa)(fa)(fa)、質譜(pu)分(fen)(fen)析法(fa)(fa)(fa)、紅(hong)外光(guang)譜(pu)法(fa)(fa)(fa)、其它(ta)儀器(qi)分(fen)(fen)析法(fa)(fa)(fa)等。
儀器分析的主要特點
1、靈敏(min)度高:大多數(shu)儀器(qi)分析法適用(yong)于微量、痕量分析。例如,原子吸收分光(guang)光(guang)度法測定某些元(yuan)素的(de)絕對(dui)靈敏(min)度可達10^-14g。
2、取樣量少:化(hua)學分析法需用10-1~10-4g,儀(yi)器分析試樣常(chang)在10-2~10-8g。
3、在低(di)濃度下(xia)的(de)分析準確度較高:含量在10-5%~10-9%范圍(wei)內的(de)雜質測定,相對誤差低(di)達(da)1%~10%。
4、快速(su):例(li)如,發射光(guang)譜分(fen)析(xi)法在1min內可同時(shi)測定水中(zhong)48個(ge)元素。
5、可(ke)進行(xing)無損(sun)分析(xi):有(you)時可(ke)在不(bu)破壞試樣(yang)的情況下進行(xing)測定(ding),適于考古、文物等(deng)特殊領域(yu)的分析(xi)。有(you)的方法還能進行(xing)表面或(huo)微區分析(xi),或(huo)試樣(yang)可(ke)回收。
6、能進行多(duo)信息或特殊功能的分(fen)(fen)析:有時(shi)可同時(shi)作定(ding)(ding)性、定(ding)(ding)量分(fen)(fen)析,有時(shi)可同時(shi)測定(ding)(ding)材料的組分(fen)(fen)比和原子的價態。放(fang)射性分(fen)(fen)析法還可作痕(hen)量雜(za)質分(fen)(fen)析。
7、專(zhuan)一(yi)性(xing)強:例如,用(yong)單晶X衍射儀可(ke)專(zhuan)測晶體結構;用(yong)離子(zi)選擇性(xing)電(dian)極可(ke)測指定(ding)離子(zi)的濃度等。
8、便于遙(yao)測(ce)、遙(yao)控、自動化:可作即時、在(zai)線分析(xi)控制(zhi)生產過程、環境自動監(jian)測(ce)與(yu)控制(zhi)。
9、操(cao)(cao)作較簡便:省去了繁多化(hua)學操(cao)(cao)作過程(cheng)。隨自動(dong)化(hua)、程(cheng)序化(hua)程(cheng)度(du)的提高操(cao)(cao)作將(jiang)更趨于簡化(hua)。
10、儀器設備(bei)較復雜(za),價格較昂貴。
儀器分析的發展趨勢
1、方法創新
進一步提高儀器分析(xi)方法的靈敏度、選擇(ze)性和(he)準確(que)的。各種選擇(ze)性檢測技術(shu)和(he)多(duo)組分同時分析(xi)技術(shu)等是當前儀器分析(xi)研究的重要課題(ti)。
2、分析儀器智能化
微機在儀器(qi)分(fen)析(xi)法中(zhong)不僅(jin)只運算分(fen)析(xi)結果,而(er)且可以儲存分(fen)析(xi)方法和(he)標準數據(ju),控制儀器(qi)的全部操作,實現分(fen)析(xi)操作自動化和(he)智(zhi)能化。
3、新型動(dong)態分析檢測和(he)非破(po)壞性(xing)檢測
離線的(de)(de)(de)(de)分析檢測不(bu)能瞬時、直接、準確(que)地(di)反映生(sheng)(sheng)(sheng)產實際和生(sheng)(sheng)(sheng)命(ming)環境的(de)(de)(de)(de)情景實況,布恩那個及時控制生(sheng)(sheng)(sheng)產、生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)和生(sheng)(sheng)(sheng)物過(guo)程(cheng)。運用先進的(de)(de)(de)(de)技術和分析原理,研(yan)究并建立(li)有效而使用的(de)(de)(de)(de)實時、在線和高靈敏(min)度(du)、高選擇(ze)性(xing)的(de)(de)(de)(de)新型動態(tai)(tai)分析檢測和非(fei)破壞(huai)性(xing)檢測,將是21世紀儀器分析發展的(de)(de)(de)(de)主流。生(sheng)(sheng)(sheng)物傳(chuan)(chuan)感(gan)器和酶(mei)傳(chuan)(chuan)感(gan)器、免疫傳(chuan)(chuan)感(gan)器、DNA傳(chuan)(chuan)感(gan)器、細胞傳(chuan)(chuan)感(gan)器等(deng)不(bu)斷涌現(xian)(xian);納米傳(chuan)(chuan)感(gan)器的(de)(de)(de)(de)出現(xian)(xian)也為活(huo)體分析帶(dai)來了機遇。
4、多種方法的聯合使(shi)用(yong)
儀器分(fen)析多種方(fang)法的聯(lian)合使用可(ke)以使每(mei)(mei)種方(fang)法的優(you)點得以發(fa)揮,每(mei)(mei)種方(fang)法的缺點得以補救。聯(lian)用分(fen)析技術已成為當前儀器分(fen)析的重要發(fa)展(zhan)方(fang)向。
5、擴展時(shi)空(kong)多維信(xin)息
隨(sui)著環境科學(xue)、宇宙科學(xue)、能(neng)源科學(xue)、生(sheng)命科學(xue)、臨床(chuang)化學(xue)、生(sheng)物(wu)醫學(xue)等(deng)(deng)學(xue)科的興起,現代儀器分(fen)析(xi)的發展已不局限于(yu)將待測(ce)組分(fen)分(fen)離(li)出(chu)來(lai)進行表征和(he)測(ce)量,而且成(cheng)為(wei)一門為(wei)物(wu)質(zhi)提(ti)供(gong)盡可能(neng)多的化學(xue)信息(xi)的科學(xue)。隨(sui)著人們對客觀物(wu)質(zhi)認(ren)識的深入,某(mou)些過(guo)去所不甚熟悉的領(ling)域(如多維、不穩定和(he)邊(bian)界條件等(deng)(deng))也(ye)逐漸(jian)提(ti)到日(ri)程上來(lai)。采用現代核(he)磁共振光(guang)譜、質(zhi)譜、紅外光(guang)譜等(deng)(deng)分(fen)析(xi)方法,可提(ti)供(gong)有機物(wu)分(fen)子的精細結構(gou)、空間排列構(gou)成(cheng)及(ji)(ji)瞬態(tai)變化等(deng)(deng)信息(xi),為(wei)人們對化學(xue)反應(ying)歷(li)程及(ji)(ji)生(sheng)命的認(ren)識提(ti)供(gong)了重要基(ji)礎(chu)。