化学分析和仪器分析技术的应用与发展

陆东明(苏州环优检测有限公司，江苏 苏州 215000)

1 化学分析和仪器分析

1.1 特点

第一，二者都具备比较快的分析速度，而且可结合计算机技术对多个样品开展批量分析，以此用最短的时间获取多个样品的分析结果。第二，都具备较高的灵敏度，微量的特定物质也可利用这两种技术进行检测。第三，可实现在线分析和遥控监测，以此减少相应的人工成本投入，达到经济化分析的目的。第四，具有较强的适用性，在多种物质分析中都可进行应用。第五，不会损伤样品，可适用于高要求和高复杂性的样品分析中。

1.2 局限性

第一，所需设备比较复杂，需要投入的资金非常多，而且设备具有较高的维护要求和环境要求。第二，就仪器分析而言，这项技术的基础是标准物质，也就是通过对照标准物质获取结果，因此标准物质会对结果产生一定影响。第三，虽然精确度相较于过去有了很大提升，但这两种技术仍然具有较大的相对误差，因此在微量和痕量物质分析中不适用[1]。

1.3 发展历程

随着社会经济的不断发展，对现代科技的应用越发广泛，就化学分析和仪器分析而言，这两项技术从的20世纪初开始获得广泛认可，随后经历了三个阶段的发展历程，第一阶段是20世纪初期，溶液平衡理论出现并开始在化学分析中进行应用，相应的理论前提下自此开始逐渐完善。第二阶段是20世纪中期，此时物理学获得了非常好的发展，而且相关设备开始逐渐完善，为仪器分析的发展提供了良好条件。第三阶段是20世纪的后期，此时计算技术、生物学、材料学开始迅猛发展，化学分析和仪器分析在这些科学技术成果的推动下发生了质的变化。

2 化学分析与仪器分析技术的应用

2.1 化学分析、仪器分析技术的应用

首先，在化学分析、仪器分析技术的应用中，最为主要的内容即为对物质、元素展开的状态、形态分析。以实际为例，同种元素在不同环境下很可能会存在多种不同的形态，且自然界中很少存在单质元素，多为多种元素混合存在。不同元素间形成化合物时，由于不同分子中的离子组成存在差异，很可能导致化合物存在毒性，或是导致化学物质的结合态的性能存在不同差异，具备不同特点。化学分析与仪器分析正是针对此原因展开工作，运用分析工作对其构成、形态进行分析研究，意在明确其状态，了解复杂物质的状态。目前所使用的分析技术主要有光谱分析、电子能谱分析，利用伏安法所展开的技术也是检测内容中的一部分。其次，非破坏性检测对于科学研究、生产管理具有较大作用。以实际为例，当出现稀有物质，可拆分研究次数较少，不足以支持研究项目，或是在生产过程中需要检查某一类型设备，但又不能对其进行拆分检查，此时便可应用非破坏性检测对相关问题进行检查与分析，在不破坏检查分析对象的原有结构上对其进行了解与研究。目前，非破坏性检测中还包括遥测检查类型，如：激光雷达、激光散射等遥测技术，能够基于原有检测技术的基础上实现对金属分子、原子的结构进行分析，为反制导技术提供更多的理论依据。最后，自动化、智能化是一个循序渐进的过程，在化学分析、仪器分析的技术进阶中属于较为新式的技术应用。就我国情况进行分析，目前我国应用自动化、智能化检测分析技术应用于新型研究中，借助计算机软件与智能设备，仅需较少人工操作便可以切实完成检测工作。以实际为例，在应用自动化、智能化检测技术的过程中，研究人员仅需设计实验步骤、明确分析方法开发，其他步骤均可通过相关设备来实现，已经实现了自动分析、智能分析。现阶段此类技术正在迅速发展，并逐渐在研究方面更为深入，获得较好的反响。

2.2 化学分析、仪器分析技术的优势与局限性

化学分析、仪器分析技术的优点在于将分析结果呈现为更易了解的书面数据。在化学分析、仪器分析技术的应用过程中，计算机技术所支持的分析研究工作能够更快地将多个不同性质的物质进行分析。与此同时，在仪器与技术的支撑下，化学分析、仪器分析技术的应用灵敏性较高，在微量成分的探测与鉴定上具有更大优势，能够创造更大的经济价值。除此以外，化学分析、仪器分析技术的优点还在于其能够随着科学进步、技术提升而实现不断发展，在各类仪器、技术的应用过程中实现应用空间拓展。最后，化学分析、仪器分析技术能够基于技术与计算机软件实现分析，解决受控监测较难、技术应用门槛较高的问题，且分析过程中能够实现样品完整。化学分析、仪器分析技术的局限性在于应用过程较为复杂，在应用过程中存在的问题中，首先需要注意的便是技术操作较为复杂、仪器内部结构复杂性较高，仪器设备较为昂贵。就实际而言，在设备的维护与调试方面需要有专门的技术人员对其进行阶段性养护，投入成本较高。同时，化学分析、仪器分析技术本质上属于一种特点较为突出的分析技术手段，得到的结果一般而言是基于已有数据上的。在化学分析方面，技术与仪器的应用局限性明显，且分析结果可能有时存在较大误差，在高含量组成、学量组成分析工作的需求标准下，可能出现无法满足的情况[2]。

3 化学分析、仪器分析技术的发展

3.1 灵敏度不断提升

在发展过程中，化学分析、仪器分析技术随着科技水平的提升而得到较大发展。以实际为例，在化学分析工作中，由技术所带动的，逐渐出现的新型分析技术能够切实应用在具体分析环节中，在提升分析结果精准度的同时能够有效提升更为精确的分析结果，对单个原子、分子进行检测，目前，在激光检测技术的环境下便可实现此内容。除此以外，在多元配合物、增效试剂的支持下。光谱分析技术也能切实提升灵敏度与性能，提供更为精准的检测成果。

3.2 微环境与微型化的测定

微环境与微型化的测定是化学分析、仪器分析技术的另一个发展方向。就实际而言，在微环境与微型化分析的过程中，宏观与微观两方面的分析能够更加深入，在微型化不断发展的过程中，人们能够更为深入且清楚地了解到相关物质的功能，在分析微观层面的过程中奠定较为良好的基础。就实际而言，以表面分析技术为例，电子能谱、光谱电化学等技术的初选能够使联用技术与超微电极技术对电极表征、表面的作用为分子设计、设计体系的开发提供更多思路，使化学体系的发展取得进步。

3.3 逐渐解决复杂体系的分离

化学分析、仪器分析技术的应用过程中常出现对复杂体系的检查与分离。在一类新的化合物出现时，内部结构往往是未知且具有复杂性的，此时便需要进一步提升分析技术的准确定，对测定与分离工作而言具有一定作用。目前，毛细管电泳、超临界流体色谱、气相色谱与流相色谱所构成的色谱分析能够切实解决分析、分离技术的问题，对发展起到重要的推动作用，成为当前化学分析、仪器分析技术中极具发展前景的技术手段。

3.4 非破坏性分析

非破坏性分析指的是在不破坏分析对象状态和性能的条件下对其开展分析，是我国分析领域中的关键构成。非破坏性分析在控制生产流程和自动分析方面有着非常重要的作用，而且在激光雷达、激光散射、遥测技术的辅助下还可分析的金属的微观结构，可促进反制导和红外制导的发展。

3.5 智能与自动化

随着微型化技术的不断发展，我国化学分析和仪器分析的智能化与自动化特征也越发明显，在实际分析过程中，工作人员可以提前制定分析流程和分析方法，用于说明物质结构和物质谱图，并且这项技术已经在工业生产中得到了广泛运用，但我国对智能化和自动化分析的应用还不是特别普遍，因此在我国的分析改革中智能和自动化也必将成为主要方向。

3.6 增强分析法的选择和应用

随着科学技术的不断发展，人们发现了越来越多的新化合物，这些化合物具有十分复杂的内部结构，因此就提升了分析过程中测定和分离的难度。为了获得更准确的分析结果，需要做好对增强分析法的选择和应用，比如基于毛细管电泳、超临界流体、色谱等分析技术，对提升化学分析和仪器分析效果有很大帮助。另外在分析样品中引入质谱、色谱等技术也成了当前在化学分析中主要的技术手段，由此也决定了化学分析的未来发展方向。

3.7 拓展时空信息

当前的化学分析手段不仅能够对分析对象的测量和表征进行分离，同时也可以明确物质的化学构成，另外在质谱技术、红外线光谱技术与核磁共振技术的共同推动下，利用化学飞机还可以清晰展示有机物内部的分子结构，可以了解瞬态和空间排列等最为关键的信息，令人们对生命形成过程和化学反应过程产生更清晰的掌握。另外，随着新知识和新理论的不断发展，应继续对分析对象的时空信息进行拓展，从而将分析技术提升到更高层次。

3.8 生物活性物质和大分子的测定

在化学分析中，生物活性物质和大分子测定是极为关键的构成部分，同时也是化学分析的主要发展方向。在生物工程和生命科学领域，生物大分子分析结果的影响非常重要，通过生物大分子分析结果可以更加真实地模拟仿生过程，对于相应的分析技术而言，当前在测定生物大分子的过程中主要使用的免疫分析、化学发光、荧光、核磁共振等，相应仪器有化学修饰电极、生物传感器、化学传感器等，这些仪器和技术可以将分析细化到细胞层面，对有机体组织的生物活性生物本质的分析具有明显效果。

4 结语

总而言之，仪器分析技术与化学分析技术不但能够促进该领域的发展，还可以促进工业生产。所以，必须对仪器分析和化学分析予以全面、正确的认识，积极探索这两项技术的发展方向，从而进一步提升仪器分析与化学分析的适应性、灵活性以及精确度，从而为我国分析水平的稳步提升奠定坚实的基础。