分析化學發(fā)展趨勢

1、分析化學發(fā)展趨勢分析化學學科的發(fā)展經(jīng)歷了三次巨大變革：第一次是隨著分析化學基礎(chǔ)理論，特別是物理化學的基本概念（如溶液理論）的發(fā)展，使分析化學從一種技術(shù)演變成為一門科學，第二次變革是由于物理學和電子學的發(fā)展，改變了經(jīng)典的以化學分析為主的局面，使儀器分析獲得蓬勃發(fā)展。目前，分析化學正處在第三次變革時期，生命科學、環(huán)境科學、新材料科學發(fā)展的要求，生物學、信息科學，計算機技術(shù)的引入，使分析化學進入了一個嶄新的境界。第三次變革的基本特點：從采用的手段看，是在綜合光、電、熱、聲和磁等現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進一步采用數(shù)學、計算機科學及生物學等學科新成就對物質(zhì)進行縱深分析的科學；從解決的任務(wù)看，現(xiàn)代分析化學已發(fā)展成為獲

2、取形形色色物質(zhì)盡可能全面的信息、進一步認識自然、改造自然的科學。現(xiàn)代分析化學的任務(wù)已不只限于測定物質(zhì)的組成及含量，而是要對物質(zhì)的形態(tài)（氧化-還原態(tài)、絡(luò)合態(tài)、結(jié)晶態(tài)）、結(jié)構(gòu)（空間分布）、微區(qū)、薄層及化學和生物活性等作出瞬時追蹤、無損和在線監(jiān)測等分析及過程控制。隨著計算機科學及儀器自動化的飛速發(fā)展，分析化學家也不能只滿足于分析數(shù)據(jù)的提供，而是要和其它學科的科學家相結(jié)合，逐步成為生產(chǎn)和科學研究中實際問題的解決者。近些年來，在全世界科學界和分析化學界開展了“化學正走出分析化學”、“分析物理”、“分析科學”等熱烈議論，反映了這次變革的深刻程度。本書根據(jù)中國國家自然科學基金會“自然科學學科（分析）發(fā)展戰(zhàn)略

3、調(diào)查報告”在美國、前蘇聯(lián)這兩個發(fā)達國家分析化學發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)代分析化學學科的發(fā)展趨勢和特點歸納為八個方面，以論述分析化學整體的發(fā)展：（一）提高靈敏度這是各種分析方法長期以來所追求的目標。當代許多新的技術(shù)引入分析化學，都是與提高分析方法的靈敏度有關(guān)，如激光技術(shù)的引入，促進了諸如激光共振電離光譜、激光拉曼光譜、激光誘導熒光光譜、激光光熱光譜、激光光聲光譜和激光質(zhì)譜的開展，大大提高了分析方法的靈敏度，使得檢測單個原子或單個分子成為可能。又如多元配合物、有機顯色劑和各種增效試劑的研究與應(yīng)用，使吸收光譜、熒光光譜、發(fā)光光譜、電化學及色譜等分析方法的靈敏度和分析性能得到大幅度地提高。（二）解決復雜

4、體系的分離問題及提高分析方法的選擇性迄今，人們所認識的化合物已超過1000萬種，而且新的化合物仍在快速增長。復雜體系的分離和測定已成為分析化學家所面臨的艱巨任務(wù)。由液相色譜、氣相色譜、超臨界流體色譜和毛細管電泳等所組成的色譜學是現(xiàn)代分離、分析的主要組成部分并獲得了很快的發(fā)展。以色譜、光譜和質(zhì)譜技術(shù)為基礎(chǔ)所開展的各種聯(lián)用、接口及樣品引入技術(shù)已成為當今分析化學發(fā)展中的熱點之一。在提高方法選擇性方面，各種選擇性試劑、萃取劑、離子交換劑、吸附劑、表面活性劑、各種傳感器的接著劑、各種選擇檢測技術(shù)和化學計量學方法等是當前研究工作的重要課題。（三）擴展時空多維信息現(xiàn)代分析化學的發(fā)展已不再局限于將待測組分分離

5、出來進行表征和測量，而是成為一門為物質(zhì)提供盡可能多的化學信息的科學。隨著人們對客觀物質(zhì)的認識的深入，某些過去所不甚熟悉的領(lǐng)域，如多維、不穩(wěn)態(tài)和邊界條件等也逐漸提到分析化學家的日程上來。例如現(xiàn)代核磁共振波譜、紅外光譜、質(zhì)譜等的發(fā)展，可提供有機物分子的精細結(jié)構(gòu)、空間排列構(gòu)型及瞬態(tài)等變化的信息，為人們對化學反應(yīng)歷程及生命過程的認識展現(xiàn)了光輝的前景?；瘜W計量學的發(fā)展，更為處理和解析各種化學信息提供了重要基礎(chǔ)。（四）微型化及微環(huán)境的表征與測定微型化及微環(huán)境分析是現(xiàn)代分析化學認識自然從宏觀到微觀的延伸。電子學、光學和工程學向微型化發(fā)展、人們對生物功能的了解，促進了分析化學深入微觀世界的進程。電子顯微技術(shù)、

6、電子探針X射線微量分析、激光微探針質(zhì)譜等微束技術(shù)已成為進行微區(qū)分析的重要手段。在表面分析方面，電子能譜、次級離子質(zhì)譜、脈沖激光原子探針等的發(fā)展，可檢測和表征一個單原子層，因而在材料科學、催化劑、生物學、物理學和理論化學研究中占據(jù)重要的位置。此外，對于電極表面修飾行為和表征過程的研究，各種分離科學理論、聯(lián)用技術(shù)、超微電極和光譜電化學等的應(yīng)用，為揭示反應(yīng)機理，開發(fā)新體系，進行分子設(shè)計等開辟了新的途徑。（五）形態(tài)、狀態(tài)分析及表征在環(huán)境科學中，同一元素的不同價態(tài)和所生成的不同的有機化合物分子的不同形態(tài)都可能存在毒性上的極大差異。在材料科學中物質(zhì)的晶態(tài)、結(jié)合態(tài)更是影響材料性能的重要因素。目前已報道利用諸

7、如陽極溶出伏安法、X射線光電子能譜、X射線熒光光譜、X射線衍射、熱分析、各種吸收光譜方法和各種聯(lián)用技術(shù)來解決物質(zhì)存在的形態(tài)和狀態(tài)問題。（六）生物大分子及生物活性物質(zhì)的表征與測定70年代以來，世界各發(fā)達國家都將生命科學及其有關(guān)的生物工程列為科學研究中最優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，在歐、美、日等地區(qū)和國家具有戰(zhàn)略意義的宏大研究規(guī)劃“尤利卡計劃”，“人類基因圖”及“人體研究新前沿”中，生物大分子的結(jié)構(gòu)分析研究都占據(jù)重要的位置。我國在2000年前發(fā)展高技術(shù)戰(zhàn)略的規(guī)劃中，也把生物技術(shù)列為七個重點領(lǐng)域之一。一方面生命科學及生物工程的發(fā)展向分析化學提出了新的挑戰(zhàn)。另一方面仿生過程的模擬，又成為現(xiàn)代分析化學取之不盡的源泉

8、。當前采用以色譜、質(zhì)譜、核磁共振、熒光、磷光、化學發(fā)光和免疫分析以及化學傳感器、生物傳感器、化學修飾電極和生物電分析化學等為主體的各種分析手段，不但在生命體和有機組織的整體水平上，而且在分子和細胞水平上來認識和研究生命過程中某些大分子及生物活性物質(zhì)的化學和生物本質(zhì)方面，已日益顯示出十分重要的作用。（七）非破壞性檢測及遙測它是分析方法的又一重要外延。當今的許多物理和物理化學分析方法都已發(fā)展為非破壞性檢測。這對于生產(chǎn)流程控制，自動分析及難于取樣的諸如生命過程等的分析是極端重要的。遙測技術(shù)應(yīng)用較多的是激光雷達、激光散射和共振熒光、傅里葉變換紅外光譜等，已成功地用于測定幾十公里距離內(nèi)的氣體、某些金屬的原子和分子、飛機尾氣組成，煉油廠周圍大氣組成等，并為紅外制導和反制導系統(tǒng)的設(shè)計提供理論和實驗根據(jù)。（八）自動化及智能化微電子工業(yè)、大規(guī)模集成電路、微處理器和微型計算機的發(fā)展，使分析化學和其它科學與技術(shù)一樣進入了自動化和智能化的階段。機器人是實現(xiàn)基本化學操作自動化的重要工具。專家系統(tǒng)是人工智能的最前沿。在分析化學中，專家系統(tǒng)主要用作設(shè)計實驗和