現代分析化學與化學計量學研究

O溫榮杰（卡博特高性能材料（天津）有限公司 天津 300480）

現代分析化學與化學計量學研究

O溫榮杰
（卡博特高性能材料（天津）有限公司 天津 300480）

隨著科技的不斷進步，分析化學也在不斷向前發展。其在發展的過程中，不斷吸收其他學科的最新研究成果并與之融合，從而使分析化學與各個學科之間的交叉程度日益增高。得益于多個學科的強力支撐，加之現代分析化學的研究范圍越來越廣，分析化學的研究手段也突破了傳統的以人工為主的方式方法，轉而形成了以現代儀器分析為主的局面。研究人員常常利用化學儀器，通過分析以獲得他們在研究過程中所需要的相關化學信息，化學計量學便由此產生。現代分析化學在獲得長足進步的同時，也推動了化學計量學的發展。本文通過分別闡述現代分析化學以及化學計量學的發展歷程，在此基礎上，探究它們在新時期的一些新進展，以方便讀者更為全面、更為深入的了解現代分析化學及化學計量學。

現代分析化學；化學計量學；研究

分析化學學科在最初建立的時候，研究人員主要是用它來進行測量和表征，例如判定物質的組成成分，確定各個成分的含量及比重，表征它們的結構和空間構象等等。另外，在測定的對象上，以礦物質居多。在進行分析的時候，所采用的手段方法也較為簡單，常常通過人工的操作便可完成。但是，科學技術的突飛猛進以及社會的全面發展，使傳統的分析化學發生了巨大變化，單純的人工操作已明顯滯后，越來越難以達到測定的要求。此時，分析化學不得不通過吸收和融合包括物理、生物、電子科學在內的多個學科的研究成果來改變這種局面。由于學科的研究領域范圍越來越廣，整體性不斷加強，分析化學進入到了以儀器分析為主的時代。借助儀器的分析，研究人員可以從中獲得需要的化學信息以解決研究中所遇到的分析問題，作為現代分析化學的一個重要分支——化學計量學便在此種情形之下產生了。現代分析化學與化學計量學的不斷發展，能夠為社會的進步、人類的創新提供更多的幫助。

一、現代分析化學

1.發展歷程

自從人類進入文明社會以后，在社會的生產、人們的生活當中，便可見分析化學的蹤跡，例如我國商周時期的青銅器，春秋戰國時期的鐵器以及道士的煉丹。但是此時的分析化學僅僅被當做是一種技術，沒有強大的科學理論支撐。直到上世紀初才正式確立了分析化學學科及其地位。分析化學在隨后的發展過程中，一共發生了三次大的變革浪潮：一是二十世紀之初，基于溶液平衡理論的產生及所取得的成就，化學家將其應用到容量分析當中，從而為分析化學提供了理論支持，并建立了較為完備的理論體系。二是二十世紀四十年代至六十年代，基于物理學方面的大發展，儀器分析開始得到應用。三是二十世紀七十年代以后，基于計算機以及生物、材料等各個學科的迅猛發展，分析化學積極融合這些學科的發展成果，使現代分析化學的發展上升到了一個新的高度。

2.特點

現代分析化學的特點主要表現在以下幾個方面：第一，從使用的方式方法來看，現代分析化學利用當前各個學科的最新前沿成果和最先進的分析儀器對所要研究的物質進行全方位的分析。第二，從研究的目的來看，現代分析化學不只是對物質進行簡單的測定，而是要獲得物質多個方面的信息，包括物質的形態、空間構象、生物活性等等，并在分析的過程中，能夠對這些信息進行實時追蹤。

3.發展趨勢

⑴向高靈敏度發展

分析化學從產生之初便致力于追求高靈敏度，這也是研究人員的永恒需求。由于新科技元素的注入，現代分析化學在靈敏度方面得到極大提高。例如當分析化學融合激光技術以后，推動了各種光譜技術的發展，大大提升了分析的靈敏度，甚至連單個原子的檢測都變為了可能。由此我們可以預見，隨著其他更先進技術的應用，現代分析化學在靈敏度方面會進一步得到提升。

(2)解析更為復雜的物質

目前，人們已了解到的化合物超過千萬種以上，而且新的物質又不斷出現，復雜物質的解析已成為現代分析化學的一項重要任務。尤其是與生命科學領域相關的生物大分子，在化學分析中占有重要地位。現代分析化學的研究熱點之一是開發新的技術，使色譜、光譜和質譜技術能夠結合在一起，并通過它們的聯用，在分析復雜的物質，尤其是生物大分子方面能夠取得良好的分析效果。

(3)分析操作的智能化

隨著當前電子信息技術和集成電路的快速發展，現代分析化學也開始步入到智能化的時代。通過采用智能化控制系統，設定規范的程序，便可以實現樣品的采集、分析檢測和結果處理等整個過程的自動化。這不僅可以節省大量的人力，還能實時對分析進行監控。隨著計算機網絡技術和電子技術的不斷發展，現代分析化學的智能化程度將會得到進一步的提升。

二、化學計量學

1.發展歷程

化學計量學產生于二十世紀七十年代，現已成為分析化學中一支重要的分支學科。它的產生與發展大致可以分為兩個階段：第一個階段，在分析化學發展的過程中，出現了許多現代化的測量儀器，通過這些儀器的使用，研究人員可以獲取大量的分析數據，這讓人們開始認識到化學分析中數據的獲得可以變得輕松、快捷。正是由于現代化測量儀器的出現，為化學計量學的產生打下了堅實的基礎。第二階段，隨著分析化學進一步向前發展，由于測量儀器的使用，研究人員很容易獲得分析數據，但是這些數據很多，研究人員如何從中找到自己需要的信息便成為了新的問題。此時，計算機技術的快速發展，可以為數據的分析提供極大的幫助，在這個過程中，促進了分析化學與其他學科之間的融合發展，尤其是與計算機技術的結合，使得化學研究人員可以快速提取有用的信息。這種情形之下便產生了化學計量學。

2.在化學中的應用

(1)在多元校正分析法中的應用

當前很多領域都會涉及到物質的分析，例如藥品的含量測定、大分子蛋白的結構檢測、化學合成物的性能檢測等等，這些使得化學分析的檢測內容越來越多，也越來越復雜。在很多情況下，還需要研究人員對結果進行定性或者定量分析。當通過現代分析儀器獲取到測定數據之后，研究人員一般使用多元分析法來對這些數據進行解析。在該方法使用過程中，通過優化相關實驗，可以使分析的研究范圍得到擴大。目前，化學計量學中的很多分析方法，如曲線擬合、回歸分析等，已越來越多的應用到多元校正分析法中，并取得了良好的應用效果。

(2)在人工神經網絡中的應用

生物學家在研究人腦組織的時候，提出了人工神經網絡（ANN）的概念，此網絡由很多的單元相互連接而成，借此來研究人腦神經的網絡。通過這個網絡，研究人員可以解析相關數據，并能夠解決網絡中所產生的不確定性數據，所以被廣泛應用。目前已經有報道證實，有關ANN的圖譜分析已經應用到了蛋白質的結構預測等方面。此外，分析化學中的遺傳算法也得到了大范圍的使用。

(3)在波譜化學中的應用

化學分析研究人員在工作的時候，也在思考如何在已有光譜數據庫的基礎上，開發出能夠快速、便捷的定量分析方法。隨著科技的不斷更新，化學計量學為該想法的實現創造了可能。當化學計量學融合到波譜化學中時，可以使包括平滑、變換、最優化等在內的多種技術得到應用，從而使化學分析呈現出嶄新的面貌。

三、小結

隨著科技的不斷進步，現代分析化學以及化學計量學也會不斷地向前發展。為了使現代分析化學和化學計量學能夠更好地為人們所理解，研究人員需要具有現代分析化學和化學計量學的思維，并熟練掌握研究方法。同時，研究人員還需要進一步吸收各學科的先進成果，應用到現代分析化學及化學計量學中，不斷提高它們的地位，以推動其更好的發展。

[1]陳洪淵.原始性創新是21世紀分析化學面臨的最根本挑戰[J].中國科學基金，2003，（05）: 257-261．

[2]黃丹.淺談化學計量學在分析化學中的應用及發展前景[J].今日科苑，2009，12（08）：78.

[3]鄭樹林.定量構效關系在化學計量學發展中的作用[J].化學分析計量，2009，2（01）：87-88．【作者簡介】溫榮杰（1982～），男，卡博特高性能材料（天津）有限公司，研究方向：化學。

Modern Analytical Chemistry and Chemometrics Study

Wen Rongjie
（Cabot High-Performance Materials (Tianjin) co., LTD, Tianjin, 300480）

With the continuous improvement of technology, analytical chemistry is also develops continuously, in which course, it constantly absorbs and mixes with lastest research result of other subjects, thus, it increases the cross intensity between analytical chemistry and other subjects. Benef ting from the support of many subjects, adding increasingly extensive research range of modern analytical chemistry, the research methods of a nalytical chemistry makes a breakthrough comparing to traditional methods, and form a situation taking modern instrument as the main content. The researchers always take analysis to obtain the needed chemistry information by using chemical instruments, on which chemometrics generates. Moder n analytical chemistry’s long period’s improvement also promotes the chemometrics development. In this paper, it analyzes respectively the developme nt history of modern analytical chemistry and chemometrics, on which, it explores their new development in new period, in order to make the readers have a more comprehensive and deepgoing understanding for modern analytical chemistry and chemometrics.

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