现代分析化学与化学计量学研究

O温荣杰（卡博特高性能材料（天津）有限公司 天津 300480）

现代分析化学与化学计量学研究

O温荣杰
（卡博特高性能材料（天津）有限公司 天津 300480）

随着科技的不断进步，分析化学也在不断向前发展。其在发展的过程中，不断吸收其他学科的最新研究成果并与之融合，从而使分析化学与各个学科之间的交叉程度日益增高。得益于多个学科的强力支撑，加之现代分析化学的研究范围越来越广，分析化学的研究手段也突破了传统的以人工为主的方式方法，转而形成了以现代仪器分析为主的局面。研究人员常常利用化学仪器，通过分析以获得他们在研究过程中所需要的相关化学信息，化学计量学便由此产生。现代分析化学在获得长足进步的同时，也推动了化学计量学的发展。本文通过分别阐述现代分析化学以及化学计量学的发展历程，在此基础上，探究它们在新时期的一些新进展，以方便读者更为全面、更为深入的了解现代分析化学及化学计量学。

现代分析化学；化学计量学；研究

分析化学学科在最初建立的时候，研究人员主要是用它来进行测量和表征，例如判定物质的组成成分，确定各个成分的含量及比重，表征它们的结构和空间构象等等。另外，在测定的对象上，以矿物质居多。在进行分析的时候，所采用的手段方法也较为简单，常常通过人工的操作便可完成。但是，科学技术的突飞猛进以及社会的全面发展，使传统的分析化学发生了巨大变化，单纯的人工操作已明显滞后，越来越难以达到测定的要求。此时，分析化学不得不通过吸收和融合包括物理、生物、电子科学在内的多个学科的研究成果来改变这种局面。由于学科的研究领域范围越来越广，整体性不断加强，分析化学进入到了以仪器分析为主的时代。借助仪器的分析，研究人员可以从中获得需要的化学信息以解决研究中所遇到的分析问题，作为现代分析化学的一个重要分支——化学计量学便在此种情形之下产生了。现代分析化学与化学计量学的不断发展，能够为社会的进步、人类的创新提供更多的帮助。

一、现代分析化学

1.发展历程

自从人类进入文明社会以后，在社会的生产、人们的生活当中，便可见分析化学的踪迹，例如我国商周时期的青铜器，春秋战国时期的铁器以及道士的炼丹。但是此时的分析化学仅仅被当做是一种技术，没有强大的科学理论支撑。直到上世纪初才正式确立了分析化学学科及其地位。分析化学在随后的发展过程中，一共发生了三次大的变革浪潮：一是二十世纪之初，基于溶液平衡理论的产生及所取得的成就，化学家将其应用到容量分析当中，从而为分析化学提供了理论支持，并建立了较为完备的理论体系。二是二十世纪四十年代至六十年代，基于物理学方面的大发展，仪器分析开始得到应用。三是二十世纪七十年代以后，基于计算机以及生物、材料等各个学科的迅猛发展，分析化学积极融合这些学科的发展成果，使现代分析化学的发展上升到了一个新的高度。

2.特点

现代分析化学的特点主要表现在以下几个方面：第一，从使用的方式方法来看，现代分析化学利用当前各个学科的最新前沿成果和最先进的分析仪器对所要研究的物质进行全方位的分析。第二，从研究的目的来看，现代分析化学不只是对物质进行简单的测定，而是要获得物质多个方面的信息，包括物质的形态、空间构象、生物活性等等，并在分析的过程中，能够对这些信息进行实时追踪。

3.发展趋势

⑴向高灵敏度发展

分析化学从产生之初便致力于追求高灵敏度，这也是研究人员的永恒需求。由于新科技元素的注入，现代分析化学在灵敏度方面得到极大提高。例如当分析化学融合激光技术以后，推动了各种光谱技术的发展，大大提升了分析的灵敏度，甚至连单个原子的检测都变为了可能。由此我们可以预见，随着其他更先进技术的应用，现代分析化学在灵敏度方面会进一步得到提升。

(2)解析更为复杂的物质

目前，人们已了解到的化合物超过千万种以上，而且新的物质又不断出现，复杂物质的解析已成为现代分析化学的一项重要任务。尤其是与生命科学领域相关的生物大分子，在化学分析中占有重要地位。现代分析化学的研究热点之一是开发新的技术，使色谱、光谱和质谱技术能够结合在一起，并通过它们的联用，在分析复杂的物质，尤其是生物大分子方面能够取得良好的分析效果。

(3)分析操作的智能化

随着当前电子信息技术和集成电路的快速发展，现代分析化学也开始步入到智能化的时代。通过采用智能化控制系统，设定规范的程序，便可以实现样品的采集、分析检测和结果处理等整个过程的自动化。这不仅可以节省大量的人力，还能实时对分析进行监控。随着计算机网络技术和电子技术的不断发展，现代分析化学的智能化程度将会得到进一步的提升。

二、化学计量学

1.发展历程

化学计量学产生于二十世纪七十年代，现已成为分析化学中一支重要的分支学科。它的产生与发展大致可以分为两个阶段：第一个阶段，在分析化学发展的过程中，出现了许多现代化的测量仪器，通过这些仪器的使用，研究人员可以获取大量的分析数据，这让人们开始认识到化学分析中数据的获得可以变得轻松、快捷。正是由于现代化测量仪器的出现，为化学计量学的产生打下了坚实的基础。第二阶段，随着分析化学进一步向前发展，由于测量仪器的使用，研究人员很容易获得分析数据，但是这些数据很多，研究人员如何从中找到自己需要的信息便成为了新的问题。此时，计算机技术的快速发展，可以为数据的分析提供极大的帮助，在这个过程中，促进了分析化学与其他学科之间的融合发展，尤其是与计算机技术的结合，使得化学研究人员可以快速提取有用的信息。这种情形之下便产生了化学计量学。

2.在化学中的应用

(1)在多元校正分析法中的应用

当前很多领域都会涉及到物质的分析，例如药品的含量测定、大分子蛋白的结构检测、化学合成物的性能检测等等，这些使得化学分析的检测内容越来越多，也越来越复杂。在很多情况下，还需要研究人员对结果进行定性或者定量分析。当通过现代分析仪器获取到测定数据之后，研究人员一般使用多元分析法来对这些数据进行解析。在该方法使用过程中，通过优化相关实验，可以使分析的研究范围得到扩大。目前，化学计量学中的很多分析方法，如曲线拟合、回归分析等，已越来越多的应用到多元校正分析法中，并取得了良好的应用效果。

(2)在人工神经网络中的应用

生物学家在研究人脑组织的时候，提出了人工神经网络（ANN）的概念，此网络由很多的单元相互连接而成，借此来研究人脑神经的网络。通过这个网络，研究人员可以解析相关数据，并能够解决网络中所产生的不确定性数据，所以被广泛应用。目前已经有报道证实，有关ANN的图谱分析已经应用到了蛋白质的结构预测等方面。此外，分析化学中的遗传算法也得到了大范围的使用。

(3)在波谱化学中的应用

化学分析研究人员在工作的时候，也在思考如何在已有光谱数据库的基础上，开发出能够快速、便捷的定量分析方法。随着科技的不断更新，化学计量学为该想法的实现创造了可能。当化学计量学融合到波谱化学中时，可以使包括平滑、变换、最优化等在内的多种技术得到应用，从而使化学分析呈现出崭新的面貌。

三、小结

随着科技的不断进步，现代分析化学以及化学计量学也会不断地向前发展。为了使现代分析化学和化学计量学能够更好地为人们所理解，研究人员需要具有现代分析化学和化学计量学的思维，并熟练掌握研究方法。同时，研究人员还需要进一步吸收各学科的先进成果，应用到现代分析化学及化学计量学中，不断提高它们的地位，以推动其更好的发展。

[1]陈洪渊.原始性创新是21世纪分析化学面临的最根本挑战[J].中国科学基金，2003，（05）: 257-261．

[2]黄丹.浅谈化学计量学在分析化学中的应用及发展前景[J].今日科苑，2009，12（08）：78.

[3]郑树林.定量构效关系在化学计量学发展中的作用[J].化学分析计量，2009，2（01）：87-88．【作者简介】温荣杰（1982～），男，卡博特高性能材料（天津）有限公司，研究方向：化学。

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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