通过化学计量学方法优化现代仪器分析的研究

陈万明

(贵州工业职业技术学院,贵州 贵阳 550000)

在现代科学逐渐发展的过程中，科学研究领域越来越广泛，现代仪器分析在分析化学中的重要性越来越突出。在进行化学实验研究时，工作人员需要通过现代仪器设备进行化学信息收集，通过化学计量学方法进行数据分析。因此，在分析化学探索过程中，现代仪器分析与化学计量学之间的关系越来越密切。想要提高化学分析精确性和稳定性，就需要对现代仪器分析和化学计量学方法进行探索，利用化学计量学方法进行现代仪器分析优化。

1 化学计量学

自上世纪七十年代开始，化学计量学便成为分析化学中的一部分。在分析化学研究过程中出现了很多现代仪器分析，研究者可以利用现代仪器分析获得数据资料，从而加快化学分析的发展，而化学计量学便是在现代仪器分析基础上产生的。在分析化学不断研究期间，需要进行大量数据处理，研究人员需要在众多数据中获得想要的信息资源。计算机技术的引进使分析化学的研究道路更加广阔，加快了研究者在数据信息获取方面的速度，从而产生化学计量学。从化学计量学应用情况来看，化学合成物性能检测或者药品含量测定等都需要借助分析化学，分析过程相对复杂。且在化学分析期间，工作人员需要根据检测结果进行定量分析和定性分析。在进行数据解析时，研究者多利用多元分析法进行测定数据解析。在进行多元分析法应用前，需要对化学分析实验进行优化，扩大分析范围。在多元校正分析法应用方面，可以通过回归分析或者曲线拟合等化学计量学分析方法进行辅助，具有一定的应用价值。在进行人工神经网络研究时，可以通过图谱分析方法进行蛋白质结构分析，利用遗传算法扩大应用范围[1]。早在广谱化学研究中，研究者便在进行定量分析方法探索，以加快数据分析速度和分析效果。将化学计量学应用于广谱化学中，能够对最优化技术、平滑技术或者变换技术等进行灵活应用，从而促进光谱化学分析。

2 现代仪器分析

在分析化学中，现代仪器分析属于重要组成部分，对现代科学技术发展具有重要意义。现代仪器分析涉及到的科学技术相对较多，包括机械技术、化学科学和计算机技术等。在科学技术研究发展方面，需要对现代仪器分析进行探索，加强物质世界认知。从现代仪器分析内容来看，当前存在的分析方法便已经超过四十种，且各种方法都具备化学原理与物理原理。在现代仪器分析方法应用方面，有质谱分析、电化学分析和色谱分析等。以质谱分析来看，质谱法需要对带电粒子电荷与带电粒子质量进行比值分析，并对带电粒子结构进行定量分析和定性分析。在有机化合物结构探索方面，质谱分析法具有较高的应用价值。在真空状态下，强电场和电子流攻击会对带电粒子造成影响，导致带电粒子转变成离子，造成化学键断裂，形成正电荷离子，且这些电荷的质量各不相同。研究人员可以通过带电粒子质荷比进行资料收集和数据记录，形成质谱图。工作人员可以从质谱图中获得数据信息，能够对化合物结构进行数据分析。

在科学技术不断研发应用的过程中，现代仪器分析要求逐渐提高，从而研发出更多的新设备与新材料，加快了分析仪器的发展速度。在现代仪器分析快速革新过程中，原有的仪器分析方法正在逐渐更新。从现代仪器分析发展特点来看，当前现代分析仪器的功能正在多元化发展，其智能化与自动化程度越来越高。为提高化学分析效果，开始将现代仪器分析向专业化方面发展。在现代仪器分析功能应用方面，研究者可以通过电磁或者光的物理特性方法物理量，提高样品检测灵敏度与稳定性[2]。现代仪器分析是当前社会中的一种高科技产品，是对各类新型技术的综合应用。随着分析化学的不断发展，现代仪器分析中融入的科学技术将会越来越多，在化学实验分析中能够发挥的作用越来越大。

3 优化现代仪器分析对策

3.1 优化现代仪器分析中的化学分离

随着分析化学研究范围的不断扩大，现代仪器分析方法和分析设备逐渐无法满足实验需求。比如在进行物质分离处理时，需要对复杂物质进行单组划分，将众多的物质成分划分成一个个组分。然而复杂物质成分过多，无法通过现代仪器对物质进行全面分离。因此，在复杂物质分离研究方面，现代仪器分析中包含了一些重叠信息，从而影响到数据分析结果。对于上述问题，必须对现代仪器分析中的化学分离进行优化处理，以提高数据提取精确性。在现代仪器分析优化方面，可以用化学计量学中的数学分离替代化学分离，对现代仪器分析进行创新发展。数学分离是化学计量学功能中的一种基本类型，主要是通过数学方法对复合响应信号进行处理。在复杂体系研究方面，研究者可以利用计算机数学分离进行物质分组，这需要操作人员对物质关联与物质相互作用等有清晰的了解，从而实现对试验物质定量分析与定性分析，且分析效果与化学分离相差无几。从分析化学层面来看，研究者首先需要建立分析方法，通过现代仪器固定分析方法，然后对分析方法进行简化，形成化学分析方案。在进行数学分离应用时，需要结合三维以上竖阵进行分析，通过通道测试方式进行现代仪器分析创新。比如在进行复杂问题生命科学或者环境科学研究时，需要利用高维分析仪器和多维竖阵分析方法进行解决方案探索。从现代科学发展情况来看，现代分离分析技术已经逐步综合应用，并对化学计量学方法进行深入探索，并取得了一定的研究成果[3]。比如在现代仪器分析化学分离优化方面，三维竖阵分析应用和理论成果逐渐丰富，化学计量学方法应用范围逐渐扩大，在数学分离代替化学分离和物理分离方面具有一定的研究价值。比如在进行负载难题分析时，实验者可通过优化后的现代仪器装置与化学计量学分析方法进行定量分析，结合化学动力学过程解决复杂难题。

3.2 现代仪器分析误差优化

在紫外可见吸收光谱(UV-vis)分析方面，现代分光光度计722型测量结果中出现的误差相对较大，且在试验期间会产生较大的噪音污染。因此，在分析化学研究方面，需要对现代仪器分析误差进行优化处理。比如在进行紫外可见吸收光谱分析方面，实验者需要进行评价方法建立，结合相对标准差和剩余标准偏差进行数据分析。这需要操作人员进行交叉实验法与因子分析法应用，选择合理处理软件。在进行样品集标准选择后，需要对位置样本吸收光谱与样本集吸收光谱进行测量，获得相应矩阵，然后结合K矩阵法进行纯光谱求解，并对样本中各组含量进行预测。这种数据处理方法是化学计量学方法中的一种基本方法，主要是利用二次多元式线性回归进行数据解析。在进行样品数据处理时，研究者需要对交叉验证法和因子分析法等进行应用，其在大量信息数据处理方面具有一定的优势。在实际吱哇可见吸收光谱分析方面，现代仪器分析方法相对复杂，且只可以测量单波长吸光度。一旦波长出现变化时，操作人员需要进行透光率调整，进行数据测量和数据收集。这种数据分析方法以人工为主，不仅容易拉大实验误差，还会增加操作人员工作负荷。且现代仪器分析应用期间会产生噪音，在吸光度测量时的标准差为0.002。安捷伦8453是一种新型分光广度计，这种仪器操作简便，可以对190nm至1100nm波长范围内的吸光度进行自动测量，标准差为0.0002。相对于原有可见光吸收光谱实验仪器而言，当前的现代仪器分析结果更加精确。

3.3 现代仪器分析数据解析优化

从现代仪器分析应用情况来看，当前仪器功能日益完善，操作方式越来越方便。然而由于现代仪器自身的处理功能还有待提升，因此在实验数据解析方面难度较大。对于这种情况，可以利用化学计量学中的数据处理功能进行现代仪器分析数据解析优化。目标实验-数值遗传算法是化学计量学中的一种强大数据处理方法，其在广谱数据解析方面具有一定的研究价值。比如在进行紫外光谱实验时，可以通过化学计量学中的目标实验-数值遗传算法进行反应级数与动力学参数优化，从而将光谱矩阵、动力学谱等求解出来。在数据矩阵重构方面，技术人员可以结合动力学矩阵与广谱解析出原始数据矩阵参与矩阵，确定速率常数和反应级数。在测量误差对比方面，需要获取目标函数，通过矩阵数据获取纯光谱。在具体应用方面，需要选择合理数据处理软件，通过目标实验-数值遗传算法进行动力学光谱矩阵求解，获取连串反应速率常数与动力学曲线速率常数[4]。操作人员需要使用数据处理软件进行运算结果、数据信息及图形信息等存储。经化学计量学方法优化后的现代仪器分析结合了数学知识、化学动力学与计算机技术，具有一定的应用价值。在进行实验数据处理时，操作人员可以通过化学计量学方法编写程序，其应用方式灵活多变，应用效果良好。

4 结语

现代仪器分析是分析化学中的一部分，主要是利用现代仪器设备与现代仪器分析方法进行数据处理。由于当前科学技术发展速度很快，现代仪器分析更新换代很快，原有的一些现代仪器分析已经不适应当前科学研究发展。因此，必须对现代仪器分析进行深入了解，优化其分析功能和分析方法。化学计量学是在现代仪器发展基础上产生的一类学科，对现代仪器分析优化具有一定的积极作用，值得相关研究者探索和实践研究。

[1] 赵 旭,李旭博,高丽娟.GC-MS结合化学计量学方法用于缬草挥发性成分的定性研究[J].中医药学报，2015(3):17-19.

[2] 孙宗保,辛 新,邹小波,等.傅里叶变换红外光谱结合化学计量学方法对白酒基酒的快速定性和定量分析[J].光谱学与光谱分析，2017,37(9):2756-2762.

[3] 温荣杰.现代分析化学与化学计量学研究[J].当代化工研究,2016(03) :45-46.

[4] 蒋军辉,徐小娜,杨慧仙,等.GC-MS联用技术结合化学计量学方法分析厚朴叶挥发油成分[J].分析测试学报,2012,31(5):523-529.