分析化学是现代化学的基本学科之一,它研究关于化学实物的成分,含量以及性质、状态,变化规律的学问。一般认为分析化学包括定性分析和定量分析。但现在分析化学的研究领域比以前要广泛些。长期以来,分析化学在发展化学领域的前沿,以经验的形式改进学科本身内容,逐渐积累了丰富的实践知识。分析化学曾经作为一种技艺而得不到重视,其工作性质是为其他科学家服务的,故有人称分析化学是“科学的女仆”。这种状态自本世纪以来有了很大的改变。当代科学技术的加速度发展,化学和其他科学、工程技术相互结合,互相渗透,已使分析化学的面貌焕然一新。它不再是一个狭窄的化学分支,而是包括物理学,电子学,激光,高分子、光化学和热化学分析以及各种仪器,机械设计,信息学等丰富内容的现代分析科学。更进—步说,分析化学家为了解决日益复杂的科研任务,利用物质一切可以利用的性质,采取一切可以采取的分析手段,以求满意地解决物质的无机和有机组成,含量,结构以及微区,薄层,价态,状态等分析内容,更好地为化学,工农业生产实际和科学实验服务。因此,人们对于分析化学将给予更加充分的重视,甚至称之为“一门时髦的科学”。
从近代科技发展的历程来看,分析化学的研究和发展速度是很快的,在不到1百年内就形成了具有现代化检测技术和精密科学理论的化学学科。根据分析化学的发展规律和取得科学进展的情况,一般可把现代分析化学分成三个重要阶段,或者认为在现代分析化学的发展中先后兴起了“三次大变革”,即科学基础的变革,仪器革命,新技术革命。下面分叙如下:
一、19世纪末到20世纪初期
分析化学经过长期的发展和经验积累之后,正在形成科学的体系。一些先进的科学家做了许多开拓性工作,除了完成大量精密的分析实验工作以外,还运用最新的物理化学知识到分析化学的实际之中去,为分析化学提供了一定的理论基础,促使分析化学由技艺发展成一门科学。定量实验化学一直是化学发展的前沿,这时亦进入到一个全面发展的时代,分析化学由定性分析又发展到系统的定量分析研究。
二、本世纪四十年代以来
科学实验和生产实际给分析化学提出了各种各样的问题和要求,大规模的战争也是促进化学发展的重要因素。分析化学研究又面临严重的考验。经过巨大的努力,分析化学获得重大变化。二次大战后,由于数学,物理学,电子学,机械仪表,自动控制等科技与化学相结合,仪器分析方法日益发展,诸如分光光度法,原子吸收光度法,发射光谱法,极谱法和各种电化学分析法,色谱法,红外光谱法,x射线衍射法,表面分析法和动力学分析法等等先后出现于化学分析研究领域,以其新生力量冲破分析化学以经典化学分析为主的局面。仪器分析的崛起,给化学提供了强有力的分析手段,提高了分析化学的使用价值和科研水平,满足了准确度,选择性,灵敏性,复杂性以及自动快速等多方面的要求,给化学的影响是很大的。这种“仪器革命”曾经给分析化学带来了一种危机感,从另一方面看实际上是分析化学繁荣昌盛,走向更加高级的水平的标志。
三、进入八十年代以后
分析化学从理论到实践都发生了重大的变革。一方面,先进的分析方法大批涌现,继续完善分析化学的内容和各种形式的表征手段。其特点是分析向自动化发展,分析方法与仪器和生物技术等新兴领域相结合,发挥更大的作用。另一方面,分析化学有助于物质认识的深化,不仅要求成分与含量,还希望提供有关分析试样的更为详尽的化学信息,其发展方向是回归化学。H · A · 莱廷纳将现代分析化学定义为:“化学特征鉴定与测量方法的科学”,其意更为严格,可从两部分来理解:其一,“特征鉴定”又称“表征”,它包含着关于化学形态的更多更全面的信息,其二,测量方法一直在发展,可分为物理方法,化学方法和物理化学方法,各种方法都在用。这两方面的有机结合构成现代分析化学的主要内容。分析化学一直向着快速、准确、自动、灵敏等方向发展。
分析化学历来以实验著称,可看作是实验科学形式,但在今天已进入统计学和电子计算机的时代,亦即进入了高科技时代,电子技术和电子计算机的应用是现代分析化学发生飞跃的条件之一。电子计算机如与各种分析仪器(质谱、光谱、波谱、色谱、电化学等)相连接,可进行数理的收集、处理和评定,进行存贮及最优化研究。还可用计算机实现分析自动化。数理统计在分析化学中显露头角,并获得重要应用。一门新兴学科——数统化学,或化学计量学出现了,它利用数学和统计学的方法去设计或选择最佳的测量条件,并从分散数据中获得最大限度的化学知识。
系统科学与化学的结合,可促进分析化学的更全面的发展。在理论上可以产生两个原则:整体性原则和不确定性。这是当代科学,其中亦包括分析化学的特征。分析化学还可以看作是一门信息科学。
综观现代分析化学之状况,可知分析化学对于工农业生产和国防工程以及科学技术的发展有着广泛的作用。科学技术向分析化学的渗透,各种原理、仪器、方法适用于分析化学,是分析化学发展的基本途径;学科之间的合作,交叉,方法之间的相互补充,是现代分析的特点。利用一切可以利用的分析手段,尤其是加强新型分析仪器的研制及其应用,以满足日益复杂的要求,是分析化学的发展方向。仪器分析的发展,在分析化学研究中占的比重越来越大,但不能排斥和取代化学分析方法。电子计算机在分析化学中的应用,公认为一个重要里程碑,到八十年代已经十分普遍了。尤其是微处理机的出现极大地推动了分析化学的发展,不仅提高了分析自动化程度,还造成了分析仪器的智能化局面。不管分析化学发展情况如何,在研究过程中始终存在测定对象和测定方法的矛盾,是在科学实验和工农业生产中不断产生的。对象即指科学研究和工业生产中对分析化学提出的要求和问题,相应方法是指解决这些问题的手段。分析化学就是在这种矛盾运动中不断发展,壮大。在解决日益复杂的严峻问题中不断改进和完善分析化学的科学形式。这可以说是近代分析化学发展的主要趋势和基本特点。