浅论分析化学中的化学分析与仪器分析
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浅论分析化学中的化学分析与仪器分析
化学分析是分析化學中较为原始的办法,起源比较早,历史较为悠久,主要是依靠化学反应观察分析物质的化学性质,随着科学技术的发展,更多先进的分析仪器被研发出来,所以现代多用仪器分析对物质的化学性质进行分析,分析效率高、速度快,且使用较为便捷,但至今为止,仪器分析始终未能完全替代化学分析,其原因就在于二者之间的差异。文中,笔者将对仪器分析和化学分析的差异进行分析,以便更加高效的利用这两种分析办法服务于我们的生活。
标签:化学分析;仪器;分析要点
化学分析与仪器分析在技术和方法上不断地改进,特别是新型仪器的出现,化学分析方法需要持续的适应。化学分析与仪器分析在分析化学中占据的比例越来越重,逐渐成为化学研究人员需要掌握的基本技能与知识。
一、化学分析与仪器分析
(一)化学分析
不同的物质由不同的化学元素构成,且构成方式也各有差异,化学分析就是利用了这一特点,将物质的化学反应作为物质分析的基本原理。化学分析是一种较为原始的分析办法,建立在物质本身化学构成的基础之上,通过观察物质的化学反应确定物质中所包含的化学成分,并以化学反应中化学元素的相对含量判断各类化学物质的相对数量。化学分析要求能够让物质全面发生化学反应,只有这样才能得出物质的全部化学成分,因此在选择化学反应方式上有着较高的要求。
(二)仪器分析
通过设备对物质进行物理和化学性质的分析,获取到的物理量的变化能够最终达到检测的目的。所使用的仪器复杂性和特殊性明显,如ICP、GC-MS等。通过仪器分析完成物理量的采集分析,对于物质状况等都能够通过不同材料与化学仪器在分析材料的化学分析方法选择上有着明显的区别,仪器分析主要侧重于使用现代化设备,根据仪器仪表的原则,熟练操作这些现代仪器。仪器分析包含了很多方法,有几十种,根据对测量过程中的自然观察分类,可分为光学分析、电化学分析法、色谱法、质谱法、热分析、化学分析和电子显微镜分析,等等。
二、化学分析与仪器分析异同
(一)差异性
根据笔者对化学分析与仪器分析两种方法研究可知,目前这二者差异主要集中在适用范围不同上:首先,结合实践来看,虽然化学分析方法具有较高的准确度以及误差范围较小(一般≤0.1%内)等特点,但其精密度却不高,因而这就使
其一般适用于含量在常量或半微量中组分的物质分析中。此外,化学分析方法难以有效地检测出物质的微量组分;其次,仪器分析可以说是正好与化学分析相反,其精密度较高,但准确度低与误差范围大(一般≥1%),并且物质微量组分检测效果较好,如此一来使得该方法通常适用在物质微量甚至是痕量组分分析中。总体而言,化学分析适用范围要广于仪器分析。
(二)相同点
材料科学、信息技术以及生命科学等相关学科和技术的发展推动了仪器分析技术的进步和创新,随着技术的发展,仪器分析所用的专业仪器和设备,其精度会不断提升,直至能够通过仪器直接检测出物质的痕量和微量,但是即便如此,未来仪器分析也不可能完全替代化学分析,二者对于分析化学领域发展的价值和作用是无法复制的,而且其对于领域发展的贡献也会越来越大。这主要因为化学分析和仪器分析具有较强的关联性。其关联性主要体现在以下几个方面。
首先,化学分析是仪器分析的基础。大量的仪器分析是在化学分析应用和发展的基础上进行的,仪器分析将参与化学分析过程。例如,仪器分析将依赖于样品处理和溶液校准中的化学分析方法。可以说,仪器分析是能够完全脱离化学分析独立进行的,必须依靠一定的基础性化学分析对物质进行处理之后,才能够使用仪器准确分析物质的化学成本和含量。
其次,仪器分析与化学分析优势互比。虽然仪器分析比化学分析更敏感,具有高性能和快速分析等优点。但化学分析误差小。因此,作为分析化学的两个分支,这两种分析方式目前还没有被不同的测量任务和测量要求明显分开,在使用层面上仍然具有共同性。
三、物质测定中化学分析与仪器分析选择方法
由上文所述我们可知化学分析与仪器分析两种方法所具有异同以及联系,但要想获取良好的物质测定结果,我们应当要选择最为适宜的方法。对此,笔者在结合自身实践基础上总结出一个选择方法:第一,假如在测定含量在0.1%左右组分的物质,当其要求误差控制在1%内时,我们可以通过将后者与前者相加减得出其检出要求在0.09%~0.11%范围之内;而当误差控制在0.1%时,此时检出则为0.099%~0.101%,显然此时该误差就没有必要了,因此在在测定含量在0.1%左右组分的物质应当使用仪器分析法;第二,而在测定含量90%组分的物质时,当其要求误差控制在1%内时,则检出为89%~91%;而当误差控制在0.1%时,此时检出则为89.9%~90.1%,显然在对测定含量90%组分的物质时更适用化学分析。
综上所述,化学分析和仪器分析是分析化学的基础。应用仪器分析能够处理好不同的化学内容,采用的分析方法也能够更好地应对不同的仪器。