儀器分析是指采用比較復雜或特殊的儀器設(shè)備,通過測量物質(zhì)的某些物理或物理化學性質(zhì)的參數(shù)及其變化來獲取物質(zhì)的化學組成、成分含量及化學結(jié)構(gòu)等信息的一類方法。儀器分析與化學分析(chemical analysis)是分析化學(analytical chemistry)的兩個分析方法。
儀器分析的分析對象一般是半微量(0.01~0.1g)、微量(0.1~10mg)、超微量(<0.1mg)組分的分析,靈敏度高;而化學分析一般是半微量(0.01~0.1g)、常量(>0.1g)組分的分析,準確度高。
儀器分析大致可以分為:電化學分析法、核磁共振波譜法、原子發(fā)射光譜法、氣相色譜法、原子吸收光譜法、高效液相色譜法、紫外-可見光譜法、質(zhì)譜分析法、紅外光譜法、其它儀器分析法等。
儀器分析的主要特點
1、靈敏度高:大多數(shù)儀器分析法適用于微量、痕量分析。例如,原子吸收分光光度法測定某些元素的絕對靈敏度可達10^-14g。
2、取樣量少:化學分析法需用10-1~10-4g,儀器分析試樣常在10-2~10-8g。
3、在低濃度下的分析準確度較高:含量在10-5%~10-9%范圍內(nèi)的雜質(zhì)測定,相對誤差低達1%~10%。
4、快速:例如,發(fā)射光譜分析法在1min內(nèi)可同時測定水中48個元素。
5、可進行無損分析:有時可在不破壞試樣的情況下進行測定,適于考古、文物等特殊領(lǐng)域的分析。有的方法還能進行表面或微區(qū)分析,或試樣可回收。
6、能進行多信息或特殊功能的分析:有時可同時作定性、定量分析,有時可同時測定材料的組分比和原子的價態(tài)。放射性分析法還可作痕量雜質(zhì)分析。
7、專一性強:例如,用單晶X衍射儀可專測晶體結(jié)構(gòu);用離子選擇性電極可測指定離子的濃度等。
8、便于遙測、遙控、自動化:可作即時、在線分析控制生產(chǎn)過程、環(huán)境自動監(jiān)測與控制。
9、操作較簡便:省去了繁多化學操作過程。隨自動化、程序化程度的提高操作將更趨于簡化。
10、儀器設(shè)備較復雜,價格較昂貴。
儀器分析的發(fā)展趨勢
1、方法創(chuàng)新
進一步提高儀器分析方法的靈敏度、選擇性和準確的。各種選擇性檢測技術(shù)和多組分同時分析技術(shù)等是當前儀器分析研究的重要課題。
2、分析儀器智能化
微機在儀器分析法中不僅只運算分析結(jié)果,而且可以儲存分析方法和標準數(shù)據(jù),控制儀器的全部操作,實現(xiàn)分析操作自動化和智能化。
3、新型動態(tài)分析檢測和非破壞性檢測
離線的分析檢測不能瞬時、直接、準確地反映生產(chǎn)實際和生命環(huán)境的情景實況,布恩那個及時控制生產(chǎn)、生態(tài)和生物過程。運用先進的技術(shù)和分析原理,研究并建立有效而使用的實時、在線和高靈敏度、高選擇性的新型動態(tài)分析檢測和非破壞性檢測,將是21世紀儀器分析發(fā)展的主流。生物傳感器和酶傳感器、免疫傳感器、DNA傳感器、細胞傳感器等不斷涌現(xiàn);納米傳感器的出現(xiàn)也為活體分析帶來了機遇。
4、多種方法的聯(lián)合使用
儀器分析多種方法的聯(lián)合使用可以使每種方法的優(yōu)點得以發(fā)揮,每種方法的缺點得以補救。聯(lián)用分析技術(shù)已成為當前儀器分析的重要發(fā)展方向。
5、擴展時空多維信息
隨著環(huán)境科學、宇宙科學、能源科學、生命科學、臨床化學、生物醫(yī)學等學科的興起,現(xiàn)代儀器分析的發(fā)展已不局限于將待測組分分離出來進行表征和測量,而且成為一門為物質(zhì)提供盡可能多的化學信息的科學。隨著人們對客觀物質(zhì)認識的深入,某些過去所不甚熟悉的領(lǐng)域(如多維、不穩(wěn)定和邊界條件等)也逐漸提到日程上來。采用現(xiàn)代核磁共振光譜、質(zhì)譜、紅外光譜等分析方法,可提供有機物分子的精細結(jié)構(gòu)、空間排列構(gòu)成及瞬態(tài)變化等信息,為人們對化學反應歷程及生命的認識提供了重要基礎(chǔ)。