三、化学分析和仪器分析
根据分析原理,分析方法可分为化学分析和仪器分析。
(一)化学分析
化学分析(chemical analysis)是以物质的化学性质和化学反应为基础的分析方法,包括定性化学分析和定量化学分析。待测物质称为试样,与试样发生反应的物质称为试剂。定性分析是根据试样中组分发生某种化学反应的性质来对该组分进行检出的分析;定量分析则是根据待测组分与所加一定试剂发生有确定计量关系的化学反应来测定该组分含量的分析。定量分析主要有重量分析(gravimetric analysis)和滴定分析(titrimetric analysis)。重量分析是通过化学反应和一系列操作步骤将试样中的待测组分转化成一种纯的、化学组成固定的物质(元素或化合物),根据该物质的质量计算待测组分含量的方法。滴定分析是将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到试样溶液中,使其与待测组分发生反应,直到化学反应按确定的计量关系完全作用为止,根据加入试剂的浓度和体积计算待测组分含量的方法。化学分析所用仪器简单,结果准确,易于普及,适用于常量组分的分析,应用范围十分广泛。
(二)仪器分析
仪器分析(instrument analysis)是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一系列分析方法,借助于仪器对试样进行定性、定量形态分析。其每一种分析方法所依据的原理不同,所测量的物理量不同,操作过程及应用情况也各不同,包括以物质的物理性质(光学性质)为基础的物理分析(physical analysis)和以物质的物理化学性质(如电化学性质)为基础的物理化学分析(physicochemical analysis),主要有光学分析(optical analysis)、电化学分析(electrochemical analysis)、质谱分析(mass spectrometric analysis)、色谱分析(chromatographic analysis)、放射化学分析(radiochemical analysis)等方法。
光学分析是利用物质发射的电磁辐射(electromagnetic radiation)或物质与电磁辐射之间相互作用的关系而对物质进行定性、定量和结构分析的一类方法。光学分析可分为非光谱分析法(nonspectral analysis)(如折光分析法、旋光分析法)和光谱分析法(spectral analysis)(如紫外-可见分光光度法、红外分光光度法、核磁共振波谱法、原子吸收分光光度法、原子发射光谱法、荧光分光光度法等)。前者与波长无关,后者与波长有关。
电化学分析是利用电化学原理对物质进行定性、定量的方法,主要有电解分析(electrolytic analysis)、电导分析(method of conductometric analysis)、电位分析(potentiometric analysis)、极谱分析(polarographic analysis)等方法。
色谱分析是一种分离、分析多组分混合物极有效的物理或物理化学分离分析方法。按流动相的分子聚集状态可分为气相色谱(gas chromatography)与液相色谱(liquid chromatography)两大类。
质谱分析是利用离子化技术,将物质分子转化为离子,再按质量与电荷比(质荷比)的差异分离测定,通过分子离子、碎片离子等解析对物质进行成分和结构分析的方法。
仪器分析操作简便、快速,灵敏度高,各种方法发展快,应用广泛,尤其适用于低含量组分的分析。与化学分析相比,近年来分析化学更注重仪器分析方法的发展,但在整个分析过程中试样的处理和分解,干扰成分的分离都离不开化学分析;在建立测定方法过程中需要可靠的经典的化学分析方法作对照;化学分析方法在常量分析中应用相当广泛。因此两者是相辅相成、互为补充的。化学分析作为分析化学教育的基础和入门是每个初学者打开分析科学知识宝库的钥匙。