分析化学是研究物质的组成、状态和结构的科学,它包括化学分析和仪器分析两大部分。化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。测定时需使用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。仪器分析是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法,测定时,常常需要使用比较复杂的仪器。仪器分析的产生为分析化学带来革命性的变化,仪器分析是分析化学的发展方向。仪器分析是从分析化学中发展起来的一门学科,它在研究生命过程化学、生物工程、生物医学中,对于揭示生命起源、生命过程、疾病及遗传奥秘等方面具有重要意义。随着仪器分析与生物医学的结合,在医学科学中,医药分析在药物成分含量、药物作用机制、药物代谢与分解、药物动力学、疾病诊断以及滥用药物等的研究中,可少的手段。因此,仪器分析不仅是重要的分析测试方法,而且也是强有力的科学研究手段。第一阶段:16世纪,天平的出现。分析化学具有了科学的内涵;20世纪初,依据溶液中四大反应平衡理论,形成分析化学的理论基础,分析化学由一门操作技术变成一门科学,这是分析化学的第一次变革。20世纪40年代前,化学分析占主导地位,仪器分析种类少,而且精度低。第二阶段:20世纪40年代后,仪器分析的大发展时期。仪器分析使分析速度加快,促进化学工业发展。此时的化学分析与仪器分析并重,但是仪器分析自动化程度仍然很低。该阶段的一系列重大科学发现为仪器分析的建立和发展奠定基础:(1)BlochM,建立了核磁共振测定方法,并由此于1952年获得诺贝尔化学奖;(2)MartinM,建立了气相色谱分析法,获得1952年诺贝尔化学奖;(3)Heyrovsky第三阶段:八十年代初,以计算机应用为标志的分析化学产生了第三次变革。(1)计算机控制的分析数据采集与处理:实现分析过程的连续、快速、实时、智能;促进化学计量学的建立。(2)化学计量学:利用数学、统计学的方法设计选择最佳分析条件,获得最大程度的化学信息;化学信息学:化学信息处理、查询、挖掘、优化等。(3)以计算机为基础的新仪器的出现:傅里叶变换红外、色-质联用仪、以及分析仪器联用技术。(与化学分析比较)灵敏度高,检出限量可降低。如样品用量由化学分析的mL、mg级降低到仪器分析的g、L级,甚至更低。适合于微量、痕量和超痕量成分的测选择性好。很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件,使共存的组分测定时,相互间不产生干扰。操作简便,分析速度快,容易实现自动化。(与化学分析比较)相对误差较大。化学分析一般可用于常量和高含量成分分析,准确度较高,误差小于千分之几仪器分析。多数仪器分析相对误差较大,一般为5%,不适用于常量和高含量成分分析。需要价格比较昂贵的专用仪器。10试样质量/mg试液体积/mL常量分析10010半微量分析10~1001~10微量分析0.1~100.1~1超微量分析0.10.0111仪器分析与化学分析的区别不是绝对的,仪器分析是在化学分析基础上的发展。不少仪器分析方法的原理,涉及到有关化学分析的基本理论;不少仪器分析方法,还必须与试样处理、分离及掩蔽等化学分析手段相结合,才能完成分析的全过程。12仪器分析有时还需要采用化学富集的方法提高灵有些仪器分析方法,如分光光度分析法,由于涉及大量的有机试剂和配合物化学等理论,所以在不少书籍中,把它列入化学分析。13应该指出,仪器分析本身不是一门独立的学科,而是多种仪器方法的组合。可是这些仪器方法在化学学科中极其重要。它们已不单纯地应用于分析的目的,而是广泛地应用于研究和解决各种化学理论和实际问题。因此,将它们称为“化学分析中的仪器方法”更为确切。14仪器分析是分析化学的重要组成部分,也随之不断发展,不断地更新自己,为科学技术提供更准确、更灵敏、专一、快速、简便的分析方法。15如生命科学研究的进展,需要对多肽、蛋白质、核酸等生物大分子进行分析,对生物药物分析,对超微量生物活性物质,如单个细胞内神经传递物质的分析以及对生物活体进行分析。信息时代的到来,给仪器分析带来了新的发展。信息科学主要是信息的采集和处理。16计算机与分析仪器的结合,出现了分析仪器的智能化,加快了数据处理的速度。它使许多以往难以完成的任务,如实验室的自动化,图谱的快速检索,复杂的数学统计可轻而易举得于完成。信息的采集和变换主要依赖于各类的传感器。这又带动仪器分析中传感器的发展,出现了光导纤维的化学传感器和各种生物传感器。17联用分析技术已成为当前仪器分析的重要发展方向。将几种方法结合起来,特别是分离方法(如色谱法)和检测方法(红外光谱法、质谱法、核磁共振波谱法、原子吸收光谱法等)的结合,汇集了各自的优点,弥补了各自的不足,可以更好地完成试样的分析任务。18联用分析技术:1.气相色谱—质谱法(GC—MS)2.液相色谱—质谱法(HPLC—MS)3.液相色谱—核磁法(HPLC—NMR)19质谱分析法:电化学分析法:电导分析法,电解分析法,电位分析法,库仑分析法,电泳分析法,极谱与伏安分析法光分析法:紫外可见法,红外法,原子吸收法,原子发射法,核磁法,荧光法色谱分析法:超临界色谱法,气相色谱法,薄层色谱法,液相色谱法,电色谱法,激光色谱法热分析法:分析仪器联用技术:201、社会方面:体育()、生活产品质量(鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量)、环境质量(污染实时检测)、法庭化学(DNA技术,痕迹分析、物证);2、化学方面:新化合物的结构表征;分子层次上的分析方法。3、生命科学:DNA测序;活体检测。4、环境科学:环境监测;污染物分析。5、材料科学:新材料,结构与性能。6、药物:天然药物的有效成分与结构,构效关系研究。7、外层空间探索:微型、高效、自动、智能化仪器研制。21尤其在物质成分分析、环境监测、有机物结构组成及构象、药物成分、各种无机成分鉴定等方面应用更广泛。特别是在医药卫生领域,也可以说,仪器分析的发展是当今医药卫生事业发展的基础和动力。22随着新药研究开发的不断发展与深入,仪器分析在新药研究中的应用日益广泛,其在新药研究中的作用逐渐被人们认识和重视仪器分析不仅保障了新药物临床的安全有效,并且在理化性质、纯度检查、溶出度、含量测定等研究方面以及化学结构或组份的试验等方面起着不可替代的作用。23在药品检验方面,前景也很广阔。进入到21纪,特别是计算机的广泛应用,使仪器分析在药品检验中更上一个新的台阶,分析手段越来越趋向于快速、准确、微量化、多样化。24在光谱分析领域中,紫外分光法在药品的定性鉴含量测定中非常广泛,红外光谱,原子吸收光谱,在药品结构确定中都起过非常重要的作用。25气相色谱法,主要用于药物中残留溶剂的检测,特别是对人体危害较大的有毒溶剂,如苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷等,在新药研制中,成为必不可缺的检测项目。26液相色谱法,在药品的定性鉴别、有关物质检测、含量测定中起着越来越重要的角色; 中药现代化可以说就是以色谱为基础的各种研究 手段:有效单体、有效部位的提取,中药鉴别, 中药指纹图谱研究、各种方法的含量测定。 27 传统的化学分析也逐渐作简便,分析速度快, 自动化程度高的仪器分析所代替:如全自动熔点 测定仪、自动水分滴定仪、自动电位滴定仪 28 科学是没有止境的,仪器分析在过去及现在给其 它各相关学科带来了不可估量的帮助和促进作用。 随着社会的不断发展和人类科学技术的长足进步, 人类应用现有的仪器分析技术在医药学研究及临 床实践中必将取得更大的发展,仪器分析的应用 前景将是一片光明! 29