一、仪器分析的基本概念

传统上给分析化学下的定义是：分析化学是研究物质组成和结构的科学。用现代信息科学的观点来看，它又是一门信息科学，因为它能为其它学科提供有用的化学信息。它是生命科学、环境科学、能源科学、材料科学和宇宙探测获取信息的重要手段。因此从现代信息科学的观点，可以给分析化学下另一个定义：分析化学是人们获得物质化学组成和结构信息的科学。获取信息的方法很多，可分为化学分析和仪器分析两类。

1．化学分析（经典分析方法）：是以化学反应为基础建立起来的分析方法，主要利用化学反应及其计量关系来进行分析。如“滴定”和“重量”分析法。可用于定性和定量分析，是分析化学的基础。

        2．仪器分析（近代分析法或物理分析法）：是基于与物质的物理或物理化学性质而建立起来的分析方法。这类方法通常是测量光、电、磁、声、热等物理量而得到分析结果，而测量这些物理量，一般要使用比较复杂或特殊的仪器设备，故称为“仪器分析”。仪器分析除了可用于定性和定量分析外，还可用于结构、价态、状态分析，微区和薄层分析，微量及超痕量分析等，是分析化学发展的方向。

        3、仪器分析与分析化学的关系：二者之间并不是孤立的，区别也不是{jd1}的严格的。a. 仪器分析方法是在化学分析的基础上发展起来的。许多仪器分析方法中的式样处理涉及到化学分析方法（试样的处理、分离及干扰的掩蔽等）；同时仪器分析方法大多都是相对的分析方法，要用标准溶液来校对，而标准溶液大多需要用化学分析方法来标定等。b. 随着科学技术的发展，化学分析方法也逐步实现仪器化和自动化以及使用复杂的仪器设备。

化学方法和仪器方法是相辅相成的。在使用时应根据具体情况，取长补短，互相配合。

二、仪器分析方法的分类

        仪器分析方法所包括的分析方法很多，目前有数十种之多。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不同。但某些方法具有共性（测量的信号相同等），仪器分析方法一般可分为以下四类（常用主要三类）：

    1、光学分析法：是基于物质与电磁辐射相互作用（吸收、发射、散射、反射、折射、衍射、干涉和偏振等）而建立起来的分析方法，测量信号都是电磁辐射(See:Table1)。

        2、电化学分析：基于物质的电学或电化学性质而建立起来的分析方法，测量的物理量是电信号(See:Table1)。

        3、色谱分析方法：是基于物质在两相（流动相和固定相）分配比不同，当两相做相对远动时，由于各组分k差异，当他们随流动相流动时，流动速度不同，经过一段时间后，而达到分离（如之色谱和薄层色谱）(See:Table1)。

     4、其他一起分析方法：质谱法，热分析法、放射化学分析法等。

Table1. 仪器分析方法的分类

三、仪器分析的特点及发展趋势

      1、优点是：

a. 灵敏度高:比化学分析法高得多。如AAS的DL可达10 ^-9  （火焰式）和10 ^-12（非火焰式），AES的DL可达10 ^-9，ISE的DL可达10 ^-8，GC 的DL可达10 ^-8~10 ^-12，极谱法的DL可达10 ^-8~10 ^-11等。可见仪器分析法的灵敏度是很高的，其DL一般都再ppm级、ppb级，甚至可达ppt、ppf级。因此，对于含量很低的组分，则更具独特之处。特别适用于微量及痕量成分的分析，这对于超纯物质的分析、环境监测以及生命科学研究具有重要意义。如，电子工业中用的半导体材料单晶硅，要求Si%>99.999999%,而在剩余的0.000001%的杂质中要求要检测出二十余种杂质元素的含量。这样高的要求，化学分析法根本无法解决，只能借助于仪器分析方法解决。又如，高纯氧化钇(Y₂O₃)中74种杂质元素的的总含量<10^-4g/g,但用火化源质谱法可一一报告出结果。

b. 易于实现自动化，操作简便而快速：被测组分的浓度变化或物理性质变化能转变成某种电学参数 （如电阻﹑电导 ﹑ 电位 ﹑ 电容﹑电流等），故易于连接电子计算机，实现自动化。因此，仪器分析具有简便 ﹑ 快速的特点。仪器分析方法的分析速度一般是很快的，加之上个世纪80十年代以来，自动记录，数字显示，特别是计算机技术的普及和应用，是分析速度大大加快，往往试样经预处理后，数十秒到几分钟即可得到分析结果。如，冶金部门用的光电直读光谱仪，在1~2 min.，可同时测出钢样中20~30种元素的含量。

c. 选择性好，适应与复杂物质的分析：一般来说，比化学分析法的选择性好得多。如，化学分析中的EDTA配位滴定，阳离子定性分析等，选择性很差。

d. 取样量少，可用于无损分析:如X射线荧光法，激光增强电离光谱法等，可在不损坏样品的情况下进行分析，这对考古，文物分析，生命科学有重要意义。

e. 用途广、能适应各种分析要求：除可用于定性、定量分析外，还可以用于结构分析，价态分析、 状态分析、微区和薄层分析，还可以测定有关的物理化学常数。

2、局限性是：

a.相对误差较大，准确度不高，一般不适合常量和高含量组分的分析：相对误差一般x%，有的甚至更差，如发射光谱分的相对误差为5%~20%。但其{jd1}误差很小，对于微量成分（低含量组分）的分析，xx可满足要求。（注：分析方法选择）。不过，也有些分析方法准确度是很高。如电解和库仑分析法（相对误差可小至0.02%）。

b.仪器分析方法大多都是相对的分析方法，一般要用标准溶液来对照，而标准溶液需要用化学分析方法来标定等。

c.仪器设备复杂，价格昂贵。

3、发展趋势：现代科学的进步和工业生产的发展，不仅对分析化学在提高准确度、灵敏度和分析速度等方面提出更高的要求，而且还不断提出更多的新课题、新的任务，要求分析化学能提供更多﹑更复杂的信息。包括从常量分析到超微量分析；从整体成分分析到微区分析、表面、区域分析；从成分分析到结构分析、状态分析；从静态分析到快速化学反应的跟踪等。对近代分析化学的这些新任务和新要求，仪器分析有很大的适应性和发展潜力。因此，仪器分析已成为近代分析化学的发展方向。其发展趋势概括起来有以下几个特点：

a.计算机化：将计算机技术与分析仪器结合，实现分仪器的自动化，是仪器分析的一个非常重要的发展趋势。在分析工作者的指令控制下，计算机不仅能处理分析结果，而且还可以优化的操作条件、控制完成整个分析过程，包括进行数据采集﹑处理﹑计算等，直至动态 CRT 显示和最终曲线报表。现在由于计算机性能价格比的大幅度提高，随着硬件和软件的平行发展，分析仪器将更为智能化、高效﹑多用途。因此，计算机技术对仪器分析的发展影响极大，已成为现代分析仪器一个不可分割的部件。

b.多机联用：把几种不同的分析方法联合起来使用，称之。试样的复杂性﹑测量难度﹑要求信息量及响应速度在不断提高，这就需要将几种方法结合起来，组成连用分析技术，可以取长补短，起到方法间的协同作用，从而提高方法的灵敏度﹑准确度及对复杂混合物的分辨能力，同时还可获得两种手段各自单独使用时所不具备的某些功能，因而连用分析技术以成为当前仪器分析方法的主要方向之一。例如，将分离方法（GC、HPLC）与鉴定方法(MS、IR)结合起来。

c. 现代科学技术相互交叉﹑渗透，各种新技术的引入﹑应用等，使仪器分析不断开拓新领域﹑创立新方法。如电感耦合等离子体发射光谱﹑傅立叶变换红外光谱﹑傅立叶变换核磁共振波谱﹑激光拉曼光谱﹑激光光声光谱等。

仪器分析方法种类很多，按照教学大纲，本科阶段只介绍一些最常用的分析方法。（Chapter1~10）.