1.3.1分析化学的发展简介

分析化学是一门古老的科学，其起源叮以追溯到古代炼金术。然而“分析化学”该专业名词起始于17世纪，当时的冶金、机械等工业生产相当发达，积累了十分丰富的冶金分析知识，英国化学家波义耳将相关知识加以整理，称其为“分析化学”。

分析化学随着化学和其他相关学科的发展而不断发展，20世纪以来，其发展大致经历了三次巨大的变革。

第一次变革是在20世纪初到30年代，以1894年奥斯瓦尔德发表专著《分析化学科学基础》为标志，物理化学为分析技术提供了理论基础，建立了溶液理论。溶液四大平衡理论的建立，使得分析反映过程中各种平衡的状态、各成分的浓度变化和反应的完全程度均有了较高的预见性，将分析化学从“一种技术”演变成为“一门科学”，该时期可以称为分析化学与物理化学相结合的时代。

第二次变革是20世纪40～60年代，由于物理学、半导体及电子学、原子能工业的发展，促进了分析化学中物理和物理化学分析方法的建立和发展，从而改变了分析化学以经典化学为主的局面，发展成为以仪器分析为主的现代分析化学，仪器分析法获得了迅速发展。这次变革的实质不仅仅在于仪器化本身，而是使得各个学科领域的基本概念对分析化学产生了广泛影响，且同时使得分析化学得以更加深入地为其他学科做出贡献。该时期可以称为分析化学与物理学、电子学相结合的时代。

第三次变革是在20世纪70年代末开始发展至今。由于生命科学、环境科学、新材料科学等发展的需要，信息科学、计算机技术、生物技术等新技术的引进，尤其是基因组学、蛋白组学和代谢组学研究的出现，向分析化学提出了更高的挑战，从而促使分析化学发生着更加深刻广泛的变革。现代分析化学已经不能只局限于测定物质的组成和含量，而是要对物质的形态(例如价态、晶型等)、结构进行分析，实现微区、薄层和无损分析，要对化学活性物质和生物活性物质等进行瞬时跟踪和过程控制等，从而进一步认识自然、与自然和谐发展的科学。现代分析化学所采用的手段已经远远超出了化学学科的领域，它在采用光、电、磁、热、声等物理现象的基础上，进一步采用了数学、计算机科学和生物科学等新成就，尤其是以计算机为代表的新技术的迅速发展，为分析化学建立高灵敏性、高准确性、高选择性、自动化或智能化的新方法创造了良好条件，从而丰富了分析化学的内容，使其有了飞速发展。仪器分析的发展，以及化学计量学的广泛应用，从而使得当今分析化学已发展成为“以计算机为基础的分析化学”，分析化学与许多密切相关的学科渗透交织，对物质作全面的纵深分析，继而形成一门综合性的科学。在近三四十年间，光谱分析、色谱分析、联用技术、电化学分析、微型分析等领域均有了显著发展。

进入21世纪以来，新材料学、微电子学、生命科学等学科的发展从而为分析化学的发展提供了前所未有的机遇。
以生命科学领域的发展为例，2001年人类30亿个碱基对序列的破译奠定了基因组学研究的里程碑和后基因组或者蛋白组学研究的开始，同时生命科学的其他领域也呈现出快速发展的势头，例如，脑认知和神经生物学、肝细胞和发育生物学、生命起源和进化生物学等，上述研究都体现了大规模、高通量、信息化等显著特点。

生命分析化学的兴起，众所周知，“人类基因组计划”为有史以来最有影响的科学研究计划，其本质为“人类基因的化学测序计划”。虽然该计划是由生物学家提出来的，但是在分析化学家的大力协助下完成的。当代，后基因组学、蛋白质组学已经登上了生命科学研究领域的制高点，从而使分析化学家迎来了大展身手的时代，其中与各种重大疾病相关联的大量未知基因、富集、蛋白质的分离、识别、鉴定以及复杂相互作用的研究均成为此领域的热点。

自从1991年发现碳纳米管以来，以其独特的结构和优越的热学、力学和电学性质，例如，较大的比表面积和良好的传热性、导电性及较高的机械强度从而引起了广泛的关注，继而成为纳米材料领域的研究热点。

纳米科学技术的飞跃发展，使人类认知从原来的原子尺度上进入了微观领域，从而极大地改变了人类的思维。由于纳米微粒的尺寸一般都比生物体内的细胞、红细胞小得多，从而为生物医学研究提供了一个新的研究途径，到目前纳米技术已经应用于生物学和医学研究的众多领域，其中包括纳米生物材料、药物和转基因纳米载体、纳米生物传感器、纳米生物相容性人工器官、利用扫描探针显微镜分析蛋白质和DNA的结构与功能等领域，其主要目的为以疾病的早期诊断和调高药物疗效。纳米技术在医学临床诊断领域最早得到应用。

近些年来，纳米新材料在分析化学中的应用也越来越重要。相关资料表明，纳米功能材料能大幅度改善高分子检测的灵敏度和准确率。自1997年巴德在“Science”上发表纳米电极后，有关纳米传感器的研究开始引起人类的极大兴趣，继而相继研究成功了纳米溶胶凝胶体系的免疫传感器，使用碳纳米分子线、硅基碳纳米管和掺杂硼的硅纳米线制作的纳米传感器对氧、二氧化氮、氨的快速超灵敏测试。然而目前上述技术大多局限于实验室研究。

微流控分析和为阵列芯片的快速发展和新型分析仪器的创造都促进了分析化学的快速发展。

2006年，国务院颁布了未来20年我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》其中重点提出发展与人类健康、资源环境、疾病诊断、公共安全等相关的新技术与新方法，为分析化学学科的未来发展提供了前所未有的机遇和挑战。
现代分析化学已成为使用和依赖于生物、信息学、计算机学、数学和物理学等学科的一门“边缘学科”。回顾分析化学的发展可看出，每当一种新元理的应用或者一种新方法的引人，例如化学平衡、胶囊介质、界面现象、吸附与脱附、固定化方法、萃取与反萃取、自动化技术、化学计量学、纳米科技、生化科技等，都导致了分析新方法的出现，从未科学技术、国民经济和社会发展做出了贡献，同时也促进了分析化学自身的快速发展。分析化学将继续朝着提高分析方法的选择性、灵敏度和智能化水平，以便最大可能地获取复杂体系的时空多维综合信息的方向发展。

1.3.2分析化学的发展趋势

环境科学、材料科学、宇宙科学、生命科学以及化学学科的发展，既促进了分析化学的发展，又对分析化学提出了更高的要求。现代分析化学已不再局限于测定物质的组成和含量，它实际上已成为“从事科学研究的科学”，正向着更深、更广阔的领域发展。当前的发展趋势主要表现在以下几个方面。

1.3.2.1智能化

主要体现在计算机的应用和化学计量学的发展方面。计算机在分析数据处理、实验条件的最优化选择、数字模拟、专家系统和各种理论计算的研究中以及在农业、生物、环境测控与管理中都起着非常重要的作用。

1.3.2.2自动化

主要体现在自动分析、遥测分析等方面。如遥感监测地面污染情况，就可以通过植物的种类、长势及其受害程度，间接判断土壤受污染的程度，这是因为植物受污染后发生的生理病变可在陆地卫星影像上有明显的显示。又如红外遥测技术在环境监测(大气污染、烟尘排放等)，流程控制，火箭、导弹飞行器尾气组分测定等方面具有独特作用。

1.3.2.3精确化

主要体现在提高灵敏度和分析结果的准确度方面。如激光微探针质谱法对有机化合物的检出限量为10^-15～10^-12g，对某些金属元素的检出限量可达10^-20～10^-19g，且能分析生物大分子和高聚物；电子探针分析所用试液体积可低至1012mL，高含量的相对误差值已达到0.01％以下。

1.3.2.4微观化

主要体现在表面分析与微区分析等方面。如电子探针、X射线微量分析法可分析半径和深度为1～3um的微区，其相对检出限量为0.01％～0.1％。

分析化学的发展必须也必将和当代科学技术的发展同步进行，并将广泛吸收当代各种技术的最新成果，如化学、物理、数学与信息学、生命科学、计算科学、材料科学、医学等，利用一切可以利用的性质和手段，完善和建立新的表征、测定方法和技术，并广泛应用和服务于各个科学领域。同时计算机技术、激光、纳米技术、光导纤维、功能材料、等离子体、化学计量学等新技术、新材料和新方向同分析化学的交叉研究，更促进了分析化学的进一步发展。因此，分析化学已经不是单纯提供信息的科学，它已经发展成一门以多学科为基础的综合性科学。它将继续沿着高灵敏度(达原子级、分子级水平)、高选择性(复杂体系)、快速、简便、经济、分析仪器自动化、数字化、计算机化和信息化的纵深方向发展，以解决更多、更新、更复杂的课题。

文章来源：《分析化学分析方法的原理及应用研究》

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