分析化学学科前沿综述_文档汇总

从70年代末到现在，分析化学正处在第三次大发展时期。分析化学正走
计算机时代；生命科学的发展，计算机的发展促进了分析化学的发


前言
分析化学中活跃的领域又在什么
与生命科学、环境科学、高技术材料科学有关的分析化学是
从方法来看，计算机在分析化学中的应用和化学
分析化学的特点是新方法层出不穷，旧方法
40年代原子能、半导体材料的发展，物理学、电子学的发展，促进
时至今日，这些学科仍然在继续发展，与之有关的分析
因此，对分析化学来说，不一定是新的分支学科发
80年代分子光
因而在讨论分析化学前沿时，不但

光谱分析方面
60年代等离子体、傅里叶变
激光技术的引入，出现了等离子体-原子发射光谱、傅里叶红外光谱（FT-IR）、
70年代检测单个原子的激光共振电离光谱的出现，
80年代崛起的等离子体-质谱（ICP-MS）成为
，40多种元素检出限达到10—60pg/ml。X-射
70—80年代应用全反射技术，灵敏度提高约1000
ppb（10-9）级[1]。使用粒子（质子）加速器及同步加速器，粒子束可
1μm直径，可作ppm（10-6）级多元素微区分布分析，如一根头发横截
激光拉曼光谱与FT-IR相配合已成为分子结构研究
105-107倍。
特别适用于微量生物大分子检测，可以直接获得人体体
激光诱导荧光光谱的灵敏度已达到单分子检测水平，在生物医
10-15g。光谱
过渡到光二极管阵列检测器，又迅速出现了新一代的
CCD）。它具有量子效率高、暗电流小、噪音低、灵敏度
10-15g，并可获得多
1-2年内，CCD检测器将会成为图像检测
拉曼光谱仪、发射光谱仪、高效液相色谱仪及毛细电泳仪
[2]。
已成为活跃的前沿领域。激光的高强度、单色性、
使痕量分析的灵敏度达到了极限值，实现了检测单个原子和
optrode），由激光器、光导纤
80年代中一项重大发展。目前已有80多种传感器探头设计用于临床分
pH、CO
、O2、碱金属、非碱
pH、CO
及O2三
[3]。
电化学分析方面
k( u3 j6 K. ^; & 电化学传感器 60—70年代发展起来的离子选择性电极已进入稳定发展时
80年代由于生物分析及生
生物传感器应运而生。近几年生物传感器的发展，成为电分析化
仿生生物传感器和化学修饰微电极制作生物传感器已经成
化学修饰电极 通过物理或化学方法，在电极表面接上一层化学基
步入人们向往已久的分子设计及分
成为电化学及电分析化学中最活跃的前沿领域之一。金属卟
-客体络合物、无机物化学修饰电极在电催化、光电
电化学传感器、选择性富集分离等方面的广阔应用，显示了它在当代前沿
[4]。
电化学及电分析化学研究中一项新的突破。将光谱（包括波谱）
同时测试

电化学反应过程的变化，形成了现场（in situ）
这项研究已发展到利用现场紫外、可见和红外光谱；拉曼光谱和表
电子自旋共振波谱；电子能谱等光谱及波谱技术。研究电极过
-固、液-液）电化学。各种光谱、波谱、能谱及
从电化学体系获得的
[5]。
微电极伏安技术（简称微电极技术）80年代发展起来的一种新的电化学测
0.3μm，随着电极的缩小，物质在电
使传质过程极大地增加。微电极的优异性
扫描速度高，极化电流小，已应用于生物分析及生命
如在活体分析中，微电极用作电化学微探针，检测动物脑神经传递物质的
在电化学免疫分析中，取微量样品，可以测定10-19-10-20mol/L免疫球
-G。在流动注射和高效液相色谱流动体系，以及低极性、高阻抗的有机溶剂
微电极可以构成性能优良的电化学检测器。微电极响应速度快的独特性能在
[6]。
色谱分析方面
应用最广的领域之一。现代色谱分析将分
化学性质相近的元素或化合物的分析，色谱是一种重要的分析技术。色谱在
50年代兴起的气相色谱。60年代发
GC-MS）联用技术。70年代崛起的高效液相色谱。80年代初出现的
80年代末迅速发展的毛细管区带电泳。使色谱分析一直充满
迅速发展。色谱分析的研究及应用十分活跃，色谱论文在世界第一流的美
“分析化学”杂志中，从60年代到现在保持在24-30％[7]。高效液相色谱 70年
70％以上为不挥发性化合物，可以简
在生命科学中多肽、蛋白质及核酸等生物大分子的分离
高效液相色谱已成为最活跃的研究领域。在色谱柱及固
通用的检测器一直在探讨中，在光谱检测中，光学多道图象检测器将会
光二极管阵列检测器已经装配到商品仪器；电荷耦合阵
CCD），由于其优异性能即将装配到商品仪器上。应用激光技术的光
电化学检测器也是十分活跃的研究及应用领域，特别
[8]。
柱前及柱后衍生技术、高灵敏度衍生试剂、联用技术大大提高了分析的
如最近出现的IC-ICP/AES联用商品仪器，用于海水分析，1min
61种元素，检出限1—100ng/ml。超临界流体色谱 80年代出现的新技
它能在较低温度下分离热不稳定、挥发性差的大分子，柱效比高效液相色谱
并可采用灵敏的离子化检测器，弥补了气相色谱和高效液相色谱某些不
应用于生物医学及高分子化合物。近几年出现超临界流体萃取，统称为
80年代已进入成熟期，填充柱已被柱效更高的毛细
GC-SM及GC-NMR等）已成为分
[9]。% R' e$ J- R% o
简称毛细管电泳是近2-3年迅猛发展起来的一种新的分离
兼有高压电泳的高速、高分辨率及高效液相色谱的高效率优点。采用毛细
25-50μm），内充流动电解质溶液，两端加高压[(2-3)

×104V]，试样从
利用压力梯度及分子迁移力的差别，各组分在管内流体中电泳分
1-10nl），
100万理论塔板数，比高效液相色谱约高一个数量级）、分
10-20min）、灵敏度高（检出限10-15-10-20mol/L）的特点。适用于离
[10]。
质谱及核磁共振方面
年代末到80年代初发展起来的串联质谱（MS/MS）、（LC-MS）及软电离
LC/MS/MS串联
10万的生物大分子，灵敏度
10-12-10-15mol/L，应用于生物医学、药物、生物工程领域。核磁共振波谱是
二维及三维核磁共振波谱测定溶液中蛋白质三
500-600MHZ二维及三维共振波谱仪，采用微处
数据处理及显示，通过光导纤维可以和其他计算机形成网络。
[11]。
1)电喷雾电离质谱；2)基质辅助激光解吸电离质谱；3)快原子轰击质谱；
离子喷雾电离质谱；5)大气压电离质谱。在这些软电离技术中，以前面三种近
自约翰.芬恩(JohnB.Fenn)和田中耕一
发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法及发明了对生物
随着生命科学及生物技术的迅速发展，生物质谱目前
最富生命力的前沿研究领域之一。它的发展强有力地
质谱法已成为
在对蛋白质结构分析的
[12]。(! i7 L+
化学计量学与计算机应用方面
以计算机应用为主要标志的信息时代的来临，给科学技术的发展带来巨大的
分析化学也不例外。各种现代分析仪器技术的发展，改变了分析化学的面
过去获取精确的原始分析数据是分析工作中最困难的一步，现代分析仪器具
空间分辨率的多维分析数据。如何处理这些原始分析数据，以最优方式从中
就成为矛盾的主要方面。化学计
分析工作中传统的实验设计、采样、校正
已不能适应新形势下的要求。化学计量学应用统计学、数学与计算机科
发展了新的分析采样理论、校正理论及其他各种理论与方法。化学模
分析化学的作用由单纯提供
分析化学已发展成为名符其实的信息
分析仪器的发展也跨上了计算机化这一新的台阶，极大提高了分析仪器提
使分析仪器进入过去传统分析技术无法涉足的许多领域。例如用
不需运送分析试
[13]。

分析化学正在成为一门分析重要学科。目前由于生产和科
从总体到微区分析；从整体到表面及逐层分析；从宏观组分到微
从静态到快速反应跟踪分析；从破坏试样到无损分析；从离线到在
，利用物质一切可以利用的性质，建立表征测量的新技术，不断


汪尔康. 21 世纪的分析化学[M] . 北京: 科学出版社, 1999. 11
Ganzler K, Salgo A ,Valko K. Microwave Extraction :A Novel Sample
J Chromatogr. 1986 ,37 (1) :299.
Lindan W. E. et al . , Anal . Chim. Acta , 1989 ,12(5) :216 ～307
朱玉霞,何京,陆婉珍. 微波密闭消解- 等离子体原子发射光谱测定石

油化工
[J ] . 岩矿测试. 1998 ,17 (2) :138.
Ganzler K, Salgo A ,Valko K. Microwave Extraction :A Novel Sample
J Chromatogr. 1986 ,37 (1) :299.
中国环境监测总站,中国科学院生态环境研究中心,北京市环境监测中心译.
[M] . 北京:中国环境科学出版社,1992. 171 ～
王林,葛际江. 二阶导数紫外分光光度法直接测定炼油厂污水中的含油量
石油化工. 1995 , 24 (9) :646.
Illman D. L. Tr . Anal . Chem. , 1986 , 5(12) : 164
Liu S ,Dasgupta P K. Liquid Droplet , A Renewable Gas Sampling Interface [ J ] .
. 1995 , 67(13) : 2042.
Jin Qinhan ,Liang Feng ,Zhang Hanqi ,et al. Application of Microwave
Trends in A nalytical Chemist ry . 1999 , 18
污染源统一检测分析方法编写组. 污染源统一检测分析方法———废水部
[M] . 北京:中国标准出版社. 1983. 136 —140.
Theraulaz F , Thomas O P. Complexometric Determi2 nation of Mercury( Ⅱ) in
Mik rochem Acta. 1994 ,113(1) :53.
陆晓华.化学计量学.武汉：华中理工大学出版社，1997.