分析化学发展史
摘 要]分析化学始于一些分析检验的实践活动。商品生产和交换的发展,促进了分析检验工作。
16世纪,化学反应广泛地应用于湿法分析。18世纪中叶,重量分析法使分析化学由单纯的定性分析迈
入了定量分析的时代。到了19世纪,定性分析趋于完善,定量分析的各种方法也相继出现并不断发展。
分析化学真正成为一门独立的学科是在20世纪初,被称之为经典分析化学。20世纪以来,在经典化学
不断充实、完善的同时,仪器分析也迅猛发展,并且在分析化学中占据越来越重要的地位。
[关键词]化学分析;仪器分析
在化学还没有成为一门独立学科的中世
纪,甚至古代,人们已开始从事分析检验的实践
活动。这一实践活动来源于生产和生活的需
要。如为了冶炼各种金属,需要鉴别有关的矿
石;采取天然矿物做药物治病,需要识别它们。
这些鉴别是一个由表及里的过程,古人首先注
意和掌握的当然是它们的外部特征。如水银又
名“流珠”,“其状如水似银”,硫化汞名为“朱
砂”、“丹砂”等都是抓住它们的外部特征。人们
初步对不同物质进行概念上的区别,用感官对
各种客观实体的现象和本质加以鉴别,就是原
始的分析化学。
在制陶、冶炼和制药、炼丹的实践活动中,
人们对矿物的认识便逐步深化,于是便能进一
步通过它们的一些其他物理特性和化学变化作
为鉴别的依据。如中国曾利用“丹砂烧之成水
银”来鉴定硫汞矿石。
随着商品生产和交换的发展,很自然地就
会产生控制、检验产品的质量和纯度的需求,于
是产生了早期的商品检验工作。在古代主要是
用简单的比重法来确定一些溶液的浓度,可用
比重法衡量酒、醋、牛奶、蜂蜜和食油的质量。
到了6世纪已经有了和我们现在所用的基本相
同的比重计了。
商品交换的发展又促进了货币的流通,高
值的货币是贵金属的制品,于是出现了货币的
检验,也就是金属的检验。古代的金属检验,最
重要的是试金技术。在我国古代,关于金的成
色就有“七青八黄九紫十赤”的谚语。在古罗马
帝国则利用试金石,根据黄金在其上划痕颜色
和深度来判断金的成色。16世纪初,在欧洲又
有检验黄金的所谓“金针系列试验法”,这是简
易的划痕试验法的进一步发展。
16世纪,化学的发展进入所谓的“医药化
学时期”。关于各地各类矿泉水药理性能的研
究是当时医药化学的一项重要任务,这种研究
促进了水溶液分析的兴起和发展。1685年,英
国著名物理学家兼化学家R·波义耳(Boyle,
1627-1691)编写了一本关于矿泉水的专著《矿
泉的博物学考察》,相当全面地概括总结了当时
已知的关于水溶液的各种检验方法和检定反
应。波义耳在定性分析中的一项重要贡献是用
多种动、植物浸液来检验水的酸碱性。波义耳
还提出了“定性检出极限”这一重要概念。这一
时期的湿法分析从过去利用物质的一些物理性
质为主,发展到广泛应用化学反应为主,提高了
分析检验法的多样性、可靠性和灵敏性,并为近
代分析化学的产生做了准备。
18世纪以后,由于冶金、机械工业的巨大
发展,要求提供数量更大、品种更多的矿石,促
进了分析化学的发展。这一时期,分析化学的
研究对象主要以矿物、岩石和金属为主,而且这
种研究从定性检验逐步发展到较高级的定量分
析。其中干法的吹管分析法曾起过重要作用。
此法是把要化验的金属矿样放在一块木炭的小
孔中,然后以吹管将火焰吹到它上面,一些金属
氧化物便熔化并会被还原为金属单质。但这种
方法能够还原出的金属种类并不多。到了18
世纪中叶,重量分析法使分析化学迈入了定量
分析的时代。当时著名的瑞典化学家和矿物学
家贝格曼(Torbern Bergman,1735-1784)在《实
用化学》一书中指出:“为了测定金属的含量,并
不需要把这些金属转变为它们的单质状态,只
要把他们以沉淀化合物的形式分离出来,如果
我们事先测定沉淀的组成,就可以进行换算
了。”
到了19世纪,新元素如雨后春笋般出现,
加之矿物组成复杂,湿法检验若没有丰富的经
验和周密的检验方案,想得到确切的检验结果
显然是非常困难的。德国化学家汉立希(Pfaff
Christian Heinrich,1773-1852)在他1821出版的
一书中指出:为了使湿法定性检验的问题简单
化和减少盲目性,应进行初步试验。1829年,
德国化学家罗塞(Hoinrich Rose ,1795-1864)首
次明确地提出并制定了系统定性分析法。1841
年德国化学家伏累森纽斯(Carl Remegius Frese-
nius,1818-1897)改进了系统定性分析法,较之
罗塞的方案使用的试剂较少。后来又得到美国
化学家诺伊斯(Arthur A.Noyes)的进一步精细
研究和改进,使定性分析趋于完善。
同一期间,定量分析也迅猛发展。由伏累
森纽斯对各种沉淀组成的测定结果和今天的数
据加以对比,可以看出重量分析法到了伏累森
纽斯时期已经非常准确。他当年研究的某些测
定方法至今仍在沿用,其精确度也很可靠。他
还对一系列复杂的分离问题如钙与镁、铜和汞、
锡和锑等的分离都提出了创造性的见解。他还
将缓冲溶液、金属置换、络合掩蔽等手段用于解
决这些问题。
随着过滤技术的改进,有机沉淀剂的应用,
加热、净化、重结晶、高精度分析天平等方面研
究工作的进展,使重量分析的精确度得到更进
一步的提高。但这种方法操作手续繁琐,耗时
长,这就使得容量分析迅速发展。根据沉淀反
应、酸碱反应、氧化-还原反应及络合反应的特
点,相应出现了沉淀滴定、酸碱滴定、氧化-还
原滴定及络合滴定的容量分析法。法国物理学
家兼化学家盖吕萨克(Gay-Lussac,1778-
1850)应该算是滴定分析的创始人,他继承前人
的分析成果对滴定分析进行深入研究,对滴定
法的进一步发展,特别是对提高准确度方面做
出了贡献,他所提出的银量法至今仍在应用。
在各种滴定法中,氧化-还原滴定法占有最重
要的地位。碘量法在该世纪中叶已经具有了今
天我们沿用的各种形式。1853年赫培尔
(Hempel)应用高锰酸钾标准溶液滴定草酸,这
一方法的建立为以后一些重要的间接法和回滴
法打下了基础。沉淀滴定法则在盖吕萨克银量
法的启发下,继续有了较大发展,其中最重要的
是1856年莫尔提出的以铬酸钾为指示剂的银
量法,这便是广泛应用于测定氯化物的“莫尔
法”。1874年伏尔哈特(T.Volhard)提出了间接
沉淀滴定的方法,使沉淀滴定法的应用范围得
以扩大。络合滴定法在该世纪的中叶,借助于
有机试剂而得以形成,且有较大进展。酸碱滴
定法由于找不到合适的指示剂进展不大,直到
19世纪70年代,酸碱滴定的状况仍没有重大
改变。只是当人工合成指示剂问世并开始应用
后,由于它们可在一个很宽的pH范围内变色,
这才使酸碱滴定的应用范围显著地扩大。滴定
分析发展中的另一个方面是仪器的设计和改
进,使分析仪器已基本上具备了现有的各种形
式。因而,这一时期堪称为滴定分析的极盛时
期。
直到19世纪末,分析化学基本上仍然是许
多定性和定量的检测物质组成的技术汇集。分
析化学作为一门科学,很多分析家认为是以著
名的德国物理化学家奥斯特瓦尔德(Wilholn
Ostwald,1853-1932)出版《分析化学的科学基
础》的1894年为新纪元的。20世纪初,关于沉
淀反应、酸碱反应、氧化-还原反应及络合物形
成反应的四个平衡理论的建立,使分析化学家
的检测技术一跃成为分析化学学科,称之为经
典分析化学。因此,20世纪初这一时期是分析
化学发展史上的第一次革命。
20世纪以来,原有的各种经典方法不断充
实、完善。直到目前,分析试样中的常量元素或
常量组分的测定,基本上仍普遍采用经典的化
学分析方法。20世纪中叶,由于生产和科研的
发展,分析的样品越来越复杂,要求对试样中的
微量及痕量组分进行测定,对分析的灵敏度、准
确度、速度的要求不断提高,一些以化学反应和
物理特性为基础的仪器分析方法逐步创立和发
展起来。这些新的分析方法都是采用了电学、
电子学和光学等仪器设备,因而称为“仪器分
析”。仪器分析所牵涉到的学科领域远较19世
纪时的经典分析化学宽阔得多。光度分析法、
电化学分析法、色层法相继产生并迅速发展。
这一时期的分析化学的发展要受到物理、数学
等学科的广泛影响,同时也开始对其它学科作
出显著贡献,这是分析化学史上的第二次革命。
70年代以后,分析化学已不仅仅局限于测
定样品的成分及含量,而是着眼于降低测定下
限、提高分析准确度上。并且打破化学与其它
学科的界限,利用化学、物理、生物、数学等其它
学科一切可以利用的理论、方法、技术对待测物
质的组成、组分、状态、结构、形态、分布等性质
进行全面的分析。由于这些非化学方法的建立
和发展,有人认为分析化学已不只是化学的一
部分,而是正逐步转化成为一门边缘学科———
分析科学,并认为这是分析发展史上的第三次
革命。
目前,分析化学处于日新月异的变化之中,
它的发展同现代科学技术的总发展是分不开
的。一方面,现代科学技术对分析化学的要求
越来越高。另一方面,又不断地向分析化学输
送新的理论、方法和手段,使分析化学迅速发
展。特别是近年来电子计算机与各类化学分析
仪器的结合,更使分析化学的发展如虎添翼,不
仅使仪器的自动控制和操作实现了高速、准确、
自动化,而且在数据处理的软件系统和计算机
终端设备方面也大大前进了一步。作为分析化
学两大支柱之一的仪器分析发挥着越来越重要
的作用,但对于常量组分的精确分析仍然主要
依靠化学分析,即经典分析。化学分析和仪器
分析两部分内容互相补充,化学分析仍是分析
化学的一大支柱。美国Analytical Chemistry杂
志1991年和1994年两次刊登同一作者的长文
“经典分析的过去、现在和未来”,强调重视经典
分析的重要性。
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分析化学的认识
分析化学（Analytical Chemistry）的主要任务是鉴定物质的化学组成（元素、离子、官能团、或化合物）、测定物质的有关组分的含量、确定物质的结构（化学结构、晶体结 构、空间分布）和存在形态（价态、配位态、结晶态）及其与物质性质之间的关系等。主要是进行结构分析、形态分析、能态分析。
应用范围
分析化学有极高的实用价值，对人类的物质文明做出了重要贡献，广泛地应用于地质普查、矿产勘探、冶金、化学工业、能源、农业、医药、临床化验、环境保护、商品检验、考古分析、法医刑侦鉴定等领域。
2研究编辑1931年E.威森伯格提出的残渣测定，只取10微克样品，便属于超微量分析。所用仪器从试管直到高级仪器（附自动化设备并用电子计算机程序控 制、记录和储存）。分析化学以化学基本理论和实验技术为基础，并吸收物理、生物、统计、电子计算机、自动化等方面的知识以充实本身的内容，从而解决科学、 技术所提出的各种分析问题。
研究问题
①物质中有哪些元素和（或）基团（定性分析）；
②每种成分的数量或物质纯度如何（定量分析）；
③物质中原子彼此如何联结而成分子和在空间如何排列（结构和立体分析）。
研究对象
从单质到复杂的混合物和大分子化合物，从无机物到有机物，从低分子量到高分子量（如10原子质量单位）。样品可以是气态、液态和固态。称样重量可由 100克以上以至毫克以下。
3范畴编辑当代分析化学将研究分为两个范畴，一是分析的对象，一是分析的方法。<分析化学期刊>(Analytical Chemistry)每年在第12期会在两个范畴轮流做一次回顾评述。
分析化学作为化学的基础课，研究获取物质化学组成和结构信息的分析方法及相关理论的科学，是化学学科的一个重要分支。分析化学以化学基本理论和实验技术为基础，鉴定物质的化学组成，测定物质的有关组分含量，确定物质的结构和存在形态等，是培养具有创新精神和实践能力的化学化工类专业人才所必须的重要课程。由此可见，分析化学在日常生活和发展中起着巨大的作用。因此，作为化学专业的人员学好分析化学势在必行。 学生学习化学，是以直观的实验为基础，由感性认识到理性认识的飞跃和理性认识到实践的飞跃。化学学习需根据学习任务、学习规律和总结化学学习经验，提高学习效率、质量。 人是活的，书是死的。活人读死书，可以把书读活。死书读活人，可以把人读死。这是郭沫若在游太湖为游人所提的词。因此学习分析化学需要讲究学习方法。 分析化学包括理论课和实践课。
2 掌握每个理论的来源和结论、作用是学好分析化学的基础。尤其是书中一些特别重要的概念的掌握需要反复的思考和练习。学源于思，思源于疑。小疑则小进，大疑则大进。由于“分析化学原理”涉及整个化学领域的理论，涉及面广，留给了人们很大的思考空间。分析化学学习是认识过程，艰苦的脑力劳动别人是代替不了的。学习中遇到的问题，通过思考如果解决不了，就要主要请求老师、同学帮助解决。 学习中要建立知识体系，分析化学中涉及公式很多。不同的公式有不同的适用条件，应记住最基本的公式，同时掌握重要的推导方法。尽量多做题，是学好“分析化学原理”的前提。因为概念理论课是以反复做题为基础的，做题时不必每题必解，这样可以节省时间，从而解决更多的问题。 分析化学学习中一个非常重要的环节就是强化，及时强化是学习和发展的需要。如元素符号、分子式、化学方程式等化学用语是化学特有的。化学用语没有学会和记住是造成学习质量不高、学习发展困难的一个重要原因。强化的方法多种多样。有的方法适合别人，并非适合自己。不同年级、不同专业、不同学生之间的学习方法都可能不一样 。所以，每个人要结合自己的实际情况（学习目标、任务、兴趣、爱好）来选择适合自己的方法。 锲而不舍，持之以恒。学习化学就是需要这样的耐力。很多同学在制定计划时热血沸腾，但一遇到挫折，便锐气大减，“激流勇退”。“自胜者强”，“唯志坚者始遂其志”。
