化學(xué)知識(shí)地圖

1、化學(xué)知識(shí)地圖化學(xué)魅力：無(wú)中生有，變幻無(wú)窮，變中有定。一，無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)，是研究元素、單質(zhì)和無(wú)機(jī)化合物的來(lái)源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化和應(yīng)用的一門(mén)化學(xué)分支。對(duì)于礦物資源的綜合利用，近代技術(shù)中無(wú)機(jī)原材料及功能材料的生產(chǎn)和研究等都具有重大的意義。已形成無(wú)機(jī)合成、元素化學(xué)、配位化學(xué)、有機(jī)金屬化學(xué)、無(wú)機(jī)固體化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)和同位素化學(xué)等領(lǐng)域。金丹家所追求的目的雖屬荒誕，但所使用的操作方法和積累的感性知識(shí)，卻成為化學(xué)科學(xué)的前驅(qū)。金丹家關(guān)于無(wú)機(jī)物變化的知識(shí)主要從實(shí)驗(yàn)中得來(lái)。他們?cè)O(shè)計(jì)制造了加熱爐、反應(yīng)室、蒸儲(chǔ)器、研磨器等實(shí)驗(yàn)用具。無(wú)機(jī)化學(xué)在成立之初，其知識(shí)內(nèi)容已有四類，即事實(shí)、概念、定律和學(xué)說(shuō)。用感官直接觀

2、察事物所得的材料，稱為事實(shí)；對(duì)于事物的具體特征加以分析、比較、綜合和概括得到概念，如元素、化合物、化合、化分、氧化、還原、原子等皆是無(wú)機(jī)化學(xué)最初明確的概念；組合相應(yīng)的概念以概括相同的事實(shí)則成定律，例如，不同元素化合成各種各樣的化合物，總結(jié)它們的定量關(guān)系得出質(zhì)量守恒、定比、倍比等定律；建立新概念以說(shuō)明有關(guān)的定律，該新概念又經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明為正確的，即成學(xué)說(shuō)。例如，原子學(xué)說(shuō)可以說(shuō)明當(dāng)時(shí)已成立的有關(guān)元素化合重量關(guān)系的各定律?；瘜W(xué)知識(shí)的這種派生關(guān)系表明它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。定律綜合事實(shí)，學(xué)說(shuō)解釋并貫串定律，從而把整個(gè)化學(xué)內(nèi)容組織成為一個(gè)有系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)。人們認(rèn)為近代化學(xué)是在道爾頓創(chuàng)立原子學(xué)說(shuō)之后建立起來(lái)的，因

3、為該學(xué)說(shuō)把當(dāng)時(shí)的化學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)化。系統(tǒng)的化學(xué)知識(shí)是按照科學(xué)方法進(jìn)行研究的?？茖W(xué)方法主要分為三步:搜集事實(shí)搜集的方法有觀察和實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是控制條件下的觀察。化學(xué)研究特別重視實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樽匀唤绲幕瘜W(xué)變化現(xiàn)象都很復(fù)雜，直接觀察不易得到事物的本質(zhì)。例如，鐵生銹是常見(jiàn)的化學(xué)變化，若不控制發(fā)生作用的條件，如水氣、氧、二氧化碳、空氣中的雜質(zhì)和溫度等就不易了解所起的反應(yīng)和所形成的產(chǎn)物。無(wú)論觀察或?qū)嶒?yàn)，所搜集的事實(shí)必須切實(shí)準(zhǔn)確。化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的各種操作，如沉淀、過(guò)濾、灼燒、稱重、蒸儲(chǔ)、滴定、結(jié)晶、萃取等等，都是在控制條件下獲得正確可靠事實(shí)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)手段。正確知識(shí)的獲得，既要靠熟練的技術(shù)，也要靠精密的儀器，近代化

4、學(xué)是由天平的應(yīng)用開(kāi)始的。通過(guò)對(duì)每一現(xiàn)象的測(cè)量，并用數(shù)字表示，才算對(duì)此現(xiàn)象有了確切知識(shí)。建立定律。古代化學(xué)工藝和金丹術(shù)積累的化學(xué)知識(shí)雖然很多，但不能稱為科學(xué)。要知識(shí)成為科學(xué)，必須將搜集到的大量事實(shí)加以分析比較，去粗取精，由此及彼地將類似的事實(shí)歸納成為定律。例如普魯斯特注意化合物的成分，他分析了大量的、采自世界各地的、天然的和人工合成的多種化合物，經(jīng)過(guò)八年的努力后發(fā)現(xiàn)每一種化合物的組成都是完全相同的，于是歸納這類事實(shí)，提出定比定律。道爾頓由表及里地提出物質(zhì)由原子構(gòu)成的概念，創(chuàng)立原子學(xué)說(shuō)，解釋了關(guān)于元素化合和化合物變化的重量關(guān)系的各個(gè)定律，并使之連貫起來(lái)，從而將化學(xué)知識(shí)按其形成的層次組織成為一門(mén)系統(tǒng)

5、的科學(xué)。由于各學(xué)科的深入發(fā)展和學(xué)科間的相互滲透，形成許多跨學(xué)科的新的研究領(lǐng)域。無(wú)機(jī)化學(xué)與其他學(xué)科結(jié)合而形成的新興研究領(lǐng)域很多，例如生物無(wú)機(jī)化學(xué)就是無(wú)機(jī)化學(xué)與生物化學(xué)結(jié)合的邊緣學(xué)科?，F(xiàn)代物理實(shí)當(dāng)方法如：X射線、中子衍射、電子衍射、磁共振、光譜、質(zhì)譜、色譜等方法的應(yīng)用，使無(wú)機(jī)物的研究由宏觀深入到微觀，從而將元素及其化合物的性質(zhì)和反應(yīng)同結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，形成現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)?，F(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)就是應(yīng)用現(xiàn)代物理技術(shù)及物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)研究和闡述化學(xué)元素及其所有無(wú)機(jī)化合物的組成、性能、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的科學(xué)。無(wú)機(jī)化學(xué)的發(fā)展趨向主要是新型化合物的合成和應(yīng)用，以及新研究領(lǐng)域的開(kāi)辟和建立。二，有機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)只是化學(xué)反應(yīng)中的冰

6、山一角，化學(xué)反應(yīng)主要以有機(jī)為主。有機(jī)化學(xué)，又稱為碳化合物的化學(xué)，是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備的學(xué)科，是化學(xué)中極重要的一個(gè)分支。有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物之間沒(méi)有絕對(duì)的分界。有機(jī)化學(xué)之所以成為化學(xué)中的一個(gè)獨(dú)立學(xué)科，是因?yàn)橛袡C(jī)化合物確有其內(nèi)在的聯(lián)系和特性。位于周期表當(dāng)中的碳元素，一般是通過(guò)與別的元素的原子共用外層電子而達(dá)到穩(wěn)定的電子構(gòu)型的（即形成共價(jià)鍵）。這種共價(jià)鍵的結(jié)合方式?jīng)Q定了有機(jī)化合物的特性。大多數(shù)有機(jī)化合物由碳、氫、氮、氧幾種元素構(gòu)成，少數(shù)還含有鹵素和硫、磷、氮等元素。因而大多數(shù)有機(jī)化合物具有熔點(diǎn)較低、可以燃燒、易溶于有機(jī)溶劑等性質(zhì)，這與無(wú)機(jī)化合物的性質(zhì)有很大不同。在含多個(gè)碳原子的有機(jī)化

7、合物分子中，碳原子互相結(jié)合形成分子的骨架，別的元素的原子就連接在該骨架上。在元素周期表中，沒(méi)有一種別的元素能像碳那樣以多種方式彼此牢固地結(jié)合。由碳原子形成的分子骨架有多種形式，有直鏈、支鏈、環(huán)狀等。在有機(jī)化學(xué)發(fā)展的初期，有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要原料是動(dòng)、植物體，有機(jī)化學(xué)主要研究從動(dòng)、植物體中分離有機(jī)化合物。天然有機(jī)化學(xué)主要研究天然有機(jī)化合物的組成、合成、結(jié)構(gòu)和性能。有機(jī)合成方面主要研究從較簡(jiǎn)單的化合物或元素經(jīng)化學(xué)反應(yīng)合成有機(jī)化合物。19世紀(jì)30年代合成了尿素；40年代合成了乙酸。隨后陸續(xù)合成了葡萄糖酸、檸檬酸、琥珀酸、蘋(píng)果酸等一系列有機(jī)酸；19世紀(jì)后半葉合成了多種染料；20世紀(jì)40年代合成了DD用口

8、有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑、有機(jī)硫殺菌劑、除草劑等農(nóng)藥；20世紀(jì)初，合成了606藥劑，3040年代，合成了一千多種磺胺類化合物，具中有些可用作藥物。物理有機(jī)化學(xué)是定量地研究有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性和反應(yīng)機(jī)理的學(xué)科，進(jìn)而為有機(jī)合成提供理論指導(dǎo)。它是在價(jià)鍵的電子學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上，引用了現(xiàn)代物理學(xué)、物理化學(xué)的新進(jìn)展和量子力學(xué)理論而發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)2030年代,通過(guò)反應(yīng)機(jī)理的研究，建立了有機(jī)化學(xué)的新體系；50年代的構(gòu)象分析和哈米特方程開(kāi)始半定量估算反應(yīng)性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系；60年代出現(xiàn)了分子軌道對(duì)稱守恒原理和前線軌道理論。有機(jī)分析即有機(jī)化合物的定性和定量分析。19世紀(jì)30年代建立了碳、氫定量分析法；90年代建立了氮的定量分

9、析法；有機(jī)化合物中各種元素的常量分析法在19世紀(jì)末基本上已經(jīng)齊全；20世紀(jì)20年代建立了有機(jī)微量定量分析法;70年代出現(xiàn)了自動(dòng)化分析儀器。由于科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)化學(xué)與各個(gè)學(xué)科互相滲透，形成了許多分支邊緣學(xué)科。比如生物有機(jī)化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、量子有機(jī)化學(xué)、海洋有機(jī)化學(xué)等。有機(jī)化學(xué)研究手段的發(fā)展經(jīng)歷了從手工操作到自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化，從常量到超微量的過(guò)程。20世紀(jì)40年代前，用傳統(tǒng)的蒸儲(chǔ)、結(jié)晶、升華等方法來(lái)純化產(chǎn)品，用化學(xué)降解和衍生物制備的方法測(cè)定結(jié)構(gòu)。后來(lái)，各種色譜法、電泳技術(shù)的應(yīng)用，特別是高壓液相色譜的應(yīng)用改變了分離技術(shù)的面貌。各種光譜、能譜技術(shù)的使用，使有機(jī)化學(xué)家能夠研究分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，使結(jié)

10、構(gòu)測(cè)定手段發(fā)生了革命性的變化。電子計(jì)算機(jī)的引入，使有機(jī)化合物的分離、分析方法向自動(dòng)化、超微量化方向又前進(jìn)了一大步。帶傅里葉變換技術(shù)的核磁共振譜和紅外光譜又為反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)機(jī)理的研究提供了新的手段。這些儀器和x射線結(jié)構(gòu)分析、電子衍射光譜分析，已能測(cè)定微克級(jí)樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)。用電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)合成路線的研究也已取得某些進(jìn)展。未來(lái)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展首先是研究能源和資源的開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題。迄今我們使用的大部分能源和資源，如煤、天然氣、石油、動(dòng)植物和微生物，都是太陽(yáng)能的化學(xué)貯存形式。今后一些學(xué)科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽(yáng)能。對(duì)光合作用做更深入的研究和有效的利用，是植物生理學(xué)、生物化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的共同課題

11、。有機(jī)化學(xué)可以用光化學(xué)反應(yīng)生成高能有機(jī)化合物，加以貯存；必要時(shí)則利用其逆反應(yīng)，釋放出能量。另一個(gè)開(kāi)發(fā)資源的目標(biāo)是在有機(jī)金屬化合物的作用下固定二氧化碳，以產(chǎn)生無(wú)窮盡的有機(jī)化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結(jié)果。其次是研究和開(kāi)發(fā)新型有機(jī)催化劑，使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應(yīng)方式。這方面的研究已經(jīng)開(kāi)始，今后會(huì)有更大的發(fā)展。20世紀(jì)60年代末，開(kāi)始了有機(jī)合成的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)研究。今后有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定等必將更趨系統(tǒng)化、邏輯化。三，物理化學(xué)物理化學(xué)是在物理和化學(xué)兩大學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它以豐富的化學(xué)現(xiàn)象和體系為對(duì)象，大量采納物理學(xué)的理論成就與實(shí)驗(yàn)技術(shù)，探索、歸納和研究

12、化學(xué)的基本規(guī)律和理論，構(gòu)成化學(xué)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。物理化學(xué)的水平在相當(dāng)大程度上反映了化學(xué)發(fā)展的深度。不過(guò)，化學(xué)應(yīng)當(dāng)提出自己的理論，不應(yīng)一味依賴物理學(xué)。物理化學(xué)由化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)三大部分組成。物理化學(xué)的主要理論支柱是熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子力學(xué)三大部分。熱力學(xué)和量子力學(xué)分別適用于宏觀和微觀系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)則為二者的橋梁。原則上用統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法能通過(guò)個(gè)分子、原子的微觀數(shù)據(jù)來(lái)推斷或計(jì)算物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象。一般公認(rèn)的物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容大致可以概括為三個(gè)方面：化學(xué)體系的宏觀平衡性質(zhì)。以熱力學(xué)的三個(gè)基本定律為理論基礎(chǔ)，研究宏觀化學(xué)體系在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶解態(tài)以及高分散狀態(tài)的平衡物理化學(xué)性質(zhì)及其規(guī)律性。

13、在這一情況下，時(shí)間不是一個(gè)變量。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有化學(xué)熱力學(xué)。溶液、膠體和表面化學(xué)?；瘜W(xué)體系的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。以量子理論為理論基礎(chǔ)，研究原子和分子的結(jié)構(gòu)，物體的體相中原子和分子的空間結(jié)構(gòu)、表面相的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與物性的規(guī)律性。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)。化學(xué)體系的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。研究由于化學(xué)或物理因素的擾動(dòng)而引起體系中發(fā)生的化學(xué)變化過(guò)程的速率和變化機(jī)理。在這一情況下，時(shí)間是重要的變量。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有化學(xué)動(dòng)力學(xué)、催化、光化學(xué)和電化學(xué)。隨著人們科學(xué)知識(shí)的不斷積累，科學(xué)認(rèn)識(shí)的日益深化和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，如新譜學(xué)方法、分子束和激光技術(shù)、巨型計(jì)算機(jī)和先進(jìn)計(jì)算方法等

14、的應(yīng)用，使物理化學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)研究均進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段?，F(xiàn)代物理化學(xué)發(fā)展的明顯趨勢(shì)和特點(diǎn)是，從宏觀到微觀，從體相到表面，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)等。目前物理化學(xué)已在一定程度上能指導(dǎo)實(shí)踐，并在實(shí)踐中不斷得到豐富和發(fā)展。四，分析化學(xué)分析化學(xué)是關(guān)于研究物質(zhì)的組成、含量、結(jié)構(gòu)和形態(tài)等化學(xué)信息的分析方法及理論的一門(mén)科學(xué)，是化學(xué)的一個(gè)重要分支。分析化學(xué)有極高的實(shí)用價(jià)值，對(duì)人類的物質(zhì)文明做出了重要貢獻(xiàn)，廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)普查、礦產(chǎn)勘探、冶金、化學(xué)工業(yè)、能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、臨床化驗(yàn)、環(huán)境保護(hù)、商品檢驗(yàn)、考古分析、法醫(yī)刑偵鑒定等領(lǐng)域。主要任務(wù)分析化學(xué)的主要任務(wù)是鑒定物質(zhì)的化學(xué)組成(元素、離子、官能團(tuán)、或化合物)、測(cè)定物質(zhì)的

15、有關(guān)組分的含量、確定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(化學(xué)結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、空間分布)和存在形態(tài)(價(jià)態(tài)、配位態(tài)、結(jié)晶態(tài))及其與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系等。分析化學(xué)的任務(wù)：有什么？有多少？什么形態(tài)？(1)確定物質(zhì)的化學(xué)組成-定性分析(2)測(cè)量各組成的含量-定量分析(3)表征物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)-結(jié)構(gòu)分析、形態(tài)分析、能態(tài)分析(4)表征組成、含量、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)的動(dòng)力學(xué)特征-動(dòng)態(tài)分析分析化學(xué)主要任務(wù)是研究下列問(wèn)題:物質(zhì)中有哪些元素和（或）基團(tuán)（定性分析）；每種成分的數(shù)量或物質(zhì)純度如何（定量分析）；物質(zhì)中原子彼此如何聯(lián)結(jié)而成分子和在空間如何排列（結(jié)構(gòu)和立體分析）。研究對(duì)象從單質(zhì)到復(fù)雜的混合物和大分子化合物，從無(wú)機(jī)物到有機(jī)物

16、，從低分子量到高分子量（如10原子質(zhì)量單位）。樣品可以是氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。稱樣重量可由100克以上以至毫克以下。1931年E.威森伯格提出的殘?jiān)鼫y(cè)定，只取10微克樣品，便屬于超微量分析。所用儀器從試管直到高級(jí)儀器（附自動(dòng)化設(shè)備并用電子計(jì)算機(jī)程序控制、記錄和儲(chǔ)存）0分析化學(xué)以化學(xué)基本理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，并吸收物理、生物、統(tǒng)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等方面的知識(shí)以充實(shí)本身的內(nèi)容，從而解決科學(xué)、技術(shù)所提出的各種分析問(wèn)題。分析化學(xué)包括化學(xué)分析、儀器分析兩部分?；瘜W(xué)分析是基礎(chǔ)，儀器分析是目前的發(fā)展方向。化學(xué)分析包括滴定分析和重量分析等，它是根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)來(lái)測(cè)定物質(zhì)的組成及相對(duì)含量。儀器分析的方法很多，

17、它是根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)或物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)來(lái)測(cè)定物質(zhì)的組成及相對(duì)含量。儀器分析根據(jù)測(cè)定的方法原理不同，可分為電化學(xué)分析、光學(xué)分析、色譜分析、其他分析法等4大類。如右圖。分析方法的分類按方法的原理可分：化學(xué)分析和儀器分析。凡主要利用化學(xué)原理進(jìn)行分析的方法稱為化學(xué)分析法；而主要利用物理學(xué)原理進(jìn)行分析的方法則稱為儀器分析法。當(dāng)然這兩者的界限難以截然劃清，也有介乎二者之間的方法。儀器一般指大型儀器，如核磁共振儀（見(jiàn)核磁共振譜）、X射線熒光儀（見(jiàn)X射線熒光光譜分析法）、X射線衍射儀、質(zhì)譜儀（見(jiàn)質(zhì)譜法）、電子能譜儀等。原子發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法基本上采用濕法預(yù)處理，然后在相應(yīng)儀器中測(cè)定，可認(rèn)為是介于二

18、者之間的方法，也可看作是化學(xué)法與儀器法的聯(lián)合使用。不能認(rèn)為用到儀器就是儀器分析。例如，重量分析開(kāi)始于用天平稱量樣品，末一步再用天平稱沉淀重量。天平是物理儀器，稱量是物理過(guò)程，但重量分析卻是公認(rèn)的典型化學(xué)分析法，原因是重量分析主要靠欲測(cè)離子與沉淀劑作用而定量析出沉淀。至于經(jīng)典法一詞，專指重量分析法和容量分析。具范圍遠(yuǎn)狹于化學(xué)法。所以經(jīng)典法僅是化學(xué)分析法的一部分，而不是全部。按樣品性質(zhì)可粗分為無(wú)機(jī)分析和有機(jī)分析兩大類。天然產(chǎn)物和工業(yè)制品中的無(wú)機(jī)物，如巖石、礦物、陶瓷、鋼鐵、合金、礦物酸、燒堿等的分析屬無(wú)機(jī)分析；石油、染料、塑料、食品、合成藥物、中草藥等的分析屬有機(jī)分析。簡(jiǎn)言之，凡碳?xì)浠衔锛捌溲苌?/p>

19、物的分析屬有機(jī)分析，而除上述物質(zhì)外的分析統(tǒng)屬無(wú)機(jī)分析。不過(guò)，無(wú)機(jī)物中有時(shí)夾雜一些有機(jī)物質(zhì)，而有機(jī)物也含有無(wú)機(jī)物質(zhì)。例如，河水、海水中含有有機(jī)物，有些鈕礦夾雜有機(jī)物，煤含有灰分，石油含有以絡(luò)合物形式存在的金屬，紙張中有無(wú)機(jī)填充物等。這類物品既用到無(wú)機(jī)分析，也用到有機(jī)分析。還有一些方法對(duì)無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)同樣有效，如氣相色譜法便是其中之一。樣品中一氧化碳、二氧化碳、氫、氮、氧、甲烷、乙烯、水氣等在同一柱中，在選擇的條件下可逐一分離或分組分離。奧薩特氣體分析器也是如此，只是分離的原理不同。痕量分析是指樣品所含的量極為微少。一般，在樣品中含量多的為主要成分，含量少的為次要成分。E.B.桑德?tīng)栒J(rèn)為含量在

20、1%0.01%勺為次要成分。有人認(rèn)為在10%0.01%勺為次要成分。含量在萬(wàn)分之一（0.01%）以下稱為痕量。痕量分析的動(dòng)向趨于測(cè)定愈來(lái)愈低的含量，因此出現(xiàn)了超痕量分析，即含量接近或低于一般痕量下限。這名稱只是定性的。分析方法的理想條件選擇性最高，以至具有專一性，即干擾極少，這樣就可以減輕或省略分離步驟；精密度和準(zhǔn)確度最高；靈敏度最高，從而少量或痕量組分即可檢定和測(cè)定；測(cè)定范圍最廣，大量和痕量均能測(cè)定；能測(cè)定的元素種類和物種最多；方法簡(jiǎn)便，即最易操作而不需高度技巧；經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，即要求費(fèi)用少而收益大。但匯集所有優(yōu)點(diǎn)于一法是辦不到的，例如，在重量分析中，如要提高準(zhǔn)確度，需要延長(zhǎng)分析時(shí)間（如用重沉淀法

21、純化沉淀）0因?yàn)榛瘜W(xué)法測(cè)定原子量要求準(zhǔn)確到十萬(wàn)分之一，所以最費(fèi)時(shí)間。公元前3世紀(jì)，阿基米德在解決敘拉古王喜朗二世的金冕的純度問(wèn)題時(shí)，即利用了金、銀密度之差。這是無(wú)傷損分析之先驅(qū)。分析方法要力求簡(jiǎn)便，不僅野外工作（諸如地質(zhì)普查、化學(xué)探礦、環(huán)境監(jiān)測(cè)、土壤檢測(cè)等）需要簡(jiǎn)便、有效的化學(xué)分析方法，室內(nèi)例行分析工作也如此。因?yàn)樵诓粨p失所要求之準(zhǔn)確度和精度的前提下，簡(jiǎn)便方法步驟少，這就意味著節(jié)省時(shí)間、人力和費(fèi)用。例如，金店收購(gòu)金首飾時(shí)，是將其在試金石板上劃一道（科學(xué)名稱是條紋），然后從條紋的顏色來(lái)決定金的成色。這種條紋法在礦物鑒定中仍然采用。當(dāng)然，該法不及火試金法或原子吸收光譜法準(zhǔn)確，但已能達(dá)到鑒定金器之目

22、的。又如，糖尿病人的尿糖量可用特制的含酶試紙進(jìn)行檢驗(yàn)，從試紙的顏色變化估計(jì)含糖量的多寡，其方法之簡(jiǎn)便連患者本人也會(huì)使用。另一方面，用原子吸收光譜法雖然也能間接測(cè)定尿中含糖量，但因?yàn)椴唤?jīng)濟(jì)而沒(méi)有被采用。分離和富集方法雖然有不少靈敏的和選擇性強(qiáng)（甚至專一）的方法，但是如果欲測(cè)元素的濃度接近或低于方法的測(cè)定下限，則富集仍不可避免。富集方法很多如升華、揮發(fā)、蒸儲(chǔ)、泡沫浮選（見(jiàn)痕量富集）、吸附（用分子篩、活性炭等）、色譜法、共沉淀、共結(jié)晶、汞齊作用、選擇溶解、溶劑萃取、離子交換等。在檢出或測(cè)定之前，常常需要使欲測(cè)（或檢出）物質(zhì)與干擾物質(zhì)彼此分離。重要的分離方法有蒸儲(chǔ)、溶劑萃取、離子交換、電滲析、沉淀、電

23、泳等，大都與富集方法相同。富集可認(rèn)為是提高濃度的分離方法。隱蔽作用（見(jiàn)隱蔽和解蔽）雖不是分離，但其作用使離子失去其正常性質(zhì)，即令該離子以另一形式存于反應(yīng)體系中。然而在分析化學(xué)中分離之目的無(wú)非使干擾離子不再干擾，因此就廣義而言，隱蔽及其相反作用解蔽應(yīng)包括在分離范疇中。在分析化學(xué)中采用隱蔽和解蔽作用由來(lái)已久。重量分析、光度法、極譜法中均已應(yīng)用，特別在點(diǎn)滴試驗(yàn)和絡(luò)合滴定法中使用得更頻繁。取樣和試樣分解取樣最重要的要求是有代表性，即取來(lái)欲分析的樣品須能代表全體。均勻或容易混勻的物質(zhì)取樣自不成問(wèn)題，氣態(tài)和液態(tài)樣品屬于這一類。不均勻的固態(tài)物質(zhì)，如礦石和煤炭等應(yīng)按規(guī)定手續(xù)取樣。否則，分析結(jié)果不能代表原物質(zhì)，

24、徒然浪費(fèi)人力物力。野外礦石取樣多由地質(zhì)人員進(jìn)行。所得大樣在試驗(yàn)室中由分析人員按一定手續(xù)粉碎和縮分到小樣。另一方面，有機(jī)元素燃燒法分析合成的純樣品則無(wú)此問(wèn)題。樣品溶熔是第二步。溶熔包括溶解和熔融，也稱分解。有些樣品能溶解于水、酸或混合酸、堿，以及有機(jī)溶劑中。上述辦法不能溶解的，可改用熔劑熔融。熔劑可分堿性（如碳酸鈉）、酸性（如硫酸氫鉀）、氧化性（如過(guò)氧化鈉）和還原性的（如硫代硫酸鈉）。如果欲分析的成分較易揮發(fā)或熔融溫度高，對(duì)培竭腐蝕嚴(yán)重，則可改用燒結(jié)，即將顆粒表面部分熔化。史密斯法用氯化錢(qián)和碳酸鈣（1:812）與硅酸鹽巖石混合和燒結(jié)，以測(cè)定其中的堿金屬便是一例。有機(jī)化合物和生物樣品可采用干法或濕

25、法灰化。干法灰化為在充分氧氣存在下加熱至炭化并逐漸燃燒，或在較低溫度用原子氧氧化（低溫灰化）。濕法灰化利用氧化性酸（如硝酸、高氯酸、濃硫酸）氧化樣品。干法、濕法各有具優(yōu)缺點(diǎn)，須視樣品而定。五，結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)首先是一門(mén)直接應(yīng)用多種近代實(shí)驗(yàn)手段測(cè)定分子靜態(tài)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。它要從各種已知的化學(xué)物質(zhì)的分子構(gòu)型和運(yùn)動(dòng)特征中歸納出物質(zhì)結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，還要從理論上說(shuō)明為什么原子會(huì)結(jié)合成為分子，為什么原子按一定的量的關(guān)系結(jié)合成為數(shù)目眾多的形形色色的分子，以及在分子中原子相互結(jié)合的各種作用力方式和分子中原子相對(duì)位置的立體化學(xué)特征。結(jié)構(gòu)化學(xué)還說(shuō)明某種元素的原子或某種基團(tuán)在不同的微觀化學(xué)環(huán)境中

26、的價(jià)態(tài)、電子組態(tài)、配位特點(diǎn)等結(jié)構(gòu)特征。另一方面，從結(jié)構(gòu)化學(xué)的角度還能闡明物質(zhì)的各種宏觀化學(xué)性能（包括化學(xué)反應(yīng)性能）和各種宏觀非化學(xué)性能（包括各種物理性質(zhì)和許多新技術(shù)應(yīng)用中的技術(shù)性能等）與微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系及其規(guī)律性。在這個(gè)基礎(chǔ)上就有可能不斷地運(yùn)用已知的規(guī)律性，設(shè)法合成出具有更新穎、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更不尋常的新物質(zhì)，在化學(xué)鍵理論和實(shí)驗(yàn)化學(xué)相結(jié)合的過(guò)程中創(chuàng)立新的結(jié)構(gòu)化學(xué)理論。與此同時(shí)，還要不斷地努力建立新的闡明物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的物理的和化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。量子化學(xué)是近代結(jié)構(gòu)化學(xué)的主要理論基礎(chǔ)。量子化學(xué)中的價(jià)鍵理論、分子軌道理論以及配位場(chǎng)理論等，不但能用來(lái)闡明物質(zhì)分子構(gòu)成和原子的空間排布等特征，而且還用來(lái)闡明微觀結(jié)

27、構(gòu)和宏觀性能之間的聯(lián)系。由于量子化學(xué)計(jì)算方法的發(fā)展和逐步提高完善，加上高速電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，有關(guān)分子及其不同聚集狀態(tài)的量子化學(xué)方法已有可能用于特殊材料的"分子設(shè)計(jì)"和制備方法的探索，把結(jié)構(gòu)化學(xué)理論推向新的高度。結(jié)構(gòu)化學(xué)已成為一門(mén)不但與其他化學(xué)學(xué)科聯(lián)系密切，而且與生物科學(xué)、地質(zhì)科學(xué)、材料科學(xué)等各學(xué)科的研究相互關(guān)聯(lián)、相互配合、相互促進(jìn)。由于許多與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，結(jié)構(gòu)化學(xué)也越來(lái)越被農(nóng)學(xué)家和化工工程師所重視。結(jié)構(gòu)化學(xué)的研究主要有如下幾個(gè)方面：新構(gòu)型化合物的結(jié)構(gòu)化學(xué)，尤其是原子簇結(jié)構(gòu)化學(xué)和金屬有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)化學(xué)研究比較活躍。這一類研究涉及"化學(xué)模擬生物固氮

28、”等在理論研究上極其重要的課題以及尋找新型高效的工業(yè)催化劑等與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)的應(yīng)用研究課題。在天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)化學(xué)研究中，天然藥物，尤其是具有抗癌活性的有效成分的研究也有可能為人類制服癌癥作出重要貢獻(xiàn)。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)的研究仍然是一個(gè)既困難而又有重要理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的課題。稀土元素的結(jié)構(gòu)化學(xué)與中國(guó)豐富的稀土元素資源的綜合利用的關(guān)系非常密切。在理論上，它與4f電子的軌道函數(shù)相關(guān)。有關(guān)的研究對(duì)于中國(guó)稀土工業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。表面結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)反應(yīng)的研究與工業(yè)生產(chǎn)上的非均相催化反應(yīng)關(guān)系極為密切，有關(guān)的研究對(duì)于工業(yè)催化劑，尤其是合成氨等工業(yè)生產(chǎn)用的新型催化劑的研制具有理論指導(dǎo)的作用。激光光

29、譜學(xué)和激光化學(xué)的研究，對(duì)于快速動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和快速化學(xué)反應(yīng)動(dòng)態(tài)過(guò)程等研究方法的建立有著深遠(yuǎn)的影響，并且可能導(dǎo)致新的結(jié)構(gòu)化學(xué)研究手段的建立。激光作用下的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程更具有獨(dú)特之處。結(jié)構(gòu)化學(xué)的信息工程的研究能充分利用電子計(jì)算機(jī)的高速、高效率，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的作用，對(duì)于新的半經(jīng)驗(yàn)理論和新的結(jié)構(gòu)化學(xué)理論的提出將有重大的影響。有關(guān)方法的建立將對(duì)于“分子設(shè)計(jì)”的實(shí)現(xiàn)起著重要的作用.六，高分子化學(xué)高分子化學(xué)是研究高分子化合物的合成、化學(xué)反應(yīng)、物理化學(xué)、物理、加工成型、應(yīng)用等方面的一門(mén)新興的綜合性學(xué)科。合成高分子的歷史不過(guò)80年,所以高分子化學(xué)真正成為一門(mén)科學(xué)還不足六十年，但它的發(fā)展非常迅速。目前它的內(nèi)容已

30、超出化學(xué)范圍，因此，現(xiàn)在常用高分子科學(xué)這一名詞來(lái)更合邏輯地稱呼這門(mén)學(xué)科。狹義的高分子化學(xué)，則是指高分子合成和高分子化學(xué)反應(yīng)。人類實(shí)際上從一開(kāi)始即與高分子有密切關(guān)系，自然界的動(dòng)植物包括人體本身，就是以高分子為主要成分而構(gòu)成的，這些高分子早已被用作原料來(lái)制造生產(chǎn)工具和生活資料。縮合聚合一個(gè)縮聚反應(yīng)生成高分子取決于單體的官能度（單體反應(yīng)基團(tuán)的平均數(shù)），官能度至少要等于2,才能生成線性高分子，官能度大于2可能生成支鏈或交聯(lián)的高分子?？s聚反應(yīng)在反應(yīng)過(guò)程中要縮去某些小分子，經(jīng)常是水，如聚酯及聚酰胺就是這類反應(yīng)的典型產(chǎn)物。從化學(xué)平衡的角度看這些小分子要除去，分子量才能變得大，但是技術(shù)上很難達(dá)到。故縮聚物的分子量一般在2萬(wàn)，而下面要提及的加聚物的分子量一般在20萬(wàn)。實(shí)現(xiàn)縮聚的方法很多，如熔融聚合、溶液聚合、界面縮聚等。加成聚合在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)上與縮合聚合完全不同，加聚反應(yīng)不生成任何小分子副產(chǎn)物。加聚反應(yīng)的單體一般是烯爛類的化合物，在引發(fā)劑的引發(fā)下發(fā)生聚合，一般的引發(fā)劑為自由基型、離子型及金屬絡(luò)合物等。加聚反應(yīng)一般分為3個(gè)階段：鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止階段。縮聚和加聚的方法可分別得到兩種類型的高分子，縮合型和加成型。值得提及的是縮聚反應(yīng)亦可制取加聚型的高分子，反之亦然。無(wú)論是哪種類型的高分子，如果合成中包括一種單體，那么得到的高分子稱之為均聚物。如果高分子是由兩種或