第1章绪论
第1节 分析化学的任务与作用
分析化学(analytical chemistry)是人们获得物质化学组成、含量和结构等信息的分析方法及有关理论的科学，属于化学信息科学。分析化学以化学基本理论和实验技术为基础，并吸收物理学、生物学和信息学等方面的知识以充实本身的内容，从而解决科学与技术所提出的各种分析问题。
分析化学的任务是采用各种方法，应用各种仪器测试得到图像、数据等相关信息确定物质的化学组分(或成分)、各组分的含量及化学结构。它们分别隶属于定性分析(qualitative analysis)、定量分析(quantitative analysis)和结构分析(structural analysis)研究的范畴。
分析化学不仅对化学学科本身的发展起着重大推进作用，而且对国民经济建设各方面，包括医药卫生、食品的发展及高等医药院校教育都起着重要的作用。
1.化学药物研究 分析化学对于化学药物的新药研发、药物构效关系研究、药物代谢动力学研究、药品质量控制、药品生产、药品流通、临床检验、疾病诊断等均发挥着举足轻重的作用。化学药物的新药研发，首先需要确定药物的化学结构，需要应用元素分析、质谱分析和光谱分析等一系列分析方法。同时在化学药物的生产工艺研究中，需要对影响药物质量的特殊杂质进行定性定量研究，*大限度地控制其含量，此时需要用到分析化学的结构确定方法和色谱法、光谱法等定量分析方法。众所周知，药物在体内发挥作用，而药物的体内研究，往往需要采用色谱质谱联用等先进分析化学手段进行。而化学药物的质量标准，更需要采用分析化学的手段通过系统的定性、定量研究而建立。
2.中药研究 分析化学是中药的药效成分研究、资源研究、炮制与制剂工艺研究、品质评价与质量标准研究等贯穿中药生产-流通-临床应用全产业链研究中不可或缺的技术支持。中药现代化研究中首要任务是中药药效成分的确定，这是中药所有研究的基础。在进行中药药效成分研究时，需要采用色谱分析法对中药各类成分分别进行提取分离、得到单体后，再应用元素分析、质谱分析和光谱分析等一系列分析方法进行定性、定量研究并确定其结构，*后通过药效学实验确定其效应。
中药产业的源头是中药资源，《中药材保护和发展规划》中明确指出“中药材是中医药事业传承和发展的物质基础，是关系国计民生的战略性资源”。随着大健康产业的到来，中药资源需求量不断增长，野生中药资源已不能满足大健康事业发展的需求，中药材由野生变家种(养)是产业革命，并需要以中药药效成分为指标，开展系统、坚实的研究。在这一过程中，分析化学可提供强有力的技术支持。
中药饮片是可以直接用于临床中药汤剂煎煮或作为中药制剂的原料药，古人的炮制工艺描述往往缺乏量化，需要工艺优化后，以优选后的参数实现工业化生产。中药制剂的工艺亦是如此，需要和炮制工艺优选一样，采用分析化学的手段提供指标性成分在工艺过程中的动态信息或多成分的指纹谱信息，从而优选*佳工艺。
中药的质量标准与品质评价，主要涉及中药的性状、鉴别、检查和含量测定等中药真伪优劣的评价，如水分、灰分、农药残留量、重金属的检查、指标性成分或有效成分含量等，这些内容无一不依赖于分析化学的手段进行研究。
3.食品研究 相比较于药品的短时间应用，食品的食用时间往往较长，容易产生蓄积毒性。因此，食品质量与安全是食品行业发展的立足之本，也是世界各国极为重视的问题。在食品质量与安全的研究中，需要采用各种分析化学的手段与方法进行食品生产过程中的杂质确定与控制、食品质量标准的制定、食品中非法添加剂的检测等。近年来，飞速发展的分析化学学科，也为提高食品质量与安全监管提供了强有力的支持。
总之，在药学、中药学、食品质量与安全及相关专业的院校教育中，分析化学是一门重要的专业基础课，其理论知识和实验技能不仅有效支撑相关专业后续各门专业课程的学习，而且还有助于科学研究思路的扩展。
第2节 分析化学方法的分类
根据不同的分类方法，可将分析化学方法划分为不同的类别。本书介绍常用的几种分类方法，即根据分析任务(目的)、分析对象、分析方法的测定原理、操作方法和具体要求的不同进行分类。
一、定性分析、定量分析和结构分析
根据分析任务(目的)的不同，分析化学可分为定性分析、定量分析与结构分析。定性分析的任务是识别和鉴定物质由哪些元素、离子、基团或化合物组成。定量分析的任务是测定物质中某种或某些组分的含量(各自含量或合量)。结构分析的任务是研究物质的分子结构(包括构型与构象)或晶体结构，以及结构与性质的关系。
二、无机分析和有机分析
根据分析对象的不同，分析化学可分为无机分析和有机分析。无机分析(inorganic analysis)的对象是无机物，由于组成无机物的元素种类较多，通常要求鉴定物质的组成(元素、离子、原子团或化合物)和测定各成分的含量。无机分析又可分为无机定性分析和无机定量分析。有机分析(organic analysis)的对象是有机物，虽然组成有机物的元素种类不多，主要是碳、氢、氧、氮、硫和卤素等，但自然界有机物的种类有数百万之多而且结构相当复杂，分析的重点是官能团分析和结构分析。有机分析也可分为有机定性分析和有机定量分析。
三、化学分析和仪器分析
根据分析方法测定原理的不同，分析化学可分为化学分析和仪器分析。
1.化学分析(chemical analysis method) 是以物质的化学反应为基础的分析方法。化学分析法由于历史悠久，又是分析化学的基础，故常称为经典分析法(classical analysis method)。被分析的物质称为试样(sample，或称样品)，与试样起反应的物质称为试剂(reagent)。试剂与试样所发生的化学变化称为分析化学反应。根据分析化学反应的现象和特征鉴定物质的化学成分，称为化学定性分析。根据分析化学反应中试样和试剂的用量，测定物质中各组分的相对含量，称为化学定量分析。化学定量分析主要有重量分析(gravimetric analysis)和滴定分析(titrimetric analysis)或容量分析(volumetric analysis)等。
例如，某定量分析化学反应为
C为被测组分，R为试剂。可根据生成物CmRn的量W，或与组分C反应所需试剂R的量V，求出组分C的量X。如果用称量方法求得生成物CmRn的质量，这种方法称为重量分析。如果从与组分反应的试剂R的浓度和体积求得组分C的含量，这种方法称为滴定分析或容量分析。
化学分析法的特点是所用仪器设备简单、结果准确、应用范围广，但有一定的局限性。例如，对于物质中痕量或微量杂质的定性或定量分析往往灵敏度欠佳、操作繁琐、以致不能满足快速分析的要求，因此该法的分析范围以常量分析为主。
2.仪器分析法(instrumental analysis method) 是以物质的物理性质或物理化学性质为基础的分析方法。这类方法需要较特殊的仪器。其中，根据物质的某种物理性质，如熔点、沸点、折光率、旋光度或光谱特征等，不经化学反应，直接进行定性、定量和结构分析的方法，称为物理分析法(physical analysis method)，如色谱分析法等；根据物质在化学变化中的某种物理性质，进行定性、定量分析的方法称为物理化学分析法(physicochemical analysis method)，如比色测定法等。仪器分析法主要包括电化学(electrochemical)分析法、光学(optical)分析法、质谱(mass spectrometric)分析法、色谱(chromatographic)分析法等，具有灵敏、快速、准确和应用范围广等特点，广泛应用于痕量或微量成分的分析。
四、常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析
根据试样的用量多少，分析化学可分为常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析。各种方法的试样用量分类如表l-1所示。
通常无机定性分析多为半微量分析，化学定量分析多为常量分析，微量分析及超微量分析时多采用仪器分析方法。
此外，根据试样中待测组分含量高低不同，又可粗略分为常量组分(质量分数＞1%)，微量组分(质量分数为0.01%～1%)和痕量组分(质量分数<0.0l%)的测定。需要注意的是，痕量组分的分析不一定是微量分析，因为测定痕量组分，有时要取样数千克以上。
五、例行分析和仲裁分析
根据具体作用的不同，分析化学又可分为例行分析和仲裁分析。例行分析(routine analysis)是一般化验室在日常生产或工作中的分析，又称为常规分析。仲裁分析(arbitral analysis)是指不同单位对分析结果有争议时，要求某仲裁单位(法定检验单位)使用法定方法，进行裁判的分析。
第3节 试样分析的基本程序
试样分析的基本程序通常包括以下几个步骤：取样、分析试液的制备、分析测定、结果处理与评价等。
一、取样
根据分析对象的性质，针对气体、液体或固体，采用不同的取样方法。在取样过程中，*重要的原则是要保证所取试样的代表性，否则分析结果将毫无意义，甚至可能导致错误的结论。因此，必须采用科学取样法，从分析的总试样或送到实验室的总试样中取出具有代表性的试样进行分析。例如，对于固体样品的缩分常采用四分法，即将试样混匀，摊成正方形，依对角线划“×”，使分为四等份，取用对角的两份，如此反复进行直至符合分析工作的要求为止。
二、分析试液的制备
试样制备的目的是使试样适合于选择的分析方法，消除可能的干扰。定量化学分析一般采用湿法分析，根据试样性质的不同，试样制备可能包括干燥、粉碎、溶解、提取、纯化和富集(浓缩)等步骤，*终制成待测试液。
三、分析测定
根据待测组分的性质和对分析结果准确度的要求，选择合适的分析方法。因为每个试样的分析结果都是由“测定”来完成的，熟悉各种方法的特点，根据它们在灵敏度、选择性及适用范围等方面的差别来正确选择适合不同试样的分析方法。另外，还应根据试样制备方法的不同进行空白试验或回收试验等来估计试样制备过程可能给测定结果带来的误差。
四、结果处理与评价
根据分析过程中有关反应的计量关系及分析测量所得数据，计算试样中待测组分的含量。对测定结果及其误差分布情况应用统计学方法进行评价，如平均值、标准差(或相对标准差)、测量次数和置信度等。
第4节 分析化学的发展历史趋势
分析化学学科的发展历史悠久，在科学史上，分析化学曾经是化学研究的开路先锋。20世纪以来，随着现代科学技术的飞速发展及学科间的相互渗透融合，分析化学学科的发展经历了几次巨大的变革。
1.第一次变革 20世纪初，随着物理化学溶液理论的发展，分析化学学科得到了理论支持，建立了溶液中四大平衡理论(酸碱平衡、氧化还原平衡、配位平衡及溶解平衡)，使分析化学逐渐由技术发展为科学。
2.第二次变革 第二次世界大战前后，随着物理学和电子学的发展，推动了分析化学中物理和物理化学分析方法的发展，出现了以光谱分析、电化学分析为代表的简便、快速的仪器分析方法，并丰富了这些分析方法的理论体系。各种仪器分析方法的发展，改变了经典分析化学以化学分析为主的局面。
3.第三次变革 20世纪70年代以来，随着计算机技术的广泛应用，促使分析化学进入第三次变革时期，由于生命、环境、材料和能源等科学发展的需要，现代分析化学已经突破了纯化学领域，逐步将化学与数学、物理学、计算机科学及生命科学紧密地结合起来，发展成为一门多学科性的综合科学，生命分析化学等学科的发展，标志着分析化学在人类探究人与自然的道路上攀登到了一个新高度。对分析化学的要求不再限于一般的“有什么”(定性分析)和“有多少”(定量分析)的范围，而是要求能提供物质更多的、更全面的多维信息：从常量到微量及微粒分析(分子、原子级水平及纳米尺度的检测分析方法)；从组成到形态分析；从总体到微区分析；从宏观组分到微观结构分析；从整体到表面及逐层分析；从静态到快速反应追踪分析
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