摘要:化学计量学是化学科目中一门新兴的课程分支,主要由数学、统计学、化学以及计算机技术构成,是一门综合性较强的科目,是科学技术发展和进步的产物。化学计量学在化学分析中具有重要的作用,主要表现在化学定量构效关系、人工神经网络、波谱化学、模式识别法以及多元校正分析法等的应用。本文就化学计量及其在化学分析中的重要作用进行了以下的阐述。
关键词:化学计量 化学分析 重要作用
随着科学技术的发展,化学计量在日常生活中发挥了越来越的作用。化学计量学包括了整个化学量测的过程,主要有采样理论、实验设计、实验条件、选择和优化、数据分析以及单变量和多变量信号的处理,这些都渗透了化学计量的应用。化学计量学主要是对化学的一些测量数据进行分析和处理,通过对测量程序的设计和选择,应用实验方法,将这些测量数据进行全面的解析,从而获取更多的化学信息。化学计量学的应用,对化学实验设计、信号解析、化学分类等都起到了很大程度的作用,打破了我国传统的化学研究方法困难复杂的局面。
1、化学计量学对化学测量的作用
随着国家的经济和技术的不断发展,越来越多的化学仪器和化学技术被不断的开发和应用,分析化学的体系也不断得到健全和完善,分析测试工作也开始向自动化、仪器化以及计算机化的方向进行发展。在目前,分析仪器的应用为分析工作的研究提供了大量的测量数据,具有较高的准确性和可靠性。如何将这些复杂的化学测量数据进行科学解析,也成为了分析工作者的难题之一。
化学计量在食品安全的实验室测量过程同样中发挥了重要作用,例如对奶粉中三氯氰胺含量的检测,对食品中苏丹红的检测等。化学计量方法的应用,使得这些食品中蕴含的有效信息能够完整地被挖掘,使数据的利用率得到了很大的提高。化学计量学的应用,给化学测量提供了一套有效的科学方法,为化学领域的研究和发展注入了新的动力。
2、化学计量学在化学分析中的应用
化学计量学与化学分析有着密切的联系,化学计量学主要由化学分析的信息理论基础、化学测量过程的试验设计和优化、化学测量数据的多元校正和多元分辩的定性定量解析、化学采样理论与方法等,内容涉及的研究和技术十分广泛,应用的领域范围也较大。
2.1 化学定量构效关系的应用
化学定量构效关系是化学科目中一个基本问题,主要是指从物质的化学成分与构成对其化学特性进行分析,是理论化学中一个十分重要的学习内容和研究目标。在化学定量构效关系的研究,主要通过***论和数值方法对化合物分子进行分析,将其结果与实际测量化合物的特性有效结合,对其化学特性进行明确的特性定义。在目前的研究发展中,化学定量构效关系在分子力学的寻优中引入了最优算法,对最佳先导化合物的寻找进行了有效的指导,得到了广泛的应用。
2.2 模式识别法的应用
模式识别法主要是通过对化学量测数据矩阵的分析,结合某种性质对样本进行有效的分类和选取。模式识别法主要包括了线性判别分析法、***CA法以及K-最邻近法。模式识别法的应用和研究,为化学研究的决策和优化提供了价值性信息,为一些较为困难的实验研究提供了新的思路方向。
2.3波谱化学的应用
如何通过现有的波谱数据库,对定性定量进行迅速分析,这一直是一个很大的难题。智能数据库和化学计量学的应用,使定性定量分析工作有了新的发展。滤波、平滑、变换、卷积等技术的不断推广和应用,为化学分析工作提供了新的解析途径,同时也提供了无需分离即可对存在互向干扰关系的共存物种进行测定。波谱数据库和专家系统也在一些大学和研究单位得到了广泛的应用。
2.4 多元校正分析法的应用
多元分析法的不断发展和完善,其研究对象也日益复杂,因此需要分析工作者要准确和迅速的提供定性定量,并提供结构分析的结果。多元校正法主要是针对了现代的分析仪器的一些量测数据,通过这些数据的提供从而进行解析,是一种数学统计方法。在目前,多元分析法的灵敏度、检测限、紧密度、准确性等指标被不断研究和分析,指标也经过了不断的优化和完善,分析仪器的功能也因此得到了更大的扩展空间,其分析方法的有效性和实用性也得到了更多人的认可。在对正交设计、因子设计、析因设计以及均匀设计等方法的基础上,能够有效研究在多种因素条件下的影响和协同作用,进一步提高了分析选择性,将其应用范围进行了扩展。
2.4.1 无机离子的测定
分析化学中主成分分析、聚类分析等数学多元分析方法的应用,能够将分析对象的测量数据结构进行简化,有效减少了测量数据的复杂程度,通过将分析对象和变量进行分类和分组,对变量之间的关系进行分析。在化学计量学中,中线性回归分析、曲线拟合、信号转换等多种分析方法不断得到应用,对无机离子的测定和分析起到了巨大的作用。例如,我国已经通过正交回归极谱法,对锢和锡同时进行了分析,另外通过回归正交极谱法,还对锌、钴、镍的组成成分进行了测定。
2.4.2 有机电分析化学中的应用
生物学、药物学、环境学以及生命学不断发展,化学分析工作者对于复杂的有机混合物需要迅速做出定性定量的分析。多元校正法在目前已经广泛应用在对农药残留量、抗氧化剂等的分析中。
3、如何规范管理化学计量器具
新型的化学计量器具在购买引入后,需要经过相关的校准和检定阶段,合格之后才可以验收入库。计量人员还需要对仪器进行编号、履历卡的建立以及台账登记等。相关人员在领取仪器时,需要填写相关的申请单,经过计量主管批准后才可领取使用,最后需要在台账上进行签字。另外,计量器在存放过程中,需要进行定期的检定,确保仪器的使用状态良好。对于一些长期不需要使用的计量仪器,则需要进行封存,办理相关的封存手续。当仪器需要重新使用时,则需要办理启封手续,并进行相关的检定程序,确认合格才可进行使用。
参考文献:
[1]倪永年,等. 化学计量学在分析化学中的应用[M]. 北京: 科学出版社, 2004: 1-120.
[2]M. 奥托,等. 化学计量学—统计学与计算机在分析化学中的应用[M]. 北京: 科学出版社,2003: 1-175.
[3]俞汝勤,等. 化学计量学导论[M] . 长沙: 湖南教育出版社,1991: 1-10.
转载请注明出处学文网 » 化学计量及其在化学分析中的重要作用