怎样学好分析化学?
首先,本文的主题并不是《如何在内卷化的课程中脱颖而出》,因为我也不知道如何在分析化学课程中脱颖而出。
分析化学发展至今已经拥有了很多分支,但是无论是哪一种应用方向,滴定分析都不再是一种实用的方法——快速、广谱的仪器分析方法早已取代滴定分析,因此仪器分析是学习并应用分析化学的关键。
与化学分析不同,仪器分析不依赖精确配比的反应计量系数——即使是不完全定量的亚砷酸钠-亚硝酸钠法,也可以用含量相近的标准样品进行测定——而往往是通过物理的信号收集信息。这一措施极大的拓展了分析化学的范畴,不仅仅从静态的分析过渡到可以进行动态体系的测量,甚至于可以进行活体分析。
(图片:化学所活体分析平台)
要理解现代分析化学的内容,就要先搞清楚分析化学方法的内在逻辑。常用的分析化学方法可以分为色谱法、光谱法、电化学法以及一些其他方法——包括重量法、质谱法等——只是没有归在上面的三类中,并不是它们不重要。
(图片:红外光谱法)
分析化学的原理便是将化学物质转化为数字,例如,在色谱法中,往往将峰面积(电位关于时间的积分)作为转化关系,而光谱法则常常用吸收波长(辅以峰型与强度)确定待测物质的性质、含量。电化学方法可以利用电极过程将物质的电子结构以电流/电压的形式加以量化,电极过程动力学又是非常复杂的问题,某些浓度因素还会引起数据的偏差。
(图片:钒酰离子与亚钒酰离子的循环伏安法)
仪器分析最大的干扰就是元件的响应问题,由于存在一些温度因素甚至气压因素,都有可能导致元件的非线性。我们应该尽可能在测试前校准仪器,或者绘制标准曲线,并确保待测液浓度在元件的线性区间内。在色谱分析中,还常常出现峰的重叠,有些肩峰甚至很难分辨究竟是一个峰还是两个峰,这就涉及到分离条件的选择了,例如(HPLC)洗脱剂极性,流量、柱子种类的选取等。
(图片:超高压液相色谱)
综上所述,我们不仅要理解仪器的测量原理,而且要掌握各类检测器的特性、误差的产生与消除,才能在实际运用中胸有成竹、运筹帷幄。