三 化学实验方法的现代化

随着现代化学科学研究领域的不断扩展和深入，以及现代科学技术和现代工业的迅速发展，化学实验方法日趋现代化。

  1. 对传统化学实验方法的改进和完善

虽然现代化学实验手段具有快速、灵敏、准确的特点，但由于一些实验仪器和设备的价格比较昂贵、结构比较复杂、调试维修的任务较重，因此使它们的普及受到相当大的限制，从而使一些传统的化学实验方法仍有普遍利用和进一步改进、完善的必要和可能。

例如 EDTA 滴定法就是对传统的滴定法的改进和发展。在 30 年代，人们已经知道乙二胺四乙酸(简称 EDTA)等氨基多羧酸在碱性介质中能跟钙、镁离子生成极稳定的配合物。对这类化合物，瑞士化学家施瓦岑巴赫(G.Schwarzenbach，1904—)进行了广泛的研究，并成功地以紫尿酸铵为指示

剂，用 EDTA 滴定了水的硬度。1946 年他又提出以铬黑 T 作为络合滴定的指示剂，从而奠定了 EDTA 滴定法的基础。运用这种方法，人们对近 50 种元素进行了直接滴定(包括返滴法)，对 16 种元素进行了间接滴定。由于这种方法应用范围较广，因此受到普遍欢迎，至今仍是一种常规的化学实验方法。

  1. 现代化学实验方法

现代化学实验方法，是在满足现代化工业生产和化学科学技术对化学试样中微量乃至痕量组分如何进行快速、灵敏、准确检测的要求基础上建立和发展起来的。这些方法从原理上看，都超越了经典方法的局限性，几乎都不再是通过定量化学反应的化学计量，而是根据被检测组分的某种物理的或物理化学的特性(如光学、电学和放射性等方面的特性)，因而具有很高的灵敏度和准确性。

  1. 光学分析法。

光学分析法是利用光谱学的研究成果而建立起来的一类方法，它包括光度法和光谱法等。

光度法 光度法的前身是比色法，这种方法在 19 世纪中期开始盛行， 所采用的实验手段主要是一些目视比色计，如“Nessler 比色管”、“目视分光光度计”等。但使用这些仪器容易引起观测上的主观误差，并易使测试人员眼睛疲劳，分辨能力降低。为此，在 19 世纪末，人们将光电测量器利用

到比色计上，设计和发明了光电比色计。本世纪 30 年代以后，人们利用棱镜和能发射紫外与可见连续光谱的汞灯、氢灯制造了可见光紫外光分光光度计。由于这种分光光度计扩展了测定组分吸收光谱的利用范围，因此到 60 年代，它已基本上取代了光电比色计。

40 年代红外技术开始在化学实验研究中加以运用并得到较快的发展，人们可以根据红外光谱来推断分子中某些基团的存在。50 年代初又发展出了原子吸收光度法，由于它具有灵敏、快速、简便、准确、经济和适用广泛等诸多优点，所以发展极快，十几年内就得到了普及。

光谱法 光谱法产生于 19 世纪 50 年代，但只是利用光谱来进行一些定

性检验。利用光谱广泛进行半定量、定量检测则开始于本世纪 20 年代。本世

纪 60 年代，利用光电倍增管为接受器的多道光谱仪问世，使光谱定量分析的速度和自动化程度大为提高。在此期间，人们又进行了利用 ICP(电感耦合等离子距)作为光谱分析光源的尝试，极大地提高了光谱分析的灵敏度、准确度和工作效率。

  1. 极谱法。

极谱法是电化学分析法中最重要和最成功的一种方法。其创始人是捷克斯洛伐克的化学家海洛夫斯基(J.Heyrovsky，1890—1967)，他于本世纪 20 年代开始研究极谱分析法。1925 年，他与日本化学家志方益三合作，发明了世界上第一台能自动记录电流、电压曲线的极谱仪。1946 年，他又在极谱仪上配置了示波器，从而发明了示波极谱法。极谱法在痕量分析中发挥了极为重要的作用，海洛夫斯基因此于 1959 年获得了诺贝尔化学奖。

  1. 色谱法。

色谱法也叫色层法、层析法，其创始人是俄国化学家米哈依尔·茨卫特(M.Tsvett，1872—1920)。这种方法最初是作为一种分离手段而在实验中被加以研究和运用的。德籍奥地利化学家 R.库恩(R.Kuhn，1900—1967)就曾运用层析法在维生素和胡萝卜素的离析与结构分析中取得了重大研究成果，并

于 1938 年获得了诺贝尔化学奖。英国化学家 A.马丁(A.Martin，1910—)对层析法的发展贡献卓著，他因此于 1952 年获得了诺贝尔化学奖。

本世纪 50 年代以后，人们将这种分离手段与检测系统连接起来，从而使其成为一种独特的分析方法，它包括气相色谱和液相色谱等。目前这种方法是应用最广泛、最具特色的分析方法之一，而且表现出广阔的发展前景。

4．质谱法

质谱法的基本原理是使化学试样中的各种组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经过加速电场的作用，形成了离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场，使其发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。这种方法在同位素质量的测定中被广泛应用。

最早的质谱仪的雏型，是 1910 年 J.J.汤姆生设计的一种没有聚焦的抛物线质谱装置，他利用这台仪器第一次发现了稳定同位素；1918 年美国科学家丹普斯特(A.J.Dempster，1886—1950)研制了第一台单聚焦质谱仪，并利用该仪器发现了锂、钙、锌和镁的同位素。此后，人们又相继发明了速度聚焦质谱仪、双聚焦质谱仪和离子源质谱仪，使这种方法的适用性更加广阔。60 年代出现的二次离子质谱法，显示了更巨大的魅力。

此外，放射化学分析法也是现代化学实验方法中的一种比较重要的方法。