化學(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的應(yīng)用研究

萬(wàn) 鵬（唐山市計(jì)量測(cè)試所，河北　唐山　063000）

?

化學(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的應(yīng)用研究

萬(wàn) 鵬
（唐山市計(jì)量測(cè)試所，河北唐山063000）

摘要：一直以來(lái)，化學(xué)定量一直是化學(xué)研究的熱門(mén)話(huà)題，因?yàn)樵谘芯炕瘜W(xué)定量構(gòu)效關(guān)系的過(guò)程中，必然會(huì)應(yīng)用到化學(xué)定量。在化學(xué)領(lǐng)域中，最根本的就是化學(xué)定量問(wèn)題，主要研究三個(gè)方面：物質(zhì)的化學(xué)成分，結(jié)構(gòu)以及具有怎樣的性質(zhì)。在研究的過(guò)程中，最常用的方法便是利用圖論和數(shù)值的方法。當(dāng)下，化學(xué)定量構(gòu)效關(guān)系已經(jīng)成為了研究化學(xué)繞不開(kāi)的一道坎。筆者在分析了化學(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的作用基礎(chǔ)之上，關(guān)注到了化學(xué)計(jì)量學(xué)的今后發(fā)展問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：化學(xué)計(jì)量學(xué)；分析化學(xué)；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

化學(xué)具有許多的分支，化學(xué)計(jì)量學(xué)便是其中的一個(gè)分支。和其他分析相比，化學(xué)計(jì)量學(xué)發(fā)展的時(shí)間比較短，所涵蓋的內(nèi)容無(wú)所不包，往往要應(yīng)用到數(shù)學(xué)，統(tǒng)計(jì)學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)。因此化學(xué)計(jì)量學(xué)并不是一門(mén)單一的學(xué)科。在化學(xué)測(cè)量的過(guò)程中，隨處可見(jiàn)化學(xué)計(jì)量學(xué)的身影，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，處理變量，分析數(shù)據(jù)等等都是化學(xué)計(jì)量學(xué)的范疇。而化學(xué)計(jì)量學(xué)最主要的目標(biāo)就是要做好數(shù)據(jù)的分析和處理工作。

1 化學(xué)計(jì)量學(xué)在化學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用分析

在研究化學(xué)的過(guò)程中，常常需要將化學(xué)測(cè)量和化學(xué)計(jì)量學(xué)結(jié)合起來(lái)。早在20世紀(jì)50年代，分析化學(xué)便有了全新的設(shè)備，將分析測(cè)試的工作推向了自動(dòng)化。雖然新儀器設(shè)備能夠?qū)y(cè)量的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，但是得到的信息是如此之多，沒(méi)有規(guī)律可言，如何做好信息的篩選工作便成為了新的難題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，化學(xué)計(jì)量學(xué)便有了一展身手的機(jī)會(huì)?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)將分析分離技術(shù)集中在同一個(gè)儀器上，利用高維儀器來(lái)進(jìn)行信息的分析，然后進(jìn)行多方面的校正，分析，分組，做好定量解析的工作。這樣一來(lái)，不管數(shù)據(jù)有多少，都可以在化學(xué)計(jì)量學(xué)額幫助之下，做好信息的篩選工作。

2 化學(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的應(yīng)用

2.1 化學(xué)計(jì)量學(xué)在化學(xué)定量構(gòu)效關(guān)系的應(yīng)用

在研究化學(xué)的過(guò)程中，做好化學(xué)定量構(gòu)效關(guān)系是最根本性的問(wèn)題，在這過(guò)程中，要分析物質(zhì)的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)。在研究的過(guò)程中，圖論和數(shù)值的方法是比較常見(jiàn)的方法，可以用來(lái)表示各種各樣的化合物，而在研究過(guò)程中得到的計(jì)算結(jié)果不能夠就 單純放著，而要將其和物理、化學(xué)、生物的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，這樣才能夠利用定量關(guān)系做好對(duì)物質(zhì)的定性表述。在分析化學(xué)的過(guò)程中，全局最優(yōu)算法已經(jīng)充分得到了利用，在利用誤差反向傳播的多層次感知模型來(lái)測(cè)驗(yàn)苯酚衍生物的活性實(shí)在是一大亮點(diǎn)。

2.2 化學(xué)計(jì)量學(xué)模式識(shí)別方法在分析化學(xué)的應(yīng)用

在化學(xué)計(jì)量學(xué)中，進(jìn)行識(shí)別模式的過(guò)程中，主要利用化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)矩陣，將采集好的樣本分為幾個(gè)部分，分別進(jìn)行選取。在測(cè)量的過(guò)程中，由于處在多維模式空間里，因此相對(duì)位置并不是一成不變的，這樣就得利用線(xiàn)性做好來(lái)判斷分析法和最鄰近法。在進(jìn)行決策的過(guò)程中，模式識(shí)別的方法往往能夠?yàn)闆Q策提供意想不到的材料內(nèi)容?，F(xiàn)如今，模式識(shí)別的方法已經(jīng)在石油化工和材料化學(xué)領(lǐng)域中嶄露頭角。K-最鄰近法是從伏安波匯總對(duì)重疊的伏安響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，將K-最鄰近法用于電位階伏安波及毛細(xì)管曲線(xiàn)分類(lèi)的過(guò)程中，從而成功表征有機(jī)化合物的構(gòu)效關(guān)系。而在食品鑒定過(guò)程中，二SMCA則獨(dú)占鰲頭。因此可以說(shuō)，模式識(shí)別的方法在分析化學(xué)中已經(jīng)起到了越來(lái)越重要的作用。

2.3 化學(xué)計(jì)量學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，化學(xué)計(jì)量學(xué)也走在了先列。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定義：起源于現(xiàn)代生物學(xué)對(duì)人腦組織的研究，在處理單元的基礎(chǔ)上做好連接的工作，形成啪嗒的網(wǎng)絡(luò)體系，這樣便可以惟妙惟肖的模擬人體大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以做好對(duì)數(shù)據(jù)模式的處理工作，可以處理好非線(xiàn)性測(cè)量數(shù)據(jù)。雖然分析化學(xué)具有非常多的不確定因素，但是在化學(xué)計(jì)量學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的幫助下，這些不確定的因素都能夠有效處理。從以往的例子中可以看出，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)充分顯示了自己的優(yōu)點(diǎn)，能夠在多方面發(fā)揮出自己的優(yōu)勢(shì)，比如說(shuō)分析譜圖，預(yù)測(cè)藥物分子的藥效，預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。尤其是在遺傳算法中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)占據(jù)了熱門(mén)位置。在遺傳算法中，除了可以做好波長(zhǎng)的選擇，數(shù)據(jù)的校正，核磁共振脈沖波形的選擇外，還可以實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)別的聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 化學(xué)計(jì)量學(xué)波普化學(xué)的應(yīng)用

在研究化學(xué)的過(guò)程中，如何利用好波普數(shù)據(jù)庫(kù)一直是專(zhuān)家學(xué)者研究的重點(diǎn)。研究重點(diǎn)包括了如何做好對(duì)波普數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)譜，核磁共振譜，色譜的定量分析工作?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)就為研究波普數(shù)據(jù)庫(kù)的工作提出了新的思路。在化學(xué)計(jì)量學(xué)的幫助下，可以做到濾波，平滑，交換，卷積的工作，這樣一來(lái)便能夠帶分析化學(xué)的發(fā)展，輕松解決共存性的物種和未知的生物測(cè)定難題。

2.5 化學(xué)計(jì)量法的多元校正應(yīng)用

在化學(xué)研究的過(guò)程中，多元化分析已經(jīng)成為了一種潮流，主要表現(xiàn)在研究目標(biāo)和研究對(duì)象上單額多元化，但是對(duì)于化學(xué)研究者來(lái)說(shuō)，卻增加了更大的難題?；瘜W(xué)研究者只有在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行精確的定位和定量，才能夠不浪費(fèi)最佳的時(shí)間。在這樣的大環(huán)境下，多元校正法忠于破繭而出，幫助分析儀器創(chuàng)造了更多的測(cè)量數(shù)據(jù)，并且對(duì)這些數(shù)據(jù)做好了解析工作。這樣看來(lái)，多元校正的方法實(shí)際上是一種新的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法。多元校正法有著明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)研究的靈敏度、檢測(cè)度和精密度都進(jìn)行了全方面的優(yōu)化，擴(kuò)大了分析儀器的功能，進(jìn)一步提高了分析儀器的實(shí)用性。正交設(shè)計(jì)和均勻性設(shè)計(jì)，板因式設(shè)計(jì)的融合，在化學(xué)研究的過(guò)程中，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)就更加協(xié)調(diào)，分析選擇性更好，也為多元校正法帶來(lái)了更廣闊的天空。

結(jié)語(yǔ)

化學(xué)計(jì)量學(xué)已經(jīng)走過(guò)了30多個(gè)年頭，應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)早已經(jīng)不是什么新鮮事了，其在化學(xué)行業(yè)也有了自己的一席之地。因此，化學(xué)計(jì)量學(xué)必定前途不可限量，更多人趨之若鶩。隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展，對(duì)儀器智能化分析的基礎(chǔ)之上提出新的見(jiàn)解，為高維聯(lián)用儀器的發(fā)展提出新的思路。本文在分析化學(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的應(yīng)用基礎(chǔ)之上，了解了化學(xué)計(jì)量學(xué)的優(yōu)勢(shì)，但是也要看到化學(xué)計(jì)量學(xué)的不足之處，然后加以改進(jìn)，這樣才能為化學(xué)計(jì)量學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]潘榮榮，曲剛蓮，馬果花.化學(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)分析計(jì)量，2007（02）.

[2]宋國(guó)安，叢培盛，潘衛(wèi)剛，朱仲良.化學(xué)計(jì)量學(xué)建模軟件的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2006（03）.

中圖分類(lèi)號(hào)：O657.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A