分析化學是開發分析物質成分、結構的方法，使化學成分得以定性和定量，化學結構得以確定。分析化學是化學家最基礎的訓練之一，化學家在實驗技術和基礎知識上的訓練，皆得力於分析化學。當代分析化學著重儀器分析，常用的分析儀器有幾大類，包括原子與分子光譜儀，電化學分析儀器，核磁共振，X光，以及質譜儀。儀器分析之外的分析化學方法，現在統稱為古典分析化學。
在19世紀無機化學知識逐漸系統化的時候,永斯·貝採利烏斯(J?ns Jakob Berzelius)分析天平的發明和使用,使測量得到的實驗數據更加接近真實值,這樣任何一個定律都有一個確鑿的事實證明.永斯·貝採利烏斯把測定原子量的很多新方法,新試劑,新儀器引用到分析化學中來,使定量分析精確度達到了一個新的高度.而後來人們都尊稱他為分析化學之父.
在定性分析方面,1829年德國化學家羅斯(Hoinrich Rose)編寫了一本《分析化學教程》，首次提出了系統定性分析方法.這與目前通用的分析方法已經基本相同了.而到18世紀末,酸鹼滴定的各種形式和原則也基本確定.
而對於分析化學的一個重要部分光譜分析,則是從牛頓開始的.牛頓從1666年開始研究光譜,並於1672年發表了他第一篇論文《光和色的新理論》。從此,觀察和研究光譜的人也越來越多,觀測的技術也越來越高明.而在1825年英國物理學家包特(Talbot)製造了一種研究光譜的儀器,對鹼金屬火焰進行研究,發現了元素有特徵光譜的現象.後來德國科學家本生(Bunsen)與基爾霍夫(Kirchhoff)利用本生燈發現了元素銫和銣.光譜學作為分析化學的一個重要分支從此誕生.
進入20世紀之後,隨著科學技術和工業的發展,新的分析方法--儀器分析產生了,包括吸光光度法,發射光度法,極譜分析法,放射分析法,紅外光譜,紫外可見光光譜,核磁共振等現代化分析方法.這些分析方法超越了經典分析方法的局限,靈敏度可以達到很高的水平.
目前分析化學還處於第三次變革,這意味著分析化學不再局限於測定物質的組成和含量,而還要對物質的狀態,結構,微區,薄層和表面的組成與結構以及化學行為和生物活性等到做出瞬時的追蹤,無損的和在線監測等分析及過程式控制制.甚至是要求直接觀察原子或分子形態和排列.
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