เคมีวิเคราะห์ (หรือการวิเคราะห์ทางเคมี ) คือสาขาหนึ่งของเคมีที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาและการประยุกต์ใช้วิธีการเพื่อระบุองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุและหาปริมาณของส่วนประกอบในสารผสมโดยมุ่งเน้นที่วิธีการระบุสารประกอบที่ไม่ทราบชนิด ซึ่งอาจอยู่ในสารผสมหรือสารละลาย และหาปริมาณของสารประกอบนั้นในแง่ของปริมาณสาร (ในทุกสถานะ) ความเข้มข้น (ในเฟสของเหลวหรือสารละลาย ) ร้อยละโดยมวล หรือจำนวนโมลในสารผสม (หรือความดันย่อยในกรณีของเฟสแก๊ส)

เคมีวิเคราะห์สมัยใหม่ครอบคลุมทั้งเทคนิคแบบดั้งเดิม (เช่นการไทเทรตการวิเคราะห์เชิงน้ำหนัก ) และวิธีการทางเครื่องมือสมัยใหม่ (เช่นสเปกโทรสโกปีโค ร มาโทกราฟี แมสสเปกโทรเมตรี วิธีทางเคมีไฟฟ้า ) เคมีวิเคราะห์สมัยใหม่มีความเกี่ยวพันอย่างลึกซึ้งกับ การวิเคราะห์ข้อมูลและเคมีเชิงสถิติและได้รับอิทธิพลมากขึ้นจากแนวโน้มต่างๆ เช่น ระบบอัตโนมัติการย่อส่วนและการตรวจวัดแบบ เรี ยล ไท ม์โดยมีการประยุกต์ใช้ในสาขาที่หลากหลาย เช่นชีวเคมีเคมีทางการแพทย์นิติวิทยาศาสตร์โบราณคดีโภชนาการเคมีเกษตรการสังเคราะห์ทางเคมีโลหะวิทยาวิศวกรรมเคมีและวิทยาศาสตร์วัสดุ

ในยุคของ " บิ๊กดาต้า " เคมีวิเคราะห์ พร้อมด้วยเคมีเมตริกส์และชีวสารสนเทศได้กลายเป็นหัวใจสำคัญในการตีความผลลัพธ์ที่ซับซ้อนจากเทคนิคที่มีปริมาณงานสูง เช่นแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี (GCMS) โคร มาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูงแมสสเปกโทรเมตรีพลาสมาแบบเหนี่ยวนำ และ แมสสเปกโทรเมตรีความละเอียดสูง^{[ 1 ]}นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่ชัดเจนไปสู่การย่อขนาดการทำงานอัตโนมัติ และการพัฒนาเซนเซอร์วินิจฉัยแบบเรียลไทม์ ณ จุดดูแล^{[ 2 ]}

เคมีวิเคราะห์มีความสำคัญมาตั้งแต่ยุคแรกเริ่มของวิชาเคมี โดยนำเสนอวิธีการในการกำหนดว่ามีธาตุและสารเคมีใดบ้างอยู่ในวัตถุที่ต้องการศึกษา ในช่วงเวลานี้ ผลงานสำคัญในเคมีวิเคราะห์ได้แก่ การพัฒนาระบบการวิเคราะห์ธาตุโดยJustus von Liebigและการวิเคราะห์สารอินทรีย์แบบเป็นระบบโดยอาศัยปฏิกิริยาเฉพาะของหมู่ฟังก์ชัน^{[ 3 ]}

การวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือครั้งแรกคือสเปกโตรเมตรีแบบเปล่งแสงจากเปลวไฟซึ่งพัฒนาโดยโรเบิร์ต บุนเซนและกุสตาฟ เคิร์ชฮอฟฟ์ผู้ค้นพบรูบิเดียม (Rb) และซีเซียม (Cs) ในปี พ.ศ. 2403 ^{[ 4 ]}

การพัฒนาที่สำคัญส่วนใหญ่ในเคมีวิเคราะห์เกิดขึ้นหลังปี 1900 ในช่วงเวลานี้ การวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือกลายเป็นสิ่งที่โดดเด่นมากขึ้นเรื่อยๆ ในสาขานี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคนิคสเปกโทรสโกปีและสเปกโทรเมตริกพื้นฐานหลายอย่างถูกค้นพบในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ^{[ 5 ]}

วิทยาศาสตร์การแยกสารมีลำดับเวลาการพัฒนาที่คล้ายคลึงกันและมีการเปลี่ยนแปลงไปสู่เครื่องมือประสิทธิภาพสูงมากขึ้นเรื่อยๆ^{[ 6 ]}ในช่วงทศวรรษ 1970 เทคนิคเหล่านี้จำนวนมากเริ่มถูกนำมาใช้ร่วมกันเป็นเทคนิคแบบผสมผสานเพื่อให้ได้ลักษณะเฉพาะที่สมบูรณ์ของตัวอย่าง

ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา เคมีวิเคราะห์ได้ครอบคลุมคำถามทางชีววิทยามากขึ้นเรื่อยๆ ( เคมีวิเคราะห์ชีวภาพ ) ในขณะที่ก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่โมเลกุลอนินทรีย์หรือโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็ก เลเซอร์ถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในฐานะเครื่องมือตรวจสอบ และแม้กระทั่งใช้ในการเริ่มต้นและมีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาต่างๆ มากมาย ในช่วงปลายศตวรรษ ที่20 ยังได้เห็นการขยายขอบเขตการประยุกต์ใช้เคมีวิเคราะห์จากคำถามทางเคมีเชิงวิชาการไปสู่ คำถาม ทางนิติวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมอุตสาหกรรมและการแพทย์เช่น ในด้านเนื้อเยื่อวิทยา^{[ 7 ]}

เคมีวิเคราะห์สมัยใหม่ถูกครอบงำด้วยการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ นักเคมีวิเคราะห์หลายคนมุ่งเน้นไปที่เครื่องมือประเภทเดียว นักวิชาการมักจะมุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้และการค้นพบใหม่ๆ หรือวิธีการวิเคราะห์ใหม่ๆ การค้นพบสารเคมีที่มีอยู่ในเลือดซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคมะเร็งจะเป็นการค้นพบที่นักเคมีวิเคราะห์อาจมีส่วนร่วม ความพยายามในการพัฒนาวิธีการใหม่ๆ อาจเกี่ยวข้องกับการใช้เลเซอร์ที่ปรับได้เพื่อเพิ่มความจำเพาะและความไวของวิธีการสเปกโทรเมตริก วิธีการหลายอย่าง เมื่อพัฒนาแล้ว จะถูกเก็บไว้อย่างคงที่โดยเจตนาเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบข้อมูลได้ในช่วงระยะเวลานาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการประกันคุณภาพ ทางอุตสาหกรรม (QA) นิติวิทยาศาสตร์ และการประยุกต์ใช้ด้านสิ่งแวดล้อม เคมีวิเคราะห์มีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในอุตสาหกรรมยา ซึ่งนอกเหนือจาก QA แล้ว ยังใช้ในการค้นพบยาตัวใหม่และการประยุกต์ใช้ทางคลินิกซึ่งการทำความเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างยาและผู้ป่วยมีความสำคัญอย่างยิ่ง^{[ 8 ]}

ศตวรรษที่ 21 ถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงสู่ระบบดิจิทัลของเคมีวิเคราะห์ การจัดการชุดข้อมูลขนาดใหญ่ ("บิ๊กดาต้า") จากเครื่องมือต่างๆ เช่น เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลสาร Orbitrap ทำให้การวิเคราะห์ข้อมูลขั้นสูง รวมถึงการเรียนรู้ของเครื่อง กลายเป็นทักษะที่จำเป็น^{[ 9 ]}ยุคนี้ยังให้ความสำคัญอย่างมากกับความยั่งยืนนำไปสู่ สาขาย่อย เคมีสีเขียวของเคมีวิเคราะห์สีเขียว ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการวิเคราะห์ทางเคมี^{[ 10 ] [ 11 ]}

แม้ว่าเคมีวิเคราะห์สมัยใหม่จะถูกครอบงำด้วยเครื่องมือที่ซับซ้อน แต่รากฐานของเคมีวิเคราะห์และหลักการบางอย่างที่ใช้ในเครื่องมือสมัยใหม่นั้นมาจากเทคนิคดั้งเดิม ซึ่งหลายอย่างยังคงใช้กันอยู่ในปัจจุบัน เทคนิคเหล่านี้ยังเป็นพื้นฐานสำคัญของห้องปฏิบัติการเคมีวิเคราะห์ในระดับปริญญาตรีส่วนใหญ่ด้วย

มีการทดสอบทางเคมีเชิงคุณภาพมากมาย ตัวอย่างเช่น การทดสอบกรดสำหรับทองคำและการทดสอบ Kastle-Meyer สำหรับการ ตรวจหาเลือด^{[ 12 ] [ 13 ]}

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพแบบอนินทรีย์โดยทั่วไปหมายถึงแผนการที่เป็นระบบเพื่อยืนยันการมีอยู่ของไอออนหรือธาตุบางชนิดในสารละลาย โดยการทำปฏิกิริยาหลายชุดเพื่อกำจัดความเป็นไปได้ต่างๆ และจากนั้นจึงยืนยันไอออนที่สงสัยด้วยการทดสอบยืนยัน บางครั้งไอออนที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบขนาดเล็กก็รวมอยู่ในแผนการดังกล่าวด้วย ด้วยเครื่องมือที่ทันสมัย ​​การทดสอบเหล่านี้จึงไม่ค่อยได้ใช้ แต่ก็มีประโยชน์สำหรับการศึกษา การทำงานภาคสนาม หรือสถานการณ์อื่นๆ ที่ไม่สามารถเข้าถึงเครื่องมือที่ทันสมัยได้ หรือทำได้ไม่สะดวก

การวิเคราะห์เชิงปริมาณคือการวัดปริมาณขององค์ประกอบทางเคมีเฉพาะที่มีอยู่ในสาร ปริมาณสามารถวัดได้ด้วยมวล (การวิเคราะห์เชิงน้ำหนัก) หรือปริมาตร (การวิเคราะห์เชิงปริมาตร) ^{[ 14 ]}

การวิเคราะห์เชิงน้ำหนักเกี่ยวข้องกับการกำหนดปริมาณของวัสดุที่มีอยู่โดยการชั่งน้ำหนักตัวอย่างก่อนและ/หรือหลังการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง ตัวอย่างทั่วไปที่ใช้ในการศึกษาระดับปริญญาตรีคือการหาปริมาณน้ำในไฮเดรตโดยการให้ความร้อนแก่ตัวอย่างเพื่อกำจัดน้ำออกไป ซึ่งความแตกต่างของน้ำหนักเกิดจากการสูญเสียน้ำ^{[ 15 ]}

การไทเทรตเกี่ยวข้องกับการค่อยๆ เติมสารตั้งต้นที่วัดได้ลงในปริมาตรที่แน่นอนของสารละลายที่กำลังวิเคราะห์จนกว่าจะ ถึง จุดสมดุลการไทเทรตเป็นกลุ่มของเทคนิคที่ใช้ในการหาความเข้มข้นของสารวิเคราะห์^{[ 16 ]}การไทเทรตอย่างแม่นยำจนถึงจุดครึ่งสมดุลหรือจุดสิ้นสุดของการไทเทรตช่วยให้นักเคมีสามารถกำหนดปริมาณโมลที่ใช้ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการหาความเข้มข้นหรือองค์ประกอบของสารไทเทรตได้ วิธีที่คุ้นเคยที่สุดสำหรับผู้ที่เรียนเคมีในระดับมัธยมศึกษาคือการไทเทรตกรด-เบสโดยใช้ตัวบ่งชี้ pH ที่เปลี่ยนสี เช่นฟีนอลฟทาลีน นอกจากนี้ ยังมีวิธีการไทเทรตอีกหลายประเภท รวมถึง การไทเทรตแบบโพเทน ชิโอเมตริกและการไทเทรตแบบตกตะกอน นักเคมีอาจสร้างกราฟการไทเทรตโดยการทดสอบ pH อย่างเป็นระบบหลังจากหยดสารไทเทรตแต่ละครั้งเพื่อทำความเข้าใจคุณสมบัติต่างๆ ของสารไทเทรต^{[ 16 ]}

สเปกโทรสโกปีเป็นการวัดปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสเปก โทรสโก ปีประกอบด้วยการประยุกต์ใช้ที่หลากหลาย เช่น สเปกโทรสโกปีรามานแบบเวลาจำเพาะ สเปกโทรสโกปี การดูด กลืนอะตอม สเปกโทรสโกปีการปล่อยอะตอม สเปกโทรสโกปีอัลตราไวโอเลต-วิสิเบิลสเปกโทร สโกปีรังสีเอกซ์ สเปก โทรสโกปีฟ ลูออเรสเซนซ์ สเปกโทรสโก ปี อินฟราเรด สเปกโทรสโกปีรามาน อินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบโพลาไรเซชันคู่ สเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ สเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอน สเปกโทรสโกปีเมิสส์บาวเออร์และอื่นๆ

สเปกโทรเมตรีมวลวัดอัตราส่วนมวลต่อประจุของโมเลกุลโดยใช้ สนาม ไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในเครื่องสเปกโทรเมตรีมวล ตัวอย่างจำนวนเล็กน้อยจะถูกทำให้เป็นไอออนและแปลงเป็นไอออนก๊าซ ซึ่งจะถูกแยกและวิเคราะห์ตาม อัตราส่วนมวล ต่อประจุ^{[ 16 ]}

มีวิธีการไอออนไนเซชันหลายวิธี ได้แก่การไอออนไนเซชันด้วย อิเล็กตรอน การไอออนไนเซชัน ด้วยสารเคมี การไอออนไนเซ ชัน ด้วยอิเล็กโทรสเปรย์ การระดมยิงอะตอมอย่างรวดเร็วการดูดซับ/ไอออนไนเซชันด้วยเลเซอร์โดยใช้ เมทริก ซ์ และอื่นๆ นอกจากนี้ สเปกโทรเมตรีมวลยังแบ่งตามวิธีการของเครื่องวิเคราะห์มวล ได้แก่แบบภาคสนามแม่เหล็กเครื่องวิเคราะห์มวลแบบควอดรูโพลกับดัก ไอออน แบบควอดรูโพลแบบไทม์ออฟไฟลต์การแปลงฟูริเยร์แบบไอออนไซโคลตรอนเรโซแนนซ์ และอื่นๆ^{[ 17 ]}

วิธีการวิเคราะห์ทางไฟฟ้าจะวัดศักยภาพ ( โวลต์ ) และ/หรือกระแส ( แอมป์ ) ในเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่มีสารวิเคราะห์^{[ 18 ]} วิธีเหล่านี้สามารถแบ่งประเภทได้ตามลักษณะที่ควบคุมและวัดของเซลล์ โดยประเภทหลักสี่ประเภท ได้แก่โพเทนชิโอเมตรี (วัดความแตกต่างของศักยภาพของอิเล็กโทรด) คูลอมเมตรี (วัดประจุที่ถ่ายโอนเมื่อเวลาผ่านไป) แอมเพอโรเมตรี (วัดกระแสของเซลล์เมื่อเวลาผ่านไป) และโวลแทมเมตรี (วัดกระแสของเซลล์ในขณะที่เปลี่ยนแปลงศักยภาพของเซลล์อย่างต่อเนื่อง) ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

แคลอริเมตรีและการวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริกวัดปฏิสัมพันธ์ของวัสดุและความร้อน^{[ 22 ] [ 23 ]}

กระบวนการแยกใช้เพื่อลดความซับซ้อนของส่วนผสมของวัสดุ โครมาโทกราฟี อิเล็กโทรโฟเรซิสและการแยกส่วนด้วยการไหลในสนามเป็นตัวอย่างของสาขานี้^{[ 24 ]}

การโครมาโทกราฟีสามารถใช้ในการตรวจสอบการมีอยู่ของสารในตัวอย่างได้ เนื่องจากส่วนประกอบต่างๆ ในสารผสมมีแนวโน้มในการดูดซับบนเฟสคงที่หรือละลายในเฟสเคลื่อนที่แตกต่างกัน ดังนั้น ส่วนประกอบต่างๆ ในสารผสมจึงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ต่างกัน ส่วนประกอบต่างๆ ในสารผสมจึงสามารถระบุได้จากค่า Rƒ ของแต่ละส่วนประกอบ_ซึ่งเป็นอัตราส่วนระหว่างระยะการเคลื่อนที่ของสารและระยะการเคลื่อนที่ของตัวทำละลายในระหว่างกระบวนการโครมาโทกราฟี

เมื่อใช้ร่วมกับวิธีการทางเครื่องมือ โครมาโทกราฟีสามารถใช้ในการหาปริมาณสารได้ โครมาโทกราฟีมีหลายประเภทที่แตกต่างกันไปตามตัวกลางที่ใช้ในการแยกสารวิเคราะห์และตัวอย่าง ในโครมาโทกราฟีแบบแผ่นบางสารวิเคราะห์ผสมจะเคลื่อนที่ขึ้นและแยกตัวไปตามแผ่นเคลือบภายใต้เฟสเคลื่อนที่ที่ระเหยได้ ในโครมาโทกราฟีแบบแก๊สเฟสแก๊สจะแยกสารวิเคราะห์ที่ระเหยได้ วิธีการโครมาโทกราฟีทั่วไปที่ใช้ของเหลวเป็นเฟสเคลื่อนที่คือโครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง^{[ 25 ]}

การผสมผสานเทคนิคข้างต้นทำให้เกิดเทคนิคแบบ "ไฮบริด" หรือ "ไฮเฟเนต" ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]} ตัวอย่างหลายอย่างเป็นที่นิยมใช้ในปัจจุบัน และเทคนิคไฮบริดใหม่ๆ กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา ตัวอย่างเช่นแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี , แก๊สโคร มาโทกราฟี-อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี, ลิควิดโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี , ลิควิดโครมาโทกราฟี -เอ็นเอ็มอาร์ สเปกโทรสโกปี , ลิควิดโครมาโทกราฟี -อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี และแคปิลลารีอิเล็กโทรโฟเรซิส-แมสสเปกโทรเมตรี^{[ 30 ]}

เทคนิคการแยกแบบใช้เครื่องหมายขีดคั่น หมายถึง การรวมกันของสอง (หรือมากกว่า) เทคนิคในการตรวจจับและแยกสารเคมีออกจากสารละลาย โดยส่วนใหญ่เทคนิคอื่นจะเป็นโครมาโทกราฟีรูป แบบใดรูปแบบหนึ่ง เทคนิคแบบใช้ เครื่องหมายขีดคั่นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาเคมีและชีวเคมี บางครั้งอาจใช้ เครื่องหมายทับแทนเครื่องหมายขีดคั่น โดย เฉพาะอย่างยิ่งหากชื่อของวิธีการหนึ่งมีเครื่องหมายขีดคั่นอยู่แล้ว^{[ 30 ]}

การแสดงภาพโมเลกุลเดี่ยว เซลล์เดี่ยว เนื้อเยื่อชีวภาพ และวัสดุนาโนเป็นแนวทางที่สำคัญและน่าสนใจในวิทยาศาสตร์การวิเคราะห์ นอกจากนี้ การผสมผสานกับเครื่องมือวิเคราะห์แบบดั้งเดิมอื่นๆ กำลังปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์การวิเคราะห์ กล้องจุลทรรศน์สามารถแบ่งออกเป็น 3 สาขา ได้แก่กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์แบบสแกนโพรบในปัจจุบัน สาขานี้กำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็วเนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์และกล้อง^{[ 32 ]}

อุปกรณ์ที่รวมฟังก์ชันห้องปฏิบัติการ (หลายอย่าง) ไว้ในชิปเดียวที่มีขนาดเพียงไม่กี่มิลลิเมตรถึงไม่กี่ตารางเซนติเมตร และสามารถจัดการปริมาตรของเหลวที่น้อยมากจนถึงระดับน้อยกว่าพิโคลิตรได้^{[ 33 ]}

ข้อมูลจำนวนมหาศาลที่ผลิตโดยเครื่องมือวิเคราะห์สมัยใหม่ทำให้การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคำนวณเป็นส่วนสำคัญของสาขานี้ สาขาเคมีเมตริกส์ใช้วิธีการทางสถิติและคณิตศาสตร์เพื่อออกแบบขั้นตอนการทดลองที่เหมาะสมที่สุดและเพื่อดึงข้อมูลที่มีความหมายจากข้อมูลทางเคมี^{[ 34 ]}

หัวข้อสำคัญได้แก่:

• การสอบเทียบแบบหลายตัวแปร: ใช้ในการพัฒนารูปแบบที่เชื่อมโยงการตอบสนองของเครื่องมือ (เช่น สเปกตรัม) กับความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ ซึ่งจำเป็นในเทคนิคต่างๆ เช่น สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดใกล้^{[ 35 ]}
• การจำแนกรูปแบบ: ใช้ในการจำแนกตัวอย่างตามลักษณะการวิเคราะห์ โดยมีแอปพลิเคชันในด้านการตรวจสอบความถูกต้องของอาหารและการวินิจฉัยทางการแพทย์
• การเรียนรู้ของเครื่องและปัญญาประดิษฐ์ : เทคนิคเหล่านี้ถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับการสร้างแบบจำลองเชิงพยากรณ์ การเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการวิเคราะห์ และการทำให้การตีความข้อมูลเป็นไปโดยอัตโนมัติ^{[ 36 ]}

ข้อผิดพลาดสามารถนิยามได้ว่าเป็นความแตกต่างเชิงตัวเลขระหว่างค่าที่สังเกตได้กับค่าจริง^{[ 37 ]}ข้อผิดพลาดในการทดลองสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ ข้อผิดพลาดที่เป็นระบบและข้อผิดพลาดแบบสุ่ม ข้อผิดพลาดที่เป็นระบบเกิดจากข้อบกพร่องในอุปกรณ์หรือการออกแบบการทดลอง ในขณะที่ข้อผิดพลาดแบบสุ่มเกิดจากตัวแปรที่ไม่สามารถควบคุมได้ในการทดลอง^{[ 38 ]}

ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด ค่าที่แท้จริงและค่าที่สังเกตได้ในการวิเคราะห์ทางเคมีสามารถเชื่อมโยงกันได้ด้วยสมการ

${\displaystyle \varepsilon _{\rm {a}}=|x-{\bar {x}}|}$

ที่ไหน

• ${\displaystyle \varepsilon _{\rm {a}}}$เป็นข้อผิดพลาดสัมบูรณ์
• ${\displaystyle x}$คือคุณค่าที่แท้จริง
• ${\displaystyle {\bar {x}}}$คือค่าที่สังเกตได้

ความคลาดเคลื่อนของการวัดเป็นค่าผกผันของการวัดที่ถูกต้อง (กล่าวคือ ยิ่งความคลาดเคลื่อนน้อย ความแม่นยำของการวัดก็จะยิ่งมากขึ้น)

ข้อผิดพลาดสามารถแสดงได้แบบสัมพัทธ์ โดยกำหนดข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ ( ): ${\displaystyle \varepsilon _{\rm {r}}}$

${\displaystyle \varepsilon _{\rm {r}}={\frac {\varepsilon _{\rm {a}}}{|x|}}=\left|{\frac {x-{\bar {x}}}{x}}\right|}$

สามารถคำนวณเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนได้เช่นกัน:

${\displaystyle \varepsilon _{\rm {r}}\times 100\%}$

ในการนำค่าเหล่านี้ไปใช้ในฟังก์ชัน อาจจำเป็นต้องคำนวณค่าความคลาดเคลื่อนของฟังก์ชัน หากเป็นฟังก์ชันที่มีตัวแปร จะต้องคำนวณ การแพร่กระจายของความไม่แน่นอนเพื่อให้ทราบค่าความคลาดเคลื่อนใน: ${\displaystyle f}$${\displaystyle N}$${\displaystyle f}$

${\displaystyle \varepsilon _{\rm {a}}(f)\approx \sum _{i=1}^{N}\left|{\frac {\partial f}{\partial x_{i}}}\right|\varepsilon _{\rm {a}}(x_{i})=\left|{\frac {\partial f}{\partial x_{1}}}\right|\varepsilon _{\rm {a}}(x_{1})+\left|{\frac {\partial f}{\partial x_{2}}}\right|\varepsilon _{\rm {a}}(x_{2})+\ldots +\left|{\frac {\partial f}{\partial x_{N}}}\right|\varepsilon _{\rm {a}}(x_{N})}$

วิธีทั่วไปในการวิเคราะห์ความเข้มข้นเกี่ยวข้องกับการสร้างเส้นโค้งสอบเทียบซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดปริมาณของสารเคมีในวัสดุได้โดยการเปรียบเทียบผลลัพธ์ของตัวอย่างที่ไม่ทราบค่ากับผลลัพธ์ของชุดมาตรฐานที่ทราบค่า หากความเข้มข้นของธาตุหรือสารประกอบในตัวอย่างเกินช่วงการตรวจจับของเทคนิค ก็สามารถเจือจางในตัวทำละลายบริสุทธิ์ได้ หากปริมาณในตัวอย่างต่ำกว่าช่วงการวัดของเครื่องมือ สามารถใช้วิธีการเติมได้ ในวิธีนี้ จะมีการเติมปริมาณที่ทราบของธาตุหรือสารประกอบที่กำลังศึกษา และความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นที่เติมกับความเข้มข้นที่สังเกตได้คือปริมาณจริงในตัวอย่าง^{[ 39 ]}

บางครั้ง มีการเติม สารมาตรฐานภายในที่มีความเข้มข้นที่ทราบลงในตัวอย่างวิเคราะห์โดยตรงเพื่อช่วยในการหาปริมาณ จากนั้นจึงกำหนดปริมาณของสารวิเคราะห์ที่มีอยู่โดยเทียบกับสารมาตรฐานภายในที่ใช้เป็นตัวสอบเทียบ สารมาตรฐานภายในที่เหมาะสมคือสารวิเคราะห์ที่มีไอโซโทปเข้มข้น ซึ่งทำให้เกิดวิธีการเจือจางไอโซโทป^{[ 40 ]}

วิธีการเติมสารมาตรฐานใช้ในการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือเพื่อกำหนดความเข้มข้นของสาร ( สารวิเคราะห์ ) ในตัวอย่างที่ไม่ทราบความเข้มข้นโดยการเปรียบเทียบกับชุดตัวอย่างที่มีความเข้มข้นที่ทราบแล้ว คล้ายกับการใช้เส้นโค้งสอบเทียบ การเติมสารมาตรฐานสามารถนำไปใช้กับเทคนิคการวิเคราะห์ส่วนใหญ่ได้ และใช้แทนเส้นโค้งสอบเทียบเพื่อแก้ปัญหาผลกระทบจากเมทริกซ์^{[ 41 ]}

หนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของเคมีวิเคราะห์คือการเพิ่มสัญญาณที่ต้องการให้สูงสุดในขณะที่ลดสัญญาณรบกวน ที่เกี่ยวข้องให้น้อย ที่สุด^{[ 42 ]}ตัวชี้วัดคุณภาพการวิเคราะห์เรียกว่าอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (S/N หรือ SNR)

เสียงรบกวนอาจเกิดขึ้นได้จากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม รวมถึงกระบวนการทางกายภาพพื้นฐานด้วย

สัญญาณรบกวนจากความร้อนเกิดจากการเคลื่อนที่ของตัวนำประจุ (โดยปกติคืออิเล็กตรอน) ในวงจรไฟฟ้า ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่เนื่องจากความร้อน สัญญาณรบกวนจากความร้อนเป็นสัญญาณรบกวนสีขาวหมายความว่าความหนาแน่นสเปกตรัมกำลังมีค่าคงที่ตลอดช่วง ความถี่

ค่ารากกำลังสองเฉลี่ยของสัญญาณรบกวนความร้อนในตัวต้านทานกำหนดโดย^{[ 42 ]}

${\displaystyle v_{\rm {RMS}}={\sqrt {4k_{\rm {B}}TR\Delta f}},}$

โดยที่k _Bคือค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์ , T คืออุณหภูมิ, R คือความต้านทาน และคือแบนด์วิดท์ของความถี่${\displaystyle \Delta f}$${\displaystyle f}$

สัญญาณรบกวนช็อต (Shot noise) เป็น สัญญาณรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อจำนวนอนุภาคที่มีจำกัด (เช่นอิเล็กตรอนในวงจรไฟฟ้าหรือโฟตอนในอุปกรณ์ทางแสง) มีจำนวนน้อยมากจนทำให้เกิดความผันผวนทางสถิติในสัญญาณ

สัญญาณรบกวนช็อตเป็นกระบวนการปัวซงและตัวนำประจุที่ประกอบเป็นกระแสไฟฟ้าจะเป็นไปตามการกระจายแบบปัวซงความผันผวนของกระแสไฟฟ้าเฉลี่ยกำลังสองกำหนดโดย^{[ 42 ]}

${\displaystyle i_{\rm {RMS}}={\sqrt {2eI\Delta f}}}$

โดยที่eคือประจุพื้นฐานและIคือกระแสเฉลี่ย สัญญาณรบกวนช็อตเป็นสัญญาณรบกวนสีขาว

สัญญาณรบกวนแบบฟลิกเกอร์เป็นสัญญาณรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ที่มี สเปกตรัมความถี่1/ ƒ ยิ่ง fเพิ่มขึ้น สัญญาณรบกวนก็จะยิ่งลดลง สัญญาณรบกวนแบบฟลิกเกอร์เกิดขึ้นจากแหล่งต่างๆ เช่น สิ่งเจือปนในช่องนำไฟฟ้า สัญญาณรบกวนจากการสร้างและการรวมตัวใหม่ในทรานซิสเตอร์เนื่องจากกระแสฐาน และอื่นๆ สัญญาณรบกวนนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการมอดูเลตสัญญาณที่ความถี่สูงขึ้น เช่น ผ่านการใช้เครื่องขยายสัญญาณแบบล็อคอิน^{[ 43 ] [ 44 ]}

เสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้นจากสภาพแวดล้อมโดยรอบของเครื่องมือวิเคราะห์ แหล่งกำเนิดเสียงรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่สายส่งไฟฟ้าสถานีวิทยุและโทรทัศน์อุปกรณ์ไร้สายหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ขนาดกะทัดรัด^{[ 45 ]}และมอเตอร์ไฟฟ้าแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนเหล่านี้จำนวนมากมีแบนด์วิดท์แคบ ดังนั้นจึงสามารถหลีกเลี่ยงได้ อาจจำเป็นต้องมี การแยกอุณหภูมิและการสั่นสะเทือนสำหรับเครื่องมือบางชนิด^{[ 46 ]}

การลดสัญญาณรบกวนสามารถทำได้ทั้งในฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ ของคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างของการลดสัญญาณรบกวนด้วยฮาร์ดแวร์ ได้แก่ การใช้ สาย เคเบิลหุ้มฉนวน การกรองแบบอนาล็อกและการปรับสัญญาณ ตัวอย่างของการลดสัญญาณรบกวนด้วยซอฟต์แวร์ ได้แก่การกรองแบบดิจิทัล ค่าเฉลี่ยแบบกลุ่มค่าเฉลี่ยแบบกล่องและวิธีการหาความสัมพันธ์^{[ 42 ]}

เคมีวิเคราะห์มีการประยุกต์ใช้ในวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม เป็นพื้นฐานสำคัญในนิติวิทยาศาสตร์ (เช่น การตรวจสอบลายนิ้วมือ DNA และพิษวิทยา) การวิเคราะห์ทางชีวภาพ (เช่น การวัดความเข้มข้นของยาในการศึกษาเภสัชจลนศาสตร์) การวิเคราะห์ทางคลินิก (เช่นการตรวจสอบระดับน้ำตาลในเลือดและการทดสอบ PCR ของ COVID-19 ) การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม (เช่น การทดสอบมลพิษในน้ำและอากาศ) และวิทยาศาสตร์วัสดุ (เช่น การควบคุมคุณภาพของเซมิคอนดักเตอร์และวัสดุนาโน) ^{[ 47 ]}

ความพยายามอย่างมากกำลังถูกทุ่มเทเพื่อลดขนาดเทคนิคการวิเคราะห์ให้เหลือ ขนาด ชิปแม้ว่าจะมีตัวอย่างระบบดังกล่าวเพียงไม่กี่ระบบที่สามารถแข่งขันกับเทคนิคการวิเคราะห์แบบดั้งเดิมได้ แต่ข้อได้เปรียบที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ ขนาด/การพกพา ความเร็ว และต้นทุนระบบวิเคราะห์แบบครบวงจร ขนาดเล็ก (μTAS) หรือแล็บออนอะชิป เคมีระดับไมโครสเกลช่วยลดปริมาณสารเคมีที่ใช้^{[ 48 ]}

การพัฒนาหลายอย่างช่วยปรับปรุงการวิเคราะห์ระบบชีวภาพ ตัวอย่างของสาขาที่กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็วในด้านนี้ ได้แก่จีโนมิก ส์ การจัดลำดับดีเอ็นเอและการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบลายนิ้วมือทางพันธุกรรมและไมโครอาร์เรย์ดีเอ็นเอ โปรตีโอ มิ กส์การวิเคราะห์ความเข้มข้นและการดัดแปลงโปรตีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตอบสนองต่อความเครียดต่างๆ ในระยะพัฒนาการต่างๆ หรือในส่วนต่างๆ ของร่างกายเมตาโบโลมิกส์ซึ่งเกี่ยวข้องกับเมตาโบไลต์ทรานสคริปโตมิกส์รวมถึง mRNA และสาขาที่เกี่ยวข้องลิพิโดมิกส์ซึ่งเกี่ยวข้องกับลิปิดและสาขาที่เกี่ยวข้อง เปปติโดมิกส์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับเปปไทด์และสาขาที่เกี่ยวข้อง และเมทัลโลมิกส์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของโลหะและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการจับกับโปรตีนและโมเลกุลอื่นๆ^{[ 49 ]}

เคมีวิเคราะห์มีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจวิทยาศาสตร์พื้นฐานไปจนถึงการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติที่หลากหลาย เช่น การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์การตรวจสอบสิ่งแวดล้อมการควบคุมคุณภาพการผลิตในอุตสาหกรรม และนิติวิทยาศาสตร์^{[ 50 ]}

การพัฒนาล่าสุดในด้านระบบอัตโนมัติของคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีสารสนเทศได้ขยายขอบเขตเคมีวิเคราะห์ไปสู่สาขาชีววิทยาใหม่ ๆ หลายสาขา ตัวอย่างเช่น เครื่อง จัดลำดับดีเอ็นเอ อัตโนมัติ เป็นพื้นฐานในการทำโครงการจีโนมมนุษย์ให้สำเร็จ ซึ่งนำไปสู่การกำเนิดของจีโนมิกส์การระบุโปรตีนและการจัดลำดับเปปไทด์โดยใช้แมสสเปกโทรเมตรีได้เปิดสาขาใหม่ของโปรตีโอมิกส์นอกจากการทำให้กระบวนการเฉพาะเป็นไปโดยอัตโนมัติแล้ว ยังมีความพยายามที่จะทำให้การทดสอบในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่เป็นไปโดยอัตโนมัติ เช่น ในบริษัทอย่างEmerald Cloud Labและ Transcriptic ^{[ 51 ]}

เคมีวิเคราะห์เป็นสาขาที่ขาดไม่ได้ในการพัฒนาเทคโนโลยีนาโนเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิวกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์แบบสแกนโพรบ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นโครงสร้างอะตอมด้วยลักษณะทางเคมี^{[ 52 ]}

• แคลอริเมตร
• เคมีคลินิก
• เคมีสิ่งแวดล้อม
• การวิเคราะห์ลำแสงไอออน
• รายชื่อวิธีการวิเคราะห์ทางเคมี
• ผลงานตีพิมพ์ที่สำคัญในสาขาเคมีวิเคราะห์
• รายการวิธีการวิเคราะห์วัสดุ
• ความไม่แน่นอนในการวัด
• มาตรวิทยา
• การวิเคราะห์จุลภาค
• การวิเคราะห์ปฏิกิริยานิวเคลียร์
• คุณภาพของผลการวิเคราะห์
• เคมีวิเคราะห์ทางรังสี
• สเปกโทรสโกปีการกระเจิงย้อนกลับของรัทเทอร์ฟอร์ด
• การวิเคราะห์ทางประสาทสัมผัส - ในสาขาวิทยาศาสตร์การอาหาร
• เครื่องมือวัดเสมือนจริง
• ช่วงการทำงาน

ที่Wikiversityคุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมและสอนผู้อื่นเกี่ยวกับเคมีวิเคราะห์ ได้ ที่ภาควิชาเคมีวิเคราะห์

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเคมีวิเคราะห์

• อินโฟกราฟิกและแอนิเมชั่นแสดงความก้าวหน้าของเคมีวิเคราะห์
• เครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์แบบดูดกลืนอะตอม ( AAS)