氣相色譜法 實驗室分析化學 （英語：Analytical chemistry ）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[ 1] 定性分析 可以找到樣品中有何化學成分；定量分析 可以確定這些成分的含量。在分析樣品時一般先要想法分離不同的成分。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。
分析的方式大概可分為兩大類，經典方法和儀器分析方法[ 2] 光吸收 、熒光 、電導 等。儀器分析法常使用如電泳、色譜法、場流分級 等方法來分離樣品。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 。古典方法（也常被稱為濕化學 方法）常根據顏色，氣味，或熔點 等來分離樣品（比如萃取 、沉澱 、蒸餾 等方法）。這類方法常通過測量重量 或體積 來做定量分析。
古斯塔夫·基爾霍夫 (左)和羅伯特·本生 (右)無機化學 的知識在19世紀逐漸系統化，當時永斯·貝采利烏斯 發明分析天平 ，使測量得到的實驗數據更加接近真實值，也可以用實驗的事實來證實化學定律。永斯·貝采利烏斯 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[ 3]
在定性分析方面，1829年德國 化學家海因里希·羅斯 （ 英語 ： Heinrich Rose ） [ 4]
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 物理學家塔爾博特 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。後來德國科學家羅伯特·本生 與古斯塔夫·基爾霍夫 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[ 5]
進入20世紀之後，隨着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，幾乎都不再是通過定量化學反應來確定成分含量，而是根據被檢測組分的物理的或化學的特性（如光學 、電學 和放射性 等方面的特性），靈敏度可以達到很高的水平[ 4]
目前分析化學還處於第三次變革，這意味着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控制。甚至是要求直接觀察原子或分子形態和排列。
定性分析 - 以確定某一元素或化合物的存在定量分析 - 以確定某一元素或化合物的數量當代分析化學將研究分為兩個範疇，一是分析的對象，一是分析的方法。科學期刊《分析化學》（Analytical Chemistry ）每年在第12期會在兩個範疇輪流做一次回顧評述。
生物分析化學 材料分析 化學分析 環境分析 藥物分析 法醫學分析 在這個定性分析實驗中，藍綠色的焰色顯示該樣本可能有銅 的存在。 雖然現代分析化學大多使用成熟精密的儀器，但一些被用於現代儀器中的原則還是來源於一些至今仍在使用的傳統技術。這些技術也仍然是大多數大學本科 分析化學教學實驗室的骨幹。
定性分析被用來確定一種特定成分的存在，而不是它的重量或濃度。簡單的說，就是與數量無關。
現有的定性化學測試有很多種，比如中學教育中常用石蕊試紙 來顯示溶液的酸鹼性。
焰色測試是化學上用來測試某種金屬是否存在在於化合物的方法[ 6] 本生燈 的無光焰（藍色火焰）中。
重量分析法通過測量變化前後的樣品重量來確定特定物質的含量。大學本科教育中常見的一個例子是通過加熱水合物 前後的重量變化來確定水合物中的水的含量。
滴定在化學分析中，是一種分析溶液成分的方法。將標準溶液逐滴加入被分析溶液中，用顏色變化、沉澱 物的生成、電導率 或溫度 的變化等來確定反應的終點。滴定通過兩種溶液的定量反應來確定某種溶質的含量。較常見的滴定分析包括酸鹼中和滴定 及氧化還原滴定 等等。
顯示激勵和反應測量的分析儀器的框圖 分析化學中一個重要的內容是使需要的訊號 增到最大值，同時使相關雜訊 得到最小值[ 7] 訊雜比 （S/N或SNR）。
雜訊可能來自環境的因素，也可能是由來基本的物理反應。
熱噪聲也稱為詹森-奈奎斯特噪音 （ 英語 ： Johnson–Nyquist noise ） 白雜訊 ，其頻譜 範圍內的功率譜密度 為定值。
電阻產生熱噪聲的均方根 值為[ 7]
v R M S = 4 k B T R Δ f , {\displaystyle v_{RMS}={\sqrt {4k_{B}TR\Delta f}},} 其中k B {\displaystyle k_{B}} 波茲曼常數 ，T {\displaystyle T} 溫度 ，R {\displaystyle R} 電阻 ，Δ f {\displaystyle \Delta f} f {\displaystyle f} 帶寬 。
散粒噪聲是儀器中的粒子（例如光學設備中的光子 或是電路中的電子）夠小，因此產生信號的統計波動，也屬於白雜訊 。
散粒噪聲是泊松過程 ，載子產生的電流會依照泊松分佈 ，電流的均方根值如下[ 7]
i R M S = 2 e I Δ f {\displaystyle i_{RMS}={\sqrt {2\,e\,I\,\Delta f}}} 其中e {\displaystyle e} 基本電荷 ，I {\displaystyle I}
閃爍噪聲 屬於1 / f {\displaystyle 1/f} 粉紅雜訊 [ 8] 載流子復合 噪聲等。閃爍噪聲可以由將信號調變 到較高頻率來避免，例如應用Lock-in 放大器 。
熱重分析 中雜訊。中間的部份噪聲較小，是因夜間人員活動較少，產生的環境噪聲也較少環境噪聲 （ 英語 ： Environmental noise ） 電力線 、廣播及電視信號、無線通訊 、節能燈 [ 9] 馬達 。其中許多噪聲的頻寬很窄，因此可以避免。有些儀器可能需要固定溫度及隔振 （ 英語 ： vibration isolation ）
降噪 可以由電腦硬體 或軟體 進行。硬體的降噪包括使用屏蔽線 （ 英語 ： Shielded cable ） 類比濾波器 及信號的調變。軟體的降噪包括數字濾波器 、總體均值 （ 英語 ： ensemble average ） 廂車平均法 （boxcar average）及相關係數 法[ 7]
分析化學的研究大部份是因性能（靈敏度、選擇性、強健性、線性範圍 （ 英語 ： linear range ） 準確與精密 及速度）及成本（購買、操作、訓練、時間及空間）所帶動。在當代分析化學原子光譜法的主要分支中，最廣泛及普遍的是光譜法及質譜法[ 10] 激光誘導擊穿光譜 及激光消融 （ 英語 ： laser ablation ） 感應耦合電漿質譜分析儀 中激光消融的相關技術。
分析化學領域為了將分析設備縮小到積體電路 的大小，已花了許多的心力。目前已有上一些這類的設備（如微全分析系統 （ 英語 ： Total Analysis System ） 晶片實驗室 [ 11] 微型化學 可以減少試様的使用數量。
許多的研究和生物系統的分析有關。這些快速進展的領域包括：
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