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이와 같은 목적을 달성하기 위해서 광범위하고 체계적인 방법들이 물리과학의 다른 분야의 발전과 밀접한 연관을 맺으면서 지속적으로 발전되어왔다.

특히 화학분석은 특정한 부류의 문제 해결을 지향하는 고도로 다양화된 분야로 발전하게 되었다. 1개의 화합물 표본을 분석하면 구성원소와 그 분자구조를 알 수 있다. 이때 분석하려는 물질의 조성원소는 대부분 표본을 적당히 분해시켜서 그 생성물을 관찰하는 일련의 화학반응에 의해서 결정된다. 반면에 화합물의 구조를 다룰 때는 물리적 성질을 주로 비파괴적인 방법으로 측정해 연구한다. 이와 같은 측정방법에는 물질에 의해 흡수·방출되는 전자기파의 파장을 결정하는 분광기술이 수반된다.

혼합물은 그 성분이 가지는 휘발성, 전기장이나 중력장 내에서의 이동도(mobility), 서로 섞이지 않는 물질 사이에서의 분포도와 같은 물리적 성질이 서로 상이한 점을 이용하는 방법에 의해 서 각각의 성분을 분리·검출·확정하는 과정으로 분석한다.