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시료의 성질에 따라 다른 정성분석법을 사용한다. 어떤 경우에는 시료에 직접 시험하는 방법(불꽃시험·점적시험 등)으로 시료 속에 특정 원소 또는 원자단이 들어 있는지 여부를 알 수 있다. 대개 시료가 복잡한 혼합물로 이루어져 있기 때문에 시료 속에 들어 있는 모든 성분을 확인하기 위해서는 체계적으로 분석한다. 일반적으로 분석방법은 정성 무기분석과 정성 유기분석으로 나뉜다.

무기 시료를 체계적으로 완벽하게 분석하는 고전적 방법에는 몇 가지가 있다. 먼저 시료를 가열하여 탄소 성분(연기나 숯이 관찰되는지의 여부)이나 물 성분(습기가 관찰되는지 여부)이 있는지 여부를 확인하거나 시료를 불꽃 속에 넣었을 때 색이 나타나는지의 여부 등을 알아보는 예비 건식법(乾式法)을 실시한다. 어떤 원소들은 불꽃 속에 넣으면 독특한 불꽃색이 나타나므로 원소를 확인할 수 있다.

예비 실험 후 음이온(음으로 하전된 원소나 원자단)과 양이온(양으로 하전된 원소나 원자단)을 검출하기 위해 시료를 물에 녹인다. 다음 과정은 물에 녹인 시료용액을 여러 가지 시약으로 계속 처리해 성분을 각 족으로 분리해낸다. 분리해낸 일단의 원소족들을 다시 시약으로 처리해 원소들이 속해 있는 범위를 좁혀가거나 단일성분으로 분리한다.

일단 한 성분을 분류하면 이 성분을 확인하고 얼마 만큼의 양이 존재하는지를 알아내기 위해(정량분석) 실험을 계속한다. 물질의 각 부분을 분리해 녹여서 각기 다른 실험으로 음이온 성분과 양이온 성분을 검출한다. 아래 표는 양이온을 각 족으로 나누는 전형적인 분석체계를 요약한 것이다. 음이온 분석법은 양이온의 분석법보다 체계적이지 못하며 더 어렵다.

한 화합물의 유기적 특성은 그것을 공기중에서 가열해 보면 알 수 있다. 고체는 보통 녹은 다음 연기를 내며 타거나 연기를 내지 않고 탄다. 어떤 경우에는 탄소로 이루어진 그을음을 낸다. 이 화합물 속에 들어 있는 원소들은 보통 탄소·수소·산소·질소·황이며 때때로 인·할로젠과 일부 금속이 들어 있는 경우도 있다. 각 원소들을 검사하기 위해서는 특수한 방법을 사용해야 한다.