分析化學(xué)武漢大學(xué)第五版課件上冊(cè)

1、分 析 化 學(xué),定量分析化學(xué),第1章 緒 論,1.1 前言 1.2 定量分析化學(xué)概述1.3 滴定分析法概述,1.1 前沿,分析化學(xué)是研究分析方法的科學(xué)或?qū)W科 是化學(xué)的一個(gè)分支 是一門人們賴以獲得物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和 形態(tài)的信息的科學(xué) 是科學(xué)技術(shù)的眼睛、尖兵、偵察員，是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)學(xué)科,,1 分析化學(xué)的定義、任務(wù)和作用,2 分析化學(xué)與分析方法,分析化學(xué)是研究分析方法的科學(xué)

2、，一個(gè)完整具體的分析方法包括測(cè)定方法和測(cè)定對(duì)象兩部分沒有分析對(duì)象，就談不到分析方法，對(duì)象與方法存在分析化學(xué)或者分析科學(xué)的各個(gè)方面 分析化學(xué)三要素――理論、方法與對(duì)象反映了科學(xué)、技術(shù)和生產(chǎn)之間的關(guān)系高校和科研單位、儀器制造部門和生產(chǎn)單位的合作反映了分析化學(xué)三要素之間的關(guān)系,,分析方法的分類,按原理分： 化學(xué)分析:以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法 儀器分析:以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法

3、 光學(xué)分析方法：光譜法，非光譜法 電化學(xué)分析法 ：伏安法，電導(dǎo)分析法等 色譜法：液相色譜，氣相色譜，毛細(xì)管電泳 其他儀器方法：熱分析按分析任務(wù)：定性分析，定量分析，結(jié)構(gòu)分析 按分析對(duì)象：無(wú)機(jī)分析，有機(jī)分析，生物分析，環(huán)境分析等,,按試樣用量及操作規(guī)模分： 常量、半微量、微量和超微量分析,按待測(cè)成分含量分：

4、 常量分析(>1%), 微量分析(0.01-1%), 痕量分析(<0.01％),仲裁分析及例行分析,3 分析化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史,分析化學(xué)歷史悠久 無(wú)機(jī)定性分析曾一度是化學(xué)科學(xué)的前沿 公元一世紀(jì)橡子提取物檢驗(yàn)鐵 十七世紀(jì)Boyle將石蕊作酸堿指示劑 1751年Margraf 硫氰酸鹽檢驗(yàn)Fe(III)分析化學(xué)發(fā)展經(jīng)歷3次重大變革,,第一個(gè)重要階段: 20世紀(jì)起初的20-30年間分析化學(xué)發(fā)展

5、成為一門獨(dú)立的學(xué)科,物理化學(xué)的溶液理論發(fā)展，推動(dòng)化學(xué)分析快速發(fā)展用物理化學(xué)中的溶液平衡理論、動(dòng)力學(xué)等研究分析化學(xué)中的基本理論問題：沉淀的形成和共沉淀；指示劑變色原理；滴定曲線和終點(diǎn)誤差；緩沖原理及催化和誘導(dǎo)反應(yīng)等。建立了溶液中四大平衡理論。,第二個(gè)重要階段: 20世紀(jì)40年代，儀器分析的發(fā)展。 分析化學(xué)與物理學(xué)及電子學(xué)結(jié)合的時(shí)代。 原子能和半導(dǎo)體技術(shù)興起，如要求超純材料，99.99999％，砷化鎵，要測(cè)定其雜質(zhì)，化

6、學(xué)分析法無(wú)法解決，促進(jìn)了儀器分析和各種分離方法的發(fā)展。,第三個(gè)重要階段: 20世紀(jì)70年代以來(lái), 分析化學(xué)發(fā)展到分析科學(xué)階段 現(xiàn)代分析化學(xué)把化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、精密儀器制造、生命科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科結(jié)合起來(lái)，成為一門多學(xué)科性的綜合科學(xué)。,4 分析化學(xué)發(fā)展趨向,高靈敏度――單分子(原子)檢測(cè)高選擇性――復(fù)雜體系(如生命體系、中藥)原位、活體、實(shí)時(shí)、無(wú)損分析自動(dòng)化、智能化、微型化、圖像化高通量、高分析速

7、度,,定量分析化學(xué)中的基本工具、專業(yè)名詞 定量分析的操作步驟經(jīng)典定量分析方法－化學(xué)分析,1.2 定量分析化學(xué)概論,,1 定量分析的操作步驟,1) 取樣2) 試樣分解和分析試液的制備3) 分離及測(cè)定4) 分析結(jié)果的計(jì)算和評(píng)價(jià),,2 經(jīng)典定量分析方法,重量法： 分離 ? 稱重 沉淀法、氣化法和電解法等滴定分析法：又稱容量分析法

8、 酸堿滴定法、 絡(luò)合滴定法 氧化還原滴定法、沉淀滴定法,,,1 滴定分析法：又稱容量分析法。,1.3 滴定分析法概論,,,,,,,,,,,,,,,,標(biāo)準(zhǔn)溶液,標(biāo)準(zhǔn)溶液,待測(cè)溶液,被測(cè)物質(zhì),指示劑,,化學(xué)計(jì)量關(guān)系,酸堿滴定法、 絡(luò)合滴定法氧化還原滴定法、沉淀滴定法,有確定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，反應(yīng)按一定的反應(yīng)方程式進(jìn)行反應(yīng)要定量進(jìn)行反應(yīng)速度較快容易確定滴定終

9、點(diǎn),2 滴定分析法對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求,,3 滴定方式,a.直接滴定法 b.間接滴定法 如Ca2+沉淀為CaC2O4，再用硫酸溶解，用KMnO4滴定C2O42-,間接測(cè)定Ca2+c.返滴定法如測(cè)定CaCO3,加入過(guò)量鹽酸，多余鹽酸用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液返滴d.置換滴定法 絡(luò)合滴定多用,,4 基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液,基準(zhǔn)物質(zhì): 能用于直接配制和標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)。 要求：試劑與

10、化學(xué)組成一致；純度高；穩(wěn)定；摩爾質(zhì)量大；滴定反應(yīng)時(shí)無(wú)副反應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)溶液: 已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液。 配制方法有直接配制和標(biāo)定兩種。,,標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度計(jì)算,a. 直接配制法 稱一定量的基準(zhǔn)物質(zhì)B(mB g）直接溶于一定量(V L)的溶劑配制。 cB=nB/V=mB/MBV,b 標(biāo)定法： 根據(jù)滴定劑和被測(cè)物質(zhì)的比計(jì)算求出。bB

11、＋tT=aAcB=b/t · cT·VT/VB =bmT/tMT VB,第2章 分析試樣的采集與制備,2.1 試樣的采集與預(yù)處理2.2 試樣的分解,2.1 分析試樣的采集和預(yù)處理,試樣的制備: 試樣的采集和預(yù)處理,,分析試樣的采集: 指從大批物料中采取少量樣本作為原始試樣，所采試樣應(yīng)具有高度的代表性，采取的試樣的組成能代表全部物料的平均組成。,根據(jù)具體測(cè)定需要，遵循代表性原則隨機(jī)采樣根據(jù)狀態(tài): 氣，固，

12、液等根據(jù)對(duì)象: 環(huán)境，礦物巖石，生物，金屬與合金，食品等應(yīng)按照一定的原則、方法進(jìn)行。這些可參閱相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和各行業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn),整批物料中組分平均含量區(qū)間為: m: 整批物料中組分平均含量， : 為試樣中組分平均含量， t: 與測(cè)定次數(shù)和置信度有關(guān)的統(tǒng)計(jì)量， s: 各個(gè)試樣單元含量標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值，n: 采樣單元數(shù),采樣單元數(shù),若測(cè)量誤差很小, 分析結(jié)果的誤差主要是由采樣引起的,其中：,采樣公式

13、:,試樣多樣化，不均勻試樣應(yīng)，選取不同部位進(jìn)行采樣，以保證所采試樣的代表性。,1 固體試樣,,土壤樣品: 采集深度0-15cm的表地為試樣，按3點(diǎn)式(水田出口，入口和中心點(diǎn))或5點(diǎn)式(兩條對(duì)角線交叉點(diǎn)和對(duì)角線的其它4個(gè)等分點(diǎn))取樣。每點(diǎn)采1-2kg，經(jīng)壓碎、風(fēng)干、粉碎、過(guò)篩、縮分等步驟，取粒徑小于0.5 mm的樣品作分析試樣。沉積物: 用采泥器從表面往下每隔1米取一個(gè)試樣，經(jīng)壓碎、風(fēng)干、粉碎、過(guò)篩、縮分，取小于0.5 mm的樣品

14、作分析試樣。金屬試樣: 經(jīng)高溫熔煉，比較均勻，鋼片可任取。對(duì)鋼錠和鑄鐵，鉆取幾個(gè)不同點(diǎn)和深度取樣，將鉆屑置于沖擊缽中搗碎混勻作分析試樣。,固體試樣制備,混合與縮分,破碎和過(guò)篩,平均試樣采取量與試樣的均勻度、粒度、易破碎度有關(guān)，可按切喬特采樣公式： Q≥Kd2 Q為保留樣品的最

15、小質(zhì)量(kg) d為樣品中最大顆粒直徑(mm) K為固體試樣特性系數(shù)或縮分常數(shù)，它由各部門根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定，通常在0.05～1之間，因固體物料種類和性質(zhì)不同而異。,縮分－四分法取樣圖解,有試樣20kg，粒度6mm，縮分后剩10kg若要求試樣粒度不大于2mm,那么mQ≥0.2kgmm-2×(2mm)2;即mQ≥0.8kg; 10kg縮分3次后，剩1.25kg，大于0

16、.8kg mQ≥0.2kgmm-2×(6mm)2;即mQ≥7.2kg;礦石樣品要求過(guò)100～200目篩，相當(dāng)于0.149~0.074mm直徑,采集平均試樣時(shí)的最小質(zhì)量,食品試樣,根據(jù)試樣種類、分析項(xiàng)目和采用的分析方法制定試樣的處理步驟?？捎谩半S機(jī)取樣”和“縮分”, 防止污染要求更嚴(yán)預(yù)干燥：含水試樣干燥至衡重，計(jì)算水分脫脂 對(duì)含脂肪高的樣品，置于乙醚（100g樣品需500ml乙醚）中，靜止過(guò)夜，除去乙醚層，風(fēng)干

17、研磨 成細(xì)而均勻的分析試樣,液體試樣一般比較均勻，取樣單元可以較少當(dāng)物料的量較大時(shí)，應(yīng)從不同的位置和深度分別采樣，混合均勻后作為分析試樣，以保證它的代表性液體試樣采樣器多為塑料或玻璃瓶 ，一般情況下兩者均可使用。但當(dāng)要檢測(cè)試樣中的有機(jī)物時(shí)，宜選用玻璃器皿；而要測(cè)定試樣中微量的金屬元素時(shí)，則宜選用塑料取樣器，以減少容器吸附和產(chǎn)生微量待測(cè)組分的影響,2 液體試樣,,,液體試樣的化學(xué)組成容易發(fā)生變化，應(yīng)立即對(duì)其進(jìn)行測(cè)試應(yīng)采取適當(dāng)保

18、存措施，以防止或減少在存放期間試樣的變化保存措施有：控制溶液的pH值、加入化學(xué)穩(wěn)定試劑、冷藏和冷凍、避光和密封等。 采取這些措施旨在減緩生物作用、化合物或配合物的水解、氧化還原作用及減少組分的揮發(fā)。保存期長(zhǎng)短與待測(cè)物的穩(wěn)定性及保存方法有關(guān)。下表所示為幾種常見的保存方法,根據(jù)水種類：天然水（河、湖、海、地下）；用水（引用、工業(yè)用、灌溉）；排放水（工業(yè)廢水、城市污水）根據(jù)分析項(xiàng)目要求采樣多變性：河水—上、中、下（大河：左右兩岸和中心線

19、；中小河：三等分，距岸1/3處）；湖水---從四周入口、湖心和出口采樣；海水---粗分為近岸和遠(yuǎn)岸；生活污水---與作息時(shí)間和季節(jié)性食物種類有關(guān)；工業(yè)廢水---與產(chǎn)品和工藝過(guò)程及排放時(shí)間有關(guān)水樣的保存和予處理 對(duì)于不同測(cè)定項(xiàng)目，采用不同目的的保存方法,水樣,用泵將氣體充入取樣容器；采用裝有固體吸附劑或過(guò)濾器的裝置收集；過(guò)濾法用于收集氣溶膠中的非揮發(fā)性組分 固體吸附劑采樣：是讓一定量氣體通過(guò)裝有吸附劑顆粒的裝置，收集非揮發(fā)性物質(zhì)

20、 大氣試樣，根據(jù)被測(cè)組分在空氣中存在的狀態(tài)(氣態(tài)、蒸氣或氣溶膠)、濃度以及測(cè)定方法的靈敏度，可用直接法或濃縮法取樣貯存于大容器(如貯氣柜或槽)內(nèi)的物料，因密度不同可能影響其均勻性時(shí)，應(yīng)在上、中、下等不同處采取部分試樣后混勻,3 氣體試樣,,采集氣體物質(zhì)裝置（a)小型氣體吸收管；（b)小型沖擊式集塵器,靜態(tài)氣體試樣 直接采樣，用換氣或減壓的方法將氣體試樣直接裝入玻璃瓶或塑料瓶中或者直接與氣體分析儀連接動(dòng)態(tài)氣體試樣 采用

21、取樣管取管道中氣體，應(yīng)插入管道1/3直徑處，面對(duì)氣流方向常壓，打開取樣管旋塞即可取樣。若為負(fù)壓，連接抽氣泵，抽氣取樣固體吸附法取樣 用裝有吸附劑如硅膠（吸附帶氨基、羥基的氣體）、活性炭（吸附苯、四氯化碳） 、活性氧化鋁和分子篩等的柱子吸附氣體，吸附的氣體用加熱法或萃取法解脫，或與GC連接檢測(cè)對(duì)于大氣粉塵采用過(guò)濾式、沖擊式和靜電式取樣，過(guò)濾式最普遍---采用玻璃纖維素纖維(0.3 mm)過(guò)濾,大氣試樣,其組成因部位和時(shí)季不同而

22、有較大差異采樣應(yīng)根據(jù)需要選取適當(dāng)部位和生長(zhǎng)發(fā)育階段進(jìn)行，除應(yīng)注意有群體代表性外，還應(yīng)有適時(shí)性和部位典型性鮮樣分析的樣品，應(yīng)立即進(jìn)行處理和分析，生物試樣中的酚、亞硝酸、有機(jī)農(nóng)藥、維生素、氨基酸等在生物體內(nèi)易發(fā)生轉(zhuǎn)化、降解或者不穩(wěn)定的成分，一般應(yīng)采用新鮮樣品進(jìn)行分析,4 生物試樣,,生物樣品中藥殘留測(cè)定樣品,生物試樣：肌肉、肝、腎、皮膚、血液、蛋奶，尿液，血漿、糞便等；對(duì)組織樣品宜分取一個(gè)完整的解剖部分儲(chǔ)存生物材料的容器材料有塑料和

23、玻璃，注意儲(chǔ)存期間吸附：塑料易吸附脂溶性組分，玻璃易吸附堿性物質(zhì)固體樣品制備除一般程序外，還有離心、過(guò)濾、防腐和抑制降解等血樣：血漿、血清、血液尿樣注意酸敗和細(xì)菌污染， 4度冷藏和加入氯仿或甲苯防腐,冷凍干燥法 樣品放在冷凍干燥室內(nèi)，抽真空至1.3-6.5bar（10-50mmHg),水變成冰，2-3天后冰全部升華用于水樣的濃縮，植物、動(dòng)物血清和其它含有易揮發(fā)組分的干燥NBS的果葉、牛肝、菠菜葉、松針、米粉、面粉、河沉積物

24、等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用冷凍干燥技術(shù)，未發(fā)現(xiàn)易揮發(fā)的As,Hg等損失，I有明顯損失，Br在酸性溶液中有損失,,分析方法分為干法分析（原子發(fā)射光譜的電弧激發(fā)）和濕法分析 試樣的分解：注意被測(cè)組分的保護(hù)常用方法：溶解法和熔融法 對(duì)有機(jī)試樣,灰化法和濕式消化法,2.2 試樣的分解,,常用溶劑為水、酸、堿及混酸等，酸有鹽酸、硫酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸、磷酸；混酸有王水、紅酸、硝酸+高氯酸，HF+硫酸、HF+硝酸等；NaOH溶液用于溶解一些兩性金

25、屬（Al）和氧化物,1 溶解法（濕法分解）,,,熔劑分為酸性熔劑和堿性熔劑。K2S2O7與KHSO4為酸性熔劑，銨鹽也屬酸性溶劑，它們與堿性氧化物反應(yīng)。NaOH,Na2CO3,Na2O2等為堿性溶劑，用于分解大多酸性礦物,2 熔融法,,又稱為燒結(jié)法，它是在低于熔點(diǎn)的溫度下，使試樣與熔劑發(fā)生反應(yīng)。通常在瓷坩堝中進(jìn)行。常用MgO或ZnO與一定比例的Na2CO3混合物作為熔劑用來(lái)分解鐵礦及煤中的硫。其中MgO、ZnO的作用在于其熔點(diǎn)高，

26、可以預(yù)防Na2CO3在灼燒時(shí)熔合，而保持松散狀態(tài)，使礦石氧化得更快、更完全，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體容易逸出。碳酸鈉與氯化銨也用于半熔融分解的溶劑。熔劑與試樣混勻置于鉄(或者鎳) 坩堝內(nèi)，在750-800℃左右半熔融。主要用于硅酸鹽中 K+、Na+的測(cè)定等。,,3 半熔法,適于分解有機(jī)物或生物試樣，以便測(cè)定其中的金屬元素、硫及鹵素元素的含量。將試樣置于馬弗爐中加熱燃燒(一般為400~700℃)分解，大氣中的氧起氧化劑的作用，燃燒后留下無(wú)機(jī)殘

27、余物。殘余物通常用少量濃鹽酸或熱的濃硝酸浸取，然后定量轉(zhuǎn)移到玻璃容器中氧瓶燃燒法,4 干式灰化法,,低溫灰化法用射頻放電來(lái)產(chǎn)生活性氧游離基，這種游離基的活性很強(qiáng)，能在低溫下（100℃）分解有機(jī)物和生物物質(zhì)干式灰化法的優(yōu)點(diǎn)是不需加入或只加入少量試劑，這樣避免了由外部引入的雜質(zhì)，而且方法簡(jiǎn)便缺點(diǎn)是因少數(shù)元素（C,I,Br,Hg)揮發(fā)或器皿壁上玷附金屬而造成損失,將試樣與硝酸和硫酸混合物一起置于克氏燒瓶?jī)?nèi)，煮解，硝酸能破壞大部分

28、有機(jī)物和被蒸發(fā)，最后剩余硫酸冒濃厚的SO3白煙時(shí)，在燒瓶?jī)?nèi)進(jìn)行回流，溶液變?yōu)橥该饔皿w積比為3：1：1的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物進(jìn)行消化，能收到更好的效果 濕式消化法的優(yōu)點(diǎn)是速度快，缺點(diǎn)是因加入試劑而引入雜質(zhì)，盡可能使用高純度的試劑,5 濕式灰化法,,高壓分解技術(shù) 置于 將試樣和試劑密封反應(yīng)器（PTFE)中加熱，高溫高壓，酸活性增強(qiáng)提高了酸分解能力，酸用量少有效防止易揮發(fā)元素?fù)p失污染小對(duì)試樣粒度大小要求不嚴(yán)格（1mm左右）

29、缺點(diǎn)：溫度小于250 ℃；樣重??；難分解試樣可能不完全；密封,微波（0.75-3.75mm)輔助消解法利用試樣和適當(dāng)?shù)娜?熔)劑吸收微波能產(chǎn)生熱量加熱試樣，微波產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使介質(zhì)分子極化，極化分子在高頻磁場(chǎng)交替排列導(dǎo)致分子高速振蕩，使分子獲得高的能量，這兩種作用，試樣表層不斷被攪動(dòng)破裂，促使試樣迅速溶(熔)解微波能直接轉(zhuǎn)遞給溶液中的各分子，溶液整體快速升溫，加熱效率高微波消解一般采用密閉容器，這樣可以加熱到較高溫度和較高

30、壓力，使分解更有效，同時(shí)也可減少溶劑用量和易揮發(fā)組分(As,B,Cr,Hg,Se,Sb，Sn等）的損失微波消解法可用于有機(jī)和生物樣品的氧化分解，也可用于難熔無(wú)機(jī)材料的分解,試樣分解最好結(jié)合干擾組分的分離，簡(jiǎn)單、快速進(jìn)行測(cè)定鋁合金中Fe、Mn、Ni的測(cè)定，如用NaOH溶液溶解試樣，此時(shí)Fe、Mn、Ni形成氫氧化物沉淀，然后過(guò)濾，再用酸溶解沉淀，制成分析試液，可避免大量Al的干擾。又如鉻鐵礦中鉻的測(cè)定，若用Na2O2作為熔劑進(jìn)行熔融，

31、然后用水浸取熔塊時(shí)，Cr被氧化成CrO42－留在溶液中。Fe、Mn等重金屬形成氫氧化物沉淀，過(guò)濾，再將濾液酸化，制備分析試液。這樣可避免鐵、錳等元素的干擾?？傊鶕?jù)試樣的性質(zhì)，分析項(xiàng)目要求和上述原則，選擇一種合適的試樣分解方法。,第3章 分析化學(xué)中的誤差及數(shù)據(jù)處理,3.1 分析化學(xué)中的誤差3.2 有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則3.3 有限數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理3.4 回歸分析法,1 準(zhǔn)確度和精密度,絕對(duì)誤差: 測(cè)量值與真值間的差值,

32、 用 E表示,E = x - xT,3.1 分析化學(xué)中的誤差,,準(zhǔn)確度: 測(cè)定結(jié)果與真值接近的程度，用誤差衡量。,誤差,,相對(duì)誤差: 絕對(duì)誤差占真值的百分比,用Er表示,Er =E/xT = x - xT /xT×100％,真值：客觀存在，但絕對(duì)真值不可測(cè),理論真值約定真值相對(duì)真值,偏差: 測(cè)量值與平均值的差值，用 d表示,精密度: 平行測(cè)定結(jié)果相互靠近的程度，用偏差衡量。,∑di = 0,平均偏差： 各單個(gè)偏差絕對(duì)值的

33、平均值,,相對(duì)平均偏差：平均偏差與測(cè)量平均值的比值,,標(biāo)準(zhǔn)偏差：s,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差：RSD,,,準(zhǔn)確度與精密度的關(guān)系,準(zhǔn)確度與精密度的關(guān)系,1.精密度好是準(zhǔn)確度好的前提;2.精密度好不一定準(zhǔn)確度高,系統(tǒng)誤差!,準(zhǔn)確度及精密度都高－結(jié)果可靠,2 系統(tǒng)誤差與隨即誤差,系統(tǒng)誤差:又稱可測(cè)誤差,方法誤差: 溶解損失、終點(diǎn)誤差－用其他方法校正 儀器誤差: 刻度不準(zhǔn)、砝碼磨損－校準(zhǔn)(絕對(duì)、相對(duì))操作誤差: 顏色觀察試劑誤差: 不純－空白實(shí)驗(yàn)

34、主觀誤差: 個(gè)人誤差,具單向性、重現(xiàn)性、可校正特點(diǎn),,隨機(jī)誤差: 又稱偶然誤差,73,過(guò)失 由粗心大意引起，可以避免的,不可校正，無(wú)法避免，服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律,不存在系統(tǒng)誤差的情況下，測(cè)定次數(shù)越多其平均值越接近真值。一般平行測(cè)定4-6次,系統(tǒng)誤差 a. 加減法 R=mA+nB-pC ? ER=mEA+nEB-pEC b. 乘除法 R=mA×nB

35、/pC ? ER/R=EA/A+EB/B-EC/C c. 指數(shù)運(yùn)算 R=mAn ? ER/R=nEA/A d. 對(duì)數(shù)運(yùn)算 R=mlgA ? ER=0.434mEA/A,3 誤差的傳遞,,隨機(jī)誤差 a. 加減法 R=mA+nB-pC ? sR2=

36、m2sA2+n2sB2+p2sC2 b. 乘除法 R=mA×nB/pC ? sR2/R2=sA2/A2+sB2/B2+sC2/C2 c. 指數(shù)運(yùn)算 R=mAn ? sR/R=nsA/A d. 對(duì)數(shù)運(yùn)算 R=mlgA ? sR=0.434msA/A,極值誤差

37、 最大可能誤差 R=A+B-C ? ER=|EA|+|EB|+|EC| R＝AB/C ? ER/R=|EA/A|+|EB/B|+|EC/C|,3.2 有效數(shù)字及運(yùn)算規(guī)則,1 有效數(shù)字: 分析工作中實(shí)際能測(cè)得的數(shù)字，包括全部可靠數(shù)字及一位不確定數(shù)字在內(nèi),,a 數(shù)字前0不計(jì),數(shù)字后計(jì)入 : 0.03400b 數(shù)字后的0含義不清楚時(shí), 最好用指數(shù)形式表示 : 10

38、00 (1.0×103, 1.00×103, 1.000 ×103)c 自然數(shù)和常數(shù)可看成具有無(wú)限多位數(shù)(如倍數(shù)、分?jǐn)?shù)關(guān)系) d 數(shù)據(jù)的第一位數(shù)大于等于8的,可多計(jì)一位有效數(shù)字，如 9.45×104, 95.2%, 8.65e 對(duì)數(shù)與指數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)按尾數(shù)計(jì),如 pH=10.28, 則[H+]=5.2×10-11f 誤差只需保留1～2位,m ◇分析天平(稱至0.1mg):

39、12.8228g(6) , 0.2348g(4) , 0.0600g(3) ◇千分之一天平(稱至0.001g): 0.235g(3) ◇1%天平(稱至0.01g): 4.03g(3), 0.23g(2) ◇臺(tái)秤(稱至0.1g): 4.0g(2), 0.2g(1)V ☆滴定管(量至0.01mL):26.32mL(4), 3.97mL(3)

40、 ☆容量瓶:100.0mL(4),250.0mL (4) ☆移液管:25.00mL(4); ☆量筒(量至1mL或0.1mL):25mL(2), 4.0mL(2),2 有效數(shù)字運(yùn)算中的修約規(guī)則,尾數(shù)≤4時(shí)舍; 尾數(shù)≥6時(shí)入尾數(shù)＝5時(shí), 若后面數(shù)為0, 舍5成雙;若5后面還有不是0的任何數(shù)皆入,四舍六入五成雙,,例 下列值修約為四位有效數(shù)字 0.324 74 0.324 75

41、0.324 76 0.324 85 0.324 851,,,,,,0.324 7,0.324 8,0.324 8,0.324 8,0.324 9,禁止分次修約,運(yùn)算時(shí)可多保留一位有效數(shù)字進(jìn)行,0.5749,,,0.57,0.575,,0.58,×,加減法: 結(jié)果的絕對(duì)誤差應(yīng)不小于各項(xiàng)中絕對(duì)誤差最大的數(shù)。 (與小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的數(shù)一致) 0.112+

42、12.1+0.3214=12.5乘除法: 結(jié)果的相對(duì)誤差應(yīng)與各因數(shù)中相對(duì)誤差最大的數(shù)相適應(yīng) (與有效數(shù)字位數(shù)最少的一致) 0.0121×25.66×1.0578＝0.328432,3 運(yùn)算規(guī)則,,例,,0.0192,3.3 有限數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理,總體樣本樣本容量 n, 自由度 f＝n-1樣本平均值 總體平均值 m真值 xT標(biāo)準(zhǔn)偏差 s,x,,1.總體標(biāo)準(zhǔn)

43、偏差σ 無(wú)限次測(cè)量；單次偏差均方根2.樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 s樣本均值n→∞時(shí)， →μ ， s→σ3.相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（變異系數(shù)RSD）,1 標(biāo)準(zhǔn)偏差,x,4.衡量數(shù)據(jù)分散度： 標(biāo)準(zhǔn)偏差比平均偏差合理5.標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均偏差的關(guān)系 ?＝0.7979σ≈0.8?6.平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σū= σ/ n1/2，s ū= s / n1/2s ū與n1/2成反比,系統(tǒng)誤差：可校正消除隨機(jī)誤差：不可測(cè)量，無(wú)法避免，可用統(tǒng)計(jì)方法研

44、究,1 隨機(jī)誤差的正態(tài)分布,,測(cè)量值的頻數(shù)分布 頻數(shù)，相對(duì)頻數(shù)，騎墻現(xiàn)象 分組細(xì)化 ? 測(cè)量值的正態(tài)分布,,,s: 總體標(biāo)準(zhǔn)偏差,隨機(jī)誤差的正態(tài)分布,離散特性：各數(shù)據(jù)是分散的，波動(dòng)的,集中趨勢(shì)：有向某個(gè)值集中的趨勢(shì),m: 總體平均值,d: 總體平均偏差,d = 0.797 s,N →∞: 隨機(jī)誤差符合正態(tài)分布（高斯分布） （?，?）,n 有限:

45、 t分布 和s 代替?， ?,x,2 有限次測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理,,t分布曲線,曲線下一定區(qū)間的積分面積，即為該區(qū)間內(nèi)隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率 f → ∞時(shí)，t分布→正態(tài)分布,某一區(qū)間包含真值（總體平均值）的概率（可能性）置信區(qū)間：一定置信度（概率）下，以平均值為中心， 能夠包含真值的區(qū)間（范圍）

46、 置信度越高，置信區(qū)間越大,平均值的置信區(qū)間,定量分析數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)－－－解決兩類問題:(1) 可疑數(shù)據(jù)的取舍 ? 過(guò)失誤差的判斷 方法:4d法、Q檢驗(yàn)法和格魯布斯(Grubbs)檢驗(yàn)法 確定某個(gè)數(shù)據(jù)是否可用。(2) 分析方法的準(zhǔn)確性?系統(tǒng)誤差及偶然誤差的判斷 顯著性檢驗(yàn)：利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，檢驗(yàn)被處理的問題是否存在 統(tǒng)計(jì)上的顯著性差異。 方法：t 檢驗(yàn)法和F 檢驗(yàn)法

47、 確定某種方法是否可用,判斷實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性,可疑數(shù)據(jù)的取舍 ? 過(guò)失誤差的判斷,4d法 偏差大于4d的測(cè)定值可以舍棄　步驟： 求異常值(Qu)以外數(shù)據(jù)的平均值和平均偏差 如果Qu- >4d, 舍去,,x,Q 檢驗(yàn)法　步驟： （1） 數(shù)據(jù)排列 X1 X2 …… Xn （2） 求極差 Xn

48、- X1 （3） 求可疑數(shù)據(jù)與相鄰數(shù)據(jù)之差 Xn - Xn-1 或 X2 -X1 （4） 計(jì)算：,,（5）根據(jù)測(cè)定次數(shù)和要求的置信度，(如90%)查表：,,,,不同置信度下，舍棄可疑數(shù)據(jù)的Q值表 測(cè)定次數(shù) Q90 Q95 Q99

49、 3 　 0.94 0.98 0.99 4 　 0.76 0.85 0.93　　　 　 8 　 0.47

50、 0.54 0.63,（6）將Q與QX （如 Q90 ）相比， 若Q > QX 舍棄該數(shù)據(jù), （過(guò)失誤差造成） 若Q < QX 保留該數(shù)據(jù), （偶然誤差所致） 當(dāng)數(shù)據(jù)較少時(shí) 舍去一個(gè)后，應(yīng)補(bǔ)加一個(gè)數(shù)據(jù)。,格魯布斯(Grubbs)檢驗(yàn)法,（4）由測(cè)定次數(shù)和要求的置信度，查表得G 表（5）比較

51、 若G計(jì)算> G 表，棄去可疑值，反之保留。 由于格魯布斯(Grubbs)檢驗(yàn)法引入了標(biāo)準(zhǔn)偏差，故準(zhǔn)確性比Q 檢驗(yàn)法高。,基本步驟：（1）排序：Ｘ1,?。?,?。?,?。?……（2）求 和標(biāo)準(zhǔn)偏差s（3）計(jì)算G值：,x,分析方法準(zhǔn)確性的檢驗(yàn),b. 由要求的置信度和測(cè)定次數(shù),查表,得: t表 c. 比較 t計(jì)> t表, 表示有顯著性差異,存在系統(tǒng)誤差,被檢驗(yàn)方法

52、需要改進(jìn) t計(jì)< t表, 表示無(wú)顯著性差異，被檢驗(yàn)方法可以采用。,t 檢驗(yàn)法---系統(tǒng)誤差的檢測(cè) 平均值與標(biāo)準(zhǔn)值(?)的比較 a. 計(jì)算t 值,ｃ查表（自由度 f＝ f 1＋ f 2＝n1＋n2－2）, 比較：t計(jì)> t表,表示有顯著性差異,兩組數(shù)據(jù)的平均值比較（同一試樣）,ｂ 計(jì)算ｔ值：,新方法--經(jīng)典方法（標(biāo)準(zhǔn)方法） 兩個(gè)分析人員測(cè)定的兩組數(shù)據(jù)

53、 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的兩組數(shù)據(jù) a 求合并的標(biāo)準(zhǔn)偏差：,,,,Ｆ檢驗(yàn)法－兩組數(shù)據(jù)間偶然誤差的檢測(cè),ｂ按照置信度和自由度查表（Ｆ表）， 比較 F計(jì)算和F表,ａ計(jì)算Ｆ值：,,,,統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的正確順序：,,可疑數(shù)據(jù)取舍,,F 檢驗(yàn),,t 檢驗(yàn),,,目的: 得到用于定量分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線方法：最小二乘法 yi=a+bxi+eia、 b的取值使得殘差的平方和最小 ∑ei2=∑(yi

54、-y)2 yi: xi時(shí)的測(cè)量值; y: xi時(shí)的預(yù)測(cè)值 a=yA-bxA b= ∑(xi-xA)(yi-yA)/ ∑(xi-xA)2 其中yA和xA分別為x，y的平均值,7.5 回歸分析法,,相關(guān)系數(shù)R= ∑(xi-xA)(yi-yA)/ (∑(xi-xA)2 ∑(yi-yA)2)0.5,7.6 提高分析結(jié)果準(zhǔn)確度方法,選擇恰當(dāng)分析方法 （靈敏度與

55、準(zhǔn)確度）減小測(cè)量誤差（誤差要求與取樣量）減小偶然誤差（多次測(cè)量，至少3次以上）消除系統(tǒng)誤差,對(duì)照實(shí)驗(yàn)：標(biāo)準(zhǔn)方法、標(biāo)準(zhǔn)樣品、標(biāo)準(zhǔn)加入空白實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)儀器校正分析結(jié)果,,第4章 分析化學(xué)中的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制,4.1 概述4.2 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制4.3 分析全過(guò)程的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制4.4 標(biāo)準(zhǔn)方法與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),質(zhì)量保證不僅是具體技術(shù)工作，也是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室管理工作科學(xué)的實(shí)驗(yàn)室管理制度正確的操作規(guī)程以及技術(shù)考核質(zhì)量保證工作必

56、須貫穿取樣、樣品處理、方法選擇、測(cè)定過(guò)程、實(shí)驗(yàn)記錄、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和分析結(jié)果表達(dá)等建立質(zhì)量保證系統(tǒng),4.1 概述,,分析結(jié)果的準(zhǔn)確度 （1）測(cè)定方法的準(zhǔn)確度 （2）測(cè)定方法的精密度 （3）重復(fù)性 （4）再現(xiàn)性 （5）分析空白 （6）誤差 （7）回收率分析結(jié)果準(zhǔn)確度的評(píng)價(jià) （1）標(biāo)準(zhǔn)的可靠性 （2）用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)評(píng)價(jià) （3）用標(biāo)準(zhǔn)方法評(píng)價(jià),1 幾個(gè)基本概念

57、,,測(cè)定均會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差,誤差來(lái)源有：取樣和樣品處理，試劑和水純度，儀器量度和儀器潔凈，分析方法，測(cè)定過(guò)程、數(shù)據(jù)處理等。質(zhì)量保證的任務(wù)就是把所有誤差（系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差，過(guò)失誤差）減至最小。對(duì)整個(gè)分析過(guò)程（從取樣到分析結(jié)果計(jì)算）進(jìn)行質(zhì)量控制。采取有效辦法，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)分析過(guò)程中的問題，確保分析結(jié)果的可靠性。,質(zhì)量保證是在影響數(shù)據(jù)有效性的各個(gè)方面采取一系列的有效措施，將誤差控制在一定的允許范圍內(nèi)，是一個(gè)對(duì)整個(gè)分析

58、過(guò)程的全面質(zhì)量管理體系。它包括了保證分析數(shù)據(jù)正確可靠的全部活動(dòng)和措施 。,2 質(zhì)量保證系統(tǒng),,質(zhì)量保證的工作內(nèi)容,制定分析計(jì)劃考慮經(jīng)濟(jì)成本和效益，確定對(duì)分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求。規(guī)定相適應(yīng)的分析測(cè)試系統(tǒng)，諸如采樣布點(diǎn)、采樣方法、樣品的采集和保存、實(shí)驗(yàn)室供應(yīng)、儀器設(shè)備和器皿的選用、容器和量具的檢定、試劑和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的使用、分析測(cè)試方法、質(zhì)量控制程序、技術(shù)培訓(xùn)等，都是質(zhì)量保證的具體內(nèi)容。質(zhì)量保證不僅是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析的質(zhì)量控制，還有采樣質(zhì)量控制

59、、運(yùn)輸保存質(zhì)量控制、報(bào)告數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制等各個(gè)分析過(guò)程的質(zhì)量控制。,分析測(cè)試方法影響（處理樣品）,方法回收率,各種陰離子對(duì)汞（0.1 mg)在還原階段回收率的影響,環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證系統(tǒng),質(zhì)量保證的實(shí)施,建立質(zhì)量保證管理體系 包括：人員及分析方法的選定、布點(diǎn)采樣方案和措施、室內(nèi)質(zhì)量控制、室間質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)處理和報(bào)告審核等措施和技術(shù)要求 。提高人員素質(zhì)，實(shí)行考核持證上崗 合格證考核內(nèi)容有基本理論、基本操作和實(shí)際樣品

60、分析三部分。,基本理論包括分析化學(xué)理論基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制基礎(chǔ)知識(shí)、有關(guān)的分析方法原理及注意事項(xiàng)?；静僮靼ìF(xiàn)場(chǎng)采樣技術(shù)、玻璃器皿正確使用、分析儀器操作規(guī)范性等。實(shí)際樣品分析是按照規(guī)定的操作程序?qū)己藰悠愤M(jìn)行測(cè)試，考查測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。,保證高質(zhì)量基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作 （1）標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定、空白試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備、分析儀器的校正、玻璃量器的校驗(yàn)。 （2）現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室操作環(huán)境、器皿

61、材質(zhì)和潔度符合要求。 （3）水和試劑純度、分析儀器設(shè)備精度及選擇正確的分析方法。,空白影響,4.2 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制,從質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的角度出發(fā)，為了使分析數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況。要求分析數(shù)據(jù)具有代表性、準(zhǔn)確性、精密性、可比性和完整性。這些反映了分析結(jié)果的可靠性 。,,1 分析結(jié)果的可靠性,代表性：要使分析試樣具有代表性。 指在具有代表性的時(shí)間、地點(diǎn)，并按規(guī)定的采樣要求采集有效樣品。

62、 所采集的樣品必須能反映實(shí)際情況，分析結(jié)果才有效。,,準(zhǔn)確性：指測(cè)量值與真實(shí)值的符合程度。 受到從試樣的采集、保存、運(yùn)輸、實(shí)驗(yàn)室分析等環(huán)節(jié)的影響。 反映分析方法或測(cè)量系統(tǒng)存在的系統(tǒng)誤差的綜合指標(biāo)，它決定著分析結(jié)果的可靠性。 用絕對(duì)誤差或相對(duì)誤差表示。 準(zhǔn)確性的評(píng)價(jià)方法有標(biāo)準(zhǔn)樣品分析

63、、回收率測(cè)定、不同方法的比較。,精密性：表示測(cè)定值有無(wú)良好的平行性、重復(fù)性和再現(xiàn)性。 反映分析方法或測(cè)量系統(tǒng)存在的隨機(jī)誤差的大小。精密性通常用極差、平均偏差和相對(duì)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。,平行性：同一實(shí)驗(yàn)室，分析人員、分析設(shè)備和分析時(shí)間都相同，用同一分析方法對(duì)同一樣品進(jìn)行雙份或多份平行樣測(cè)定，所得結(jié)果之間的符合程度。 重復(fù)性：同一實(shí)驗(yàn)室，分析人員、分析設(shè)備和分析時(shí)間中的任一項(xiàng)不相同，用同一

64、分析方法對(duì)同一樣品進(jìn)行兩次或兩次以上獨(dú)立測(cè)定結(jié)果之間的符合程度。再現(xiàn)性：用相同的分析方法，對(duì)同一樣品在不同條件（實(shí)驗(yàn)室、分析人員、設(shè)備，時(shí)間）下獲得的單個(gè)結(jié)果之間的接近程度。,室內(nèi)精密度用絕對(duì)偏差和相對(duì)偏差表示,室間精密度用相對(duì)平均偏差表示,,,關(guān)于分析方法精密度的幾個(gè)應(yīng)注意問題（1）分析結(jié)果的精密度與待測(cè)物質(zhì)的濃度水平有關(guān)，應(yīng)取兩個(gè)或兩個(gè)以上不同濃度水平的樣品進(jìn)行分析方法精密度的檢查。 （2）精密度會(huì)因測(cè)定實(shí)驗(yàn)條件的改變而變

65、動(dòng)，最好將組成固定樣品分為若干批分散在適當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)進(jìn)行分析 ，檢查精密度。（3）要有足夠的測(cè)定次數(shù)。（4）以分析標(biāo)準(zhǔn)溶液的辦法了解方法精密度， 與分析實(shí)際樣品的精密度存在一定的差異。 （5）準(zhǔn)確度高的數(shù)據(jù)必須具有高的精密度，精密度高的數(shù)據(jù)不一定準(zhǔn)確度高。,可比性：用不同分析方法測(cè)定同一樣品時(shí)，所得出結(jié)果的吻合程度。 使用不同標(biāo)準(zhǔn)分析方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品得出的數(shù)據(jù)應(yīng)具有良好的可比性。

66、 要求各實(shí)驗(yàn)室之間對(duì)同一樣品的分析結(jié)果應(yīng)相互可比。 要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)同一樣品的分析結(jié)果應(yīng)達(dá)到相關(guān)項(xiàng)目之間的數(shù)據(jù)可比。 相同項(xiàng)目在沒有特殊情況時(shí)，歷年同期的數(shù)據(jù)也是可比的。 在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量值傳遞與溯源，以實(shí)現(xiàn)國(guó)際間、行業(yè)間的數(shù)據(jù)一致、可比，以及大的環(huán)境區(qū)域之間、不同時(shí)間之間分析數(shù)據(jù)的可比

67、。,完整性：強(qiáng)調(diào)工作總體規(guī)劃的切實(shí)完成。即保證按預(yù)期計(jì)劃取得系統(tǒng)和連續(xù)的有效樣品，無(wú)缺漏地獲得這些樣品的分析結(jié)果及有關(guān)信息。,分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、精密性在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析測(cè)試。分析結(jié)果代表性、完整性則突出在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、設(shè)計(jì)布點(diǎn)和采樣保存等過(guò)程。可比性則是全過(guò)程的綜合反映。分析數(shù)據(jù)只有達(dá)到代表性、準(zhǔn)確度、精密度、可比性和完整性，才是正確可靠的，也才能在使用中具有權(quán)威性和法律性“錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)比沒有數(shù)據(jù)更可怕，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致一系列錯(cuò)誤的結(jié)論?！?/p>

68、 。,2 分析方法的可靠性,靈敏度: 單位濃度或單位量待測(cè)物質(zhì)變化所產(chǎn)生的響應(yīng)量的變化程度 （響應(yīng)大小）。 A = kc + ａ 檢出限: 在給定的置信度內(nèi)可從樣品中檢出待測(cè)物質(zhì)的最小濃度或最小量 ，高于空白值。 儀器檢出限：產(chǎn)生的信號(hào)比儀器信噪比大3倍待測(cè)物質(zhì)的濃度，不同儀器檢出限定義有所差別。 方法檢出限：指當(dāng)用一完整的方法，在99%置信度內(nèi)，產(chǎn)生的信號(hào)不同于空白中被測(cè)物