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文档简介
化验员培训教程2012.04化验员基本知识前言:分析化学是一门实践性很强的基础技术学科,它和国民经济各个部门都有密切联系,因此化验分析工作常被称为是生产中的眼睛,科研中的尖兵。第一章一般仪器一、玻璃仪器:1、玻璃具有很高的化学稳定性、热稳定性、很好的透明度、一定的机械强度和良好的绝缘性能。2、氢氟酸很强烈的腐蚀玻璃。碱液特别是浓或热的碱液对玻璃有明显的腐蚀作用。因此玻璃容器不能长时间存放碱液。3、玻璃仪器磨口塞要原配,不能漏水;玻璃量器(容量瓶、移液管吸量管、滴定管、量筒量杯、试剂瓶、分液漏斗等)不可直接火加热。4、干操器内不可放入红热物体,放入热的物体后要时时开盖。(4)试剂瓶塞打不开时,若瓶内是腐蚀性试剂(如浓H2SO4)等,要在瓶外放好桶以防破裂,戴有机玻璃面罩,操作时不要使脸部离瓶口太近。打开有毒蒸汽的瓶口要在通风橱内操作。可用木棒轻敲,也可用洗瓶吹一点蒸馏水润湿磨口,再轻敲瓶盖.(5)因盐沉积及强碱粘住的瓶塞,可把瓶口泡在水或稀盐酸中,经过一段时间可能打开。(6)利用超声波清洗机的超声波震动和渗透作用打开活塞。二、石英玻璃仪器及瓷器1、氢氟酸腐蚀石英玻璃,磷酸在150℃以上也能与此作用,强碱溶液包括碱金属盐也能腐蚀石英。温度升高腐蚀加快。2、瓷制器皿耐高温(可在1200℃使用)、耐酸碱比玻璃好。不耐苛性钠和碳酸钠的腐蚀,尤其是熔融操作。三、铂及其金属制品铂在高温下略有挥发性。1mg/1200℃×100cm2h,900℃以下基本不挥发。铂制品使用要严格遵守规定。四、塑料制品1、聚乙烯制品,耐一般酸碱腐蚀,能被氧化性酸慢慢侵蚀。2、聚丙烯制品,除强氧化剂外与大多数介质均不作用。塑料对试剂有渗透性,吸附杂质的能力强。3、聚四氟乙烯耐热性好,最高工作温度250℃,除熔融态钠和液态氟外,能耐一切浓酸、浓碱、强氧化剂的腐蚀。第二章天平一、天平原理、指标及选择天平是精确测定物体质量的重要计量仪器。按构造原理分为机械天平和电子天平。分别采用杠杆原理和电磁力平衡原理。技术指标:最大称量、分度值、秤盘直径及上方空间。正确选用:在了解天平技术参数和特点的基础上,根据称量要求的精度及工作特点正确选择。选择的原则是不能超载、精度不够;也不应滥用高精度天平造成不必要的浪费。使用方法:(1)、使用前检查水平;(2)、称量前通电预热30min(3)、校准(首次使用、移地、使用一段时间)(4)、称量:按下显示屏的开关键,待显示稳定的零点后,将物品放在秤盘上,关上防风门.显示稳定后即可读取称量值.操纵相应的按键可以实现“去皮”、“增重”、“减重”等称量功能.(5)、清洁.三、试样的称量方法1.固定称样法(准确称取一定质量的试样)要求试样在空气中稳定.2.减量法称样(称量几份同一试样)适宜称量易吸水、易氧化或与二氧化碳反应的物质.3.挥发性液体试样
用安瓿吸取挥发性试样,熔封后称量3.环境因素影响(震动、气流、温度、湿度等)4.空气浮力影响(可忽略)5.操作者造成的误差(操作者不小心或缺乏经验出现过失误差)如(1)砝码、标尺读错、天平摆动未停读数等。(2)开关天平过重、吊耳脱落、不在水平或静电等。第三章化验分析的一般知识及基本操作物质的一般分析步骤:通常包括采样、称样、试样分解、分析方法的选择、干扰杂质的分离、分析测定和结果计算等儿个环节.第一节试样的采取和制备分析结果必须能代表全部物料的平均组成。一般地说,采样误差常大于分析误差。如果采样和制样方法不正确,即使分析工作做得非常仔细和正确,也毫无意义,有时甚至给生产和科研带来很坏的后果。
1、水样:供一般分析用的水样有2L即可。采集工业废水样品时要根据废水的性质、排放情况及分析项目的要求,采用下列4种采集方式。①间隔式平均采样对于连续排出水质稳定,可以间隔一定时间采取等体积的水样,混匀装瓶。②平均取样或平均比例取样对几个性质相同的生产设备排出的废水,分别采集同体积的水样,混匀后装瓶;对性质不同的生产设备排出的废水,先测定流量,按比例采集水样,混匀后装瓶。最简单的办法是在总废水池中采集混合均匀的废水。③瞬间采样对通过废水池停留相当时间后继续排出的工业废水,可以一次采取。④单独采样某些工业废水,如油类和悬浮性固体分布很不均匀,很难采到具有代表性的平均水样,而且在放置过程中水中一些杂质容易浮于水面域沉淀,则可单独采样,进行全量分析。
2、化工产品:组成比较均匀的化工产品可以任意取一部分为分析试样。若是大容器内的物料,可在上、中、下不同高度处各取部分试样,然后混匀。如果物料是分装在多个小容器(如瓶、袋、桶等)内。则可从总体物料单元数(N)中按下述方法随机抽取数件(S)。①总体物料单元数小于500的,推荐按表3-1的规定确定采样单元数。②总体物料单元数大于500的,推荐按总体物料单元数立方根的3倍数确定采样单元数。如遇小数时,则进为整数。③样品量:在一般情况下,样品量应至少满足3次全项重复检测的需要、满足保留样品的需要和制样预处理的需要。3、气体试样①采取静态气体试样:大气中采取气样,常用双连球取样。②采取动态气体试样:即从管道中流动的气体中取样时,应注意气体在管道中流速的不均匀性。位于管道中心的气体流速比管壁处要大。为了取得平均气样,取样管应插人管道1/3直径深度,取样管口切成斜面,面对气流方向。③采气体温度过高试样:取样管外应装上夹套,通人冷水冷却。如果气体中有较多尘粒,可在取样管中放一支装有玻璃棉的过滤筒。4、组成很不均匀的试样的采取和制备对一些颗粒大小不均匀,成分混杂不齐,组成极不均匀的试样,如矿石、煤炭、土壤等。选取具有代表性的均匀试样是一项较为复杂的操作。根据经验,平均试样选取量与试样的均匀度、粒度、易破碎度有关。(见公式)制备试样一般可分为破碎,过筛,混匀,缩分4个步骤。第二节试样的分解
在一般分析工作中,通常先要将试样分解制成溶液,再进行测定。因此试样的分解是分析工作的重要步骤之一。这对制定快速而准确的分析方法具有重要意义。一、分解试样的一般要求分析工作对试样的分解一般要求三点:①试样应分解完全。要得到准确的分析结果,试样必须分解完全,处理后的溶液不应残留原试样的细屑或粉末。②试样分解无待测成分挥发损失。③分解过程中不应引入被测组分和干扰物质。在超纯物质分析时,应当用超纯试剂处理试样,若用一般分析试剂,则可能引入含有数十倍甚至数百倍的被测组分。(三)有机化合物的分解有些样品其矿物元素常以结合形式存在于有机化合物中,测定这些元素,首先要将有机化合物破坏,让无机元素游离出来。破坏有机化合物有下列一些方法。1、定温灰化法此法适用于测定有机化合物中含的铜、铅、锌、铁、钙、镁等。2、氧瓶燃烧法此法常用于有机化合物中卤素等非金属元素的测定。3、湿法分解(1)HNO3-H2SO4消化此法适合于有机化合物中铅、砷、铜、锌等的测定。(2)H2SO4-H202消化适用于含铁或含脂肪高的样品。(3)H2SO4-HClO4消化或HNO3-HClO4消化适用于含锡、铁的有机物的消化第三节重量分析基本操作重量分析的基本操作包括样品溶解、沉淀、过滤、洗涤、干燥和灼烧等步骤,分别介绍如下。一、溶解样品样品称于烧杯中,沿杯壁加溶剂,盖上表皿,轻轻摇动,必要时可加热促其溶解,但温度不可太高,以防溶液溅失。如果样品需要用酸溶解且有气体放出时,应先在样品中加少量水调成糊状,盖上表皿,从烧杯嘴处注入溶剂,待作用完了以后,用洗瓶冲洗表皿凸面并使之流入烧杯内。三、过滤和洗涤(一)用滤纸过滤1、滤纸的选择重量分析中常用定量滤纸(或称无灰滤纸)进行过滤。按直径分有llcm、9cm、7cm等几种;按滤纸孔隙大小分有“快速”、“中速”和“慢速”3种(盒上的色带分别为蓝、白、红)。根据沉淀的性质选择合适的滤纸。根据沉淀量的多少,选择滤纸的大小。2、漏斗的选择重量分析的漏斗应该是长颈漏斗。颈长为15~2Ocm,漏斗锥体角应为60°,颈的直径一般为3~5mm,以便在颈内容易保留水柱。出口处磨成45°角。3、做水柱滤纸放入漏斗后,用手按紧使之密合,然后用洗瓶加水润湿全部滤纸。用手指轻压滤纸赶去滤纸与漏斗壁间的气泡,然后加水至滤纸边缘,此时漏斗颈内应全部充满水,形成水柱。加快过滤速度。实践证明,漏斗颈太大的漏斗,是做不出水柱的。滤纸的折叠
过滤操作
4、倾泻法过滤和初步洗涤过滤和洗涤一定要一次完成。过滤一般分三个阶段:第一阶段采用倾泻法把尽可能多的清液先过滤过去,并将烧杯中的沉淀作初步洗涤;第二阶段把沉淀转移到漏斗上;第三阶段清洗烧杯和洗涤漏斗上的沉淀。5、沉淀的转移6、洗涤沉淀全部转移到滤纸上后进行最后的洗涤。即:用洗瓶由滤纸边缘稍下一些地方螺旋形向下移动冲洗沉淀。若直接冲到滤纸中央沉淀上,就会使沉淀外溅损失。采用“少量多次”的方法洗涤沉淀,即每次加少量洗涤液。这样可提高洗涤效率。洗涤次数一般都有规定。四、干燥和灼烧
1、坩埚的准备已编号的坩埚在所需温度下,加热灼烧。一般在800~950℃下灼烧半小时(新坩埚需灼烧1h)。冷却至室温(约需3Omin),取出称量。随后进行第二次灼烧,约15~2Omin,冷却和称量。如果前后两次称量结果之差不大于0.2mg。即可认为坩埚已达质量恒定,灼烧空坩埚的温度必须与以后灼烧沉淀的温度一致。2、沉淀的干燥和灼烧一般第一次烘干时间要长些,约2h。第二次烘干时间可短些,约45min到1h,根据沉淀的性质具体处理。置干燥器中冷却至室温后称量。反复烘干、称量,直至质量恒定为止。3、干燥器的使用方法
干燥器是具有磨口盖子的密闭厚壁玻璃器皿,常用以保存坩埚、称量瓶、试样等物。干燥器中的空气并不是绝对干燥的,只是湿度较低而己。使用干燥器时应注意下列事项:①干燥剂适量,放得太多,沾污坩埚底部。②双手搬移干燥器,用大拇指按住盖子。③打开干燥器时推开,不能往上掀盖。④不可将太热的物体放入干燥器中。⑤较热的物体放入干燥器中后,不时把盖子稍微推开(不到1s),以放出热空气。⑥灼烧或烘干后的坩埚和沉淀不宜在干燥器内放置过久,因吸收一些水分而使质量略有增加。⑦变色硅胶烘干后反复使用。第四节滴定分析基本操作在滴定分析中,要用到3种能准确测量溶液体积的仪器,即滴定管,移液管和容量瓶。分为A级和B级。A级为较高级,B级为较低级。一、滴定管1、种类滴定管是准确测量放出液体体积的仪器,为量出式(Ex)计量玻璃仪器,按其容积不同分为常量、半微量及微量滴定管;常量滴定管中最常用的是容积为5OmL的滴定管,在读数时,可读至0.01mL。容积lOmL、分刻度值为0.O5mL的滴定管有时称为半微量滴定管。酸式滴定管适用于装酸性和中性溶液,不适宜装碱性溶液,因活塞易被碱性溶液腐蚀。碱式滴定管适宜于装碱性溶液。与胶管起作用的溶液(如KMnO4、I2、AgNO3等溶液)不能用碱式滴定管。需要避光的溶液,可以采用(棕色)滴定管。微量滴定管是测量小量体积液体时用的滴定管,它的分刻度值为0.005mL或0.01mL,容积有1~5mL各种规格。2、滴定管的使用方法(1)、洗涤无明显油污不太脏的滴定管,可直接用自来水冲洗,或用肥皂水或洗衣粉水泡洗,但不可用去污粉刷洗;若有油污不易洗净时,可用铬酸洗液洗涤。洗净的滴定管其内壁应完全被水均匀地润湿而不挂水珠。
(2)、涂油涂油的步骤及方法是:①将活塞取下,用干净的纸或布把活塞和塞套内壁擦干(如果活塞孔内有旧油垢堵塞,可用细金属丝轻轻剔去。如管尖被油脂堵塞,可先用水充满全管,然后将管尖置热水中,使熔化,突然打开活塞,将其冲走)。②用手指蘸少量凡士林在活塞的两头涂上薄薄一圈,在紧靠活塞孔两旁不要涂凡士林;以免堵住活塞孔。③涂完,把活塞放回套内,向同一方向旋转活塞几次,使凡士林分布均匀呈透明状态。④然后用橡皮圈套住,将活塞固定在塞套内,防止滑出。酸式滴定管活塞涂抹凡士林的操作(3)、试漏①酸式滴定管试漏关闭滴定管活塞,装入蒸馏水至一定刻线,直立滴定管约2min。仔细观察刻线上的液面是否下降,滴定管下端有无水滴滴下,及活塞隙缝中有无水渗出。然后将活塞转动180°后等待2min再观察,如有漏水现象应重新擦干涂油。
②碱式滴定管试漏装蒸馏水至一定刻线,直立滴定管约2min,仔细观察刻线上的液面是否下降,或滴定管下端尖嘴上有无水滴滴下。如有漏水,则应调换胶管中玻璃珠,选择一个大小合适比较圆滑的配上再试。玻璃珠太小或不圆滑都可能漏水.
(4)、装溶液和赶气泡滴定管装标准溶液之前应将瓶中标准溶液摇匀,先用此标准溶液涮洗滴定管2~3次。每次用约1OmL,从下口放出少量(约1/3),然后关闭活塞横持滴定管并慢慢转动,使溶液与管内壁处接触。如此洗2~3次后,即可装入标准溶液至“0”刻线以上。然后转动活塞使溶液迅速冲下排出气泡,再调节液面在0.OOmL处。如溶液不足,可以补充.碱式滴定管的方法,将胶管向上弯曲,用力捏挤玻璃珠使溶液从尖嘴喷出,以排除气泡。装标准溶液时应从盛标准溶液的容器内直接将标准溶液倒人滴定管中,尽量不用小烧杯或漏斗,以免浓度改变。(5)、滴定滴定最好在锥形瓶中进行,必要时也可在烧杯中进行。滴定操作是左手进行滴定,右手摇瓶.左手的拇指在管前,食指和中指在管后,手指略微弯曲,轻轻向内扣住活塞。手心空握,以免活塞松动或可能顶出活塞使溶液从活塞隙缝中渗出。滴定时转动活塞,控制溶液流出速度,要求做到能:①逐滴放出;②只放出1滴;③加半滴溶液的技术。酸式滴定管操作方法碱式滴定管操作方法滴定前,先记下滴定管液面的初读数,如果是0.OOmL,当然可以不记。用小烧杯内壁碰一下悬在滴定管尖端的液滴。滴定时,滴定管尖嘴部分插入锥形瓶口(或烧杯口)下1~2cm处。滴定速度以每秒3~4滴为宜。边滴边摇(或用玻棒搅拌烧杯中溶液)。作圆周旋转而不应前后振动.临近终点时,应1滴或半滴地加入,并用洗瓶冲洗锥形瓶内壁,摇动锥形瓶,直至到达终点为止。(6)、读数滴定管液面呈弯月形。无色水溶液的弯月面比较清晰,有色溶液的弯月面清晰程度较差。因此应遵守下列规则:①注入溶液或放出溶液后,需等待30s~1min后才能读数(使附着在内壁上的溶液流下)。②应用拇指和食指拿住滴定管的上端(无刻度处)使管身保持垂直后读数。③对于无色溶液或浅色溶液,应读弯月面下缘实线的最低点.即视线应与弯月面下缘实线的最低点相切;对于有色溶液,应使视线与液面两侧的最高点相切,初读和终读同一标准。④对蓝线衬背的滴定管。无色溶液有两个弯月面相交于滴定管蓝线的某一点,视线应与此点在同一水平面上;对有色溶液读数方法与上述普通滴定管相同。滴定管读数
蓝线滴定管读数借黑纸卡读数⑤滴定时,最好每次都从0.0OmL开始,或从接近零的任一刻度开始。减少测量误差。读数必须准确0.O1mL。⑥可采用读数卡.(7)、注意事项①滴定管用毕后,倒去管内剩余溶液,用水洗净,装入蒸馏水至刻度以上,用大试管套在管口上。这样,下次使用前可不必再用洗液清洗。滴定管洗净后也可以倒置夹在滴定管夹上。②酸式滴定管长期不用时,活塞部分应垫上纸。否则,时间一久,塞子不易打开。碱式滴定管不用时胶管应拔下,蘸些滑石粉保存。二、移液管和吸量管1、有关的技术要求移液管又称单标线吸量管,其中间有一膨大部分(称为球状)的玻璃管,球的上部和下部均为较细窄的管颈,出口缩至很小,以防止过快流出溶液而引起误差。管颈上部刻有一环形标线,表示在一定温度(一般为20℃)下移出的体积。移液管必须符合GB12808一91要求。移液管为量出式(Ex)计量玻璃仪器。转移同一体积的溶液。
吸量管是具有分刻度的玻璃管。两端直径较小,中间管身直径相同,可以转移不同体积的溶液,吸量管转移溶液的准确度不如移液管。
常用的吸量管有lmL,2mL,5mL,10mL等规格。有的吸量管上标有“吹”字或“blowout”,特别是1mL以下的吸量管尤其是如此。有一种吸量管的分刻度到离管尖尚差1~2cm处,刻度以下溶液不应放出。要尽量使用同一支吸量管以减少误差。(二)移液管和吸量管的使用方法1、洗涤洗涤前,应先检查有无破损。可用自来水洗涤,再用蒸馏水洗净,较脏(内壁挂水珠)时,可用铬酸洗液洗净。洗净的标志是内壁不挂水珠。2、吸取溶液用食指和中指捏住移液管或吸量管的上端,将管的下口插入欲取的溶液中,插入不要太浅或太深,太浅会产生吸空,把溶液吸到洗耳球内弄脏溶液,太深又会在管外沾附溶液过多。先吸入移液管或吸量管容量的1/3左右,取出,横持,并转动管子使溶液接触到刻度以上部位,将溶液从下口放出并弃去,用欲取溶液涮洗2~3次后。即可吸取溶液至刻度以上,立即用右手的食指按住管口(右手的食指应稍带潮湿,便于调节液面)。
吸取溶液放出溶液
3、调节液面将移液管或吸量管向上提升离开液面,管的末端仍靠在盛溶液器皿的内壁上,管身保持直立,略为放松食指(有时可微微转动移液或吸量管),使管内溶液慢慢从下口流出,直至溶液的弯月面底部与标线相切为止,立即用食指压紧管口。将尖端的液滴靠壁,移出移液管或吸量管,放入器皿中。4、放出溶液承接溶液的器皿倾斜成约30°,移液管或吸量管直立,管下端紧靠锥形瓶内壁,放开食指,让溶液沿瓶壁流下。流完后管尖端接触瓶内壁约15s后,再将移液管或吸量管移去。另外有一种吸量管的分刻度只刻到距离管口尚差1~2cm处,刻度以下溶液不应放出。5、注意事项(1)移液管与容量瓶常配合使用,因此使用前常作两者的相对体积的校准。(2)为了减少测量误差,吸量管每次都应从最上面刻度为起始点,往下放出所需体积,而不是放出多少体积就吸取多少体积。(3)移液管和吸量管一般不要在烘箱中烘干。三、容量瓶
(一)有关的技术要求容量瓶是一种细颈梨形平底的玻璃瓶,有玻璃磨口塞或塑料塞,颈上有一环形标线,表示在所指定的温度(一般为20℃)下液体充满标线时,液体的体积恰好等于瓶上所标明的体积。容量瓶是量入式(In)计量玻璃仪器,必须符合GB12806一91要求。容量瓶主要用于配制准确浓度的溶液或定量地稀释溶液。容量瓶有无色和棕色两种。(二)容量瓶的使用方法1、试漏使用前,应先检查容量瓶瓶塞是否密合,为此,可在瓶内装入自来水到标线附近,盖上塞。用手按住塞,倒立容量瓶,观察瓶口是否有水渗出,如果不漏,把瓶直立后,转动瓶塞约180°后再倒立试一次。为使塞子不丢失不搞乱,常用塑料线绳将其拴在瓶颈上。2、洗涤先用自来水洗,后用蒸馏水淋洗2~3次。如果较脏时,可用铬酸洗液洗涤。洗涤时将瓶内水尽量倒空,然后倒入铬酸洗液10~2OmL,盖上塞,边转动边向瓶口倾斜,至洗液布满全部内壁。放置数分钟,倒出洗液,用自来水充分洗涤。再用蒸馏水淋洗后备用。
3、转移在转移过程中,用一根玻璃棒插入容量瓶内,烧杯嘴紧靠玻璃棒,使溶液沿玻璃棒慢慢流入玻璃棒下端要靠近瓶颈内壁。但不要太接近瓶口,以免有溶液溢出。残留在烧杯中的少许溶液,可用少量蒸馏水洗3~4次,洗涤液合并到容量瓶中。如果固体溶质是易溶的,而且溶解时又没有很大的热效应发生,也可将称取的固体溶质小心地通过干净漏斗放人容量瓶中,用水冲洗漏斗并使溶质直接在容量瓶中溶解。如果是浓溶液稀释,则用移液管吸取一定体积的浓溶液,放入容量瓶中,再稀释并定容。转移溶液
摇匀溶液
4、定容溶液转入容量瓶后,稀释到约3/4体积时,将容量瓶平摇几次(切勿倒转摇动),作初步混匀。然后继续加蒸馏水,近标线时应小心地逐滴加入,直至溶液的弯月面与标线相切为止。盖紧塞子摇匀。5、摇匀左手食指按住塞子,右手指尖顶住瓶底边缘,将容量瓶倒转并振荡,再倒转过来,仍使气泡上升到顶,如此反复10一15次,即可混匀。6、使用容量瓶注意事项(1)不要用容量瓶长期存放配好的溶液。配好的溶液如果需要长期存放,应该转移到干净的磨口试剂瓶中。(2)容量瓶长期不用时,应该洗净,把塞子用纸垫上,以防时间久后,塞子打不开。(3)容量瓶一般不要在烘箱中烘烤。如需使用干燥的容量瓶,可用电吹风机吹干。四、容量仪器的校正容量仪器的容积并不经常与它所标出的大小完全符合,因此,对于准确度要求较高的分析工作,必须加以校正。容量仪器的校正方法是:称量一定容积的水,然后根据该温度时水的密度,将水的质量换算为容积。这种方法是基于在不同温度下水的密度都已经很准确地测定过。我们知道3.98℃时,lmL水在真空中重1.000g,如果校正工作也是在3.98℃和真空中进行,则称出的水的克数就等于容积的毫升数。通常是在室温下称量水,同时不在真空里,而是在空气中称量,因此,称量的结果必须对下列三点加以校正。①水的密度随着温度的改变的校正。②对于玻璃仪器的容积由于温度改变的校正。③对于物体由于空气浮力而使质量改变的校正。第四章分析实验室用水
在分析工作中经常要用到水,需要将水纯化,制备能满足分析实验室工作要求的纯水.“分析实验室用水”有相应的国家标准,规定了其质量,具有一定的级别,可视为用量最大的试剂。不同的分析方法。如化学分析和仪器分析、常量分析和痕量分析等,要求使用不同级别的“分析实验室用水”。市场上作为饮用水的“纯净水”、“蒸馏水”能否作为化验室的分析用水。主要看其经过检验,是否达到国家标准规定的分析实验室用水规格,达到此标准的规定的水方可用于化验工作。而分析实验室用水并不控制细菌等指标,因而不能作为饮用水。一、源水的杂质(一般可分为5类)1、电解质水中电解质包括可溶性无机物、有机物及带电的胶体离子等.电导率可以反映天然水中电解质杂质的含量。水中各种阴、阳离子的含量可以用离子色谱及原子吸收等分析方法测定。2、有机物主要指天然或人工合成的有机物质,如有机酸、有机金属化合物等。通常用化学耗氧量法或总有机碳测定仪测定其含量。3、颗粒物质包括泥砂、尘埃、有机物、微生物及胶体颗粒等。可用颗粒计算器测定其含量。4、微生物水中的微生物包括细菌、浮游生物和藻类等。可用膜过滤法和培养法定量测定。5、溶解气体水中的溶解气体包括N2、02、Cl2、H2S、CO、CO2、CH4等,可用气相色谱及化学法测定其含量。二、实验用水的质量要求:我国GB6682-2008规定分析实验室用水分三个等级:一级水:将二级水经过石英设备蒸馏或离子交换混合床处理后,再经0.2μm滤膜过滤制取。一级水用于制备标准水样或超痕量物质的分析。如高效液相色谱分析用水。二级水:将三级水进行再蒸馏的方法制备。用于无机痕量分析等试验,如原子吸收分析用水。三级水:适用于一般实验工作。可用蒸馏、反渗透或离子交换等方法制备。级别
制备与储存
使用
一级可用二级水经过石英设备蒸馏或离子交换混合床处理后,再经0.2um微孔滤膜过滤制取不可储存,使用前制备
有严格要求的分析实验,包括对颗粒有要求的试验,如高压液相色谱分析用水
二级可用多次蒸馏或离子交换等方法制取储存于密闭的。专用聚乙烯容器中
无机痕量分析等试验,如原子吸收光谱分析用水
三级可用蒸馏或离子交换等方法制取储存于密闭的、专用聚乙烯容器中,也可使用密闭的专用玻璃容器储存
一般化学分析试验三、分析实验室用水的制备、储存及使用四、实验室用水的注意事项:空气中二氧化碳等的溶入和容器的污染,其电导率会迅速变化。玻璃可溶出多种无机物,而塑料溶出的有机物在紫外线有吸收,这些物质都影响到纯水的质量。因此一级水不能储存,二级水、三级水也应尽快使用。比如一、二级水的电导率≤0.1,三级水≤0.5;吸光度(254nm,1cm光程),一级水≤0.001
、二级水≤0.01。五、分析实验室用水的储存和选用各种级别的分析实验室用水。纯度越高要求储存的条件越严格,成本也越高。应根据不同分析方法的要求合理选用。储存水的新容器在使用前需用盐酸溶液(20%)浸泡2~3天。再用待储存的水反复冲洗,然后注满,浸泡6h以上方可使用。六、特殊要求的实验用水:因空气中含有微量氨与二氧化碳,因而对有特殊要求的实验用水,建议用新制备的纯水,使用相应的技术条件处理和检验。不含氨的水不含二氧化碳的水不含酚的水不含有机物的水第五章溶液配制与浓度计算
第一节溶液的基本知识一、溶液的定义 一种以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中构成的均匀而又稳定的体系叫溶液。水是一种很好的溶剂,由于水的极性较强,能溶解很多极性化合物。 分散相的粒子直径小于lnm的分散体系称为真溶液(简称溶液),直径在1~100nm的称为胶体溶液,直径大于100nm的成为悬浊液。二、溶解过程在一定温度下,将固体物质分散到水中,叫做溶解。液体物质重新被吸引到固体表面上,这个过程叫做结晶。当溶解速度等于结晶速度,这时存在着动态平衡。此时的溶液叫做饱和溶液。在溶解过程中,溶质和溶剂体积之和并不就是溶液的体积。即溶解过程不是机械混合过程,而是物理-化学过程。研细溶质、搅动、振荡和加热溶液的方法可加速物质的溶解。三、溶解度溶解度即在一定温度下,某种物质在100g溶剂中达到溶解平衡状态时所溶解的克数。在常温下,在100g溶剂中,能溶解10g以上的物质称为易溶物质,溶解度在1~10g的称为可溶物质,在lg以下的称为微溶及难溶物质。这并不是严格的分类方法。配制饱和溶液的方法(略)第二节化学试剂一、化学试剂的分类和规格一般按试剂的化学组成或用途进行分类。二、化学试剂的规格化学试剂的规格反映试剂的质量,试剂规格一般按试剂的纯度及杂质含量划分若干级别。我国的化学试剂规格按纯度和使用要求分为高纯(有的叫超纯、特纯)、光谱纯、分光纯、基准、优级纯、分析纯和化学纯等7种。国家和主管部门颁布质量指标的主要是后3种即优级纯、分析纯、化学纯。表化学试剂的规格
级别名称代号标志颜色某些国家通用等级和符号俄罗斯的等级和符号一级品保证试剂、优级纯G·R绿色G·R分析纯Ч·Д·А二级品分析试剂、分析纯A·R红色A·R化学纯x·ч三级品化学纯C·P蓝色C·P纯Ч基准试剂(容量)是一类用于标定滴定分析标准溶液的标准物质,可作为滴定分析中的基准物用,也可精确称量后用直接法配制标准溶液。基准试剂主成分含量一般在99.95%~100.05%,杂质含量略低于优级纯或与优级纯相当。优级纯主成分含量高,杂质含量低,主要用于精密的科学研究和测定工作。分析纯主成分含量略低于优级纯,杂质含量略高,用于一般的科学研究和重要的测定。化学纯品质较分析纯差,但高于实验试剂,用于工厂、教学实验的一般分析工作。实验试剂杂质含量更多,但比工业品纯度高。主要用于普通的实验或研究。在购买化学试剂时,知道试剂的等级和包装单位。化学试剂的包装单位的净质量(固体)或体积(液体)。包装单位的大小根据化学试剂的性质,用途和经济价值而决定的。
三、化学试剂的合理选用
应根据不同的工作要求合理地选用相应级别的试剂。试剂的价格与其级别及纯度关系很大,在满足实验要求的前提下,选用试剂的级别就低不就高。
痕量分析要选用高纯或优级纯试剂,以降低空白值和避免杂质干扰,同时,对纯水的制取、仪器的洗涤方法也应有特殊的要求;化学分析可使用分析纯试剂;有些教学实验,如酸碱滴定也可用化学纯试剂代替;但配位滴定最好选用分析纯试剂,试剂中杂质金属离子封闭指示剂,使终点难以观察。对分析结果准确度的要求高的工作,(如仲裁分析、进出口商品检验、试剂检验等)可选用优级纯、分析纯试剂。车间控制分析可选用分析纯、化学纯试剂。化学试剂虽然都按国家标准检验,但不同制造厂或不同产地的化学试剂在性能上有时表现出某种差异。实验时要注意产品”厂家”、“批号”,不同厂家、批号的试剂应作对照试验。必要时应作专项检验和对照试验。未经药理检验的化学试剂是不能作为医药使用的。四、化学试剂的使用方法应熟知最常用的试剂的性质。有危险性的试剂可分为易燃易爆危险品,毒品、强腐蚀剂3类。分装或配制试剂立即贴上标签。绝不可在瓶中装上不是标签指明的物质。不能用试剂的要慎重处理,不应乱倒。为保证试剂不受沾污,用清洁的牛角勺从试剂瓶中取出试剂,绝不可用手抓取。如试剂结块可用洁净的棒或瓷药铲将其捣碎后取出。液体试剂可用洗干净的量筒倒取,不要用吸管伸入原瓶试剂中吸取液体,取出的试剂不可倒回原瓶。打开易挥发的试瓶塞时不可把瓶口对准脸部。在夏季由于室温高试剂瓶中很易冲出气液,最好把瓶子在冷水中浸一段时间,再打开瓶塞。取完试剂后要盖紧塞子,不可换错瓶塞。放出有毒、有味气体的瓶子还应该用蜡封口。不可用鼻子对准试剂瓶口猛吸气,如果必须嗅试剂的气味,可将瓶口远离鼻子,用手在试剂瓶上方扇动,使空气流吹向自己而闻出其味。绝不可用舌头品尝试剂。五、引起化学试剂变质的原因有些性质不稳定的化学试剂,由于储存过久或保存条件不当,会造成变质,影响使用。常见的化学试剂变质的原因如下:1.氧化和吸收二氧化碳易被氧化的还原剂,如硫酸亚铁、碘化钾,由于被氧化而变质。碱及碱性氧化物易吸收二氧化碳而变质,如NaOH、KOH、MgO、CaO、ZnO也易吸收CO2变成碳酸盐。酚类易氧化变质。2.湿度的影响(1)潮解:有些试剂易吸收空气中的水分发生潮解,如CaCl2、MgCl2、ZnC12、KOH、NaOH等。(2)风化:含结晶水的试剂露置于干燥的空气中时,失去结晶水变为白色不透明晶体或粉末。如Na2SO4·10H2O、CuSO4·5H2O等。风化后的试剂取用时其分子质量难以确定。3.挥发和升华浓氨水若盖子密封不严,久存后由于NH3的逸出,其浓度会降低。挥发性有机溶剂,如石油醚等,由于挥发会使其体积减少。因其蒸气易燃,有引起火灾的危险。碘、萘等也会因密封不严造成量的损失及污染空气。4.见光分解过氧化氢溶液见光后分解为水和氧,甲醛见光氧化生成甲酸,CHCl3氧化产生有毒的光气,HNO3在光照下生成棕色的NO2。因此这些试剂一定要避免阳光直射。有机试剂一般均存于棕色瓶中。5.温度的影响高温加速试剂的化学变化速度,也使挥发、升华速度加快,温度过低也不利于试剂储存,在低温时有的试剂会析出沉淀,如甲醛在6℃以下析出三聚甲醛,有的试剂发生冻结。
第三节分析化学中的计量关系一、法定计量单位法定计量单位是由国家以法令形式规定使用或允许使用的计量单位。我国的法定计量单位是以国际单位制单位为基础,结合我国的实际情况制定的。
SI基本单位量的名称单位名称符号量的名称单位名称符号长度米m热力学温度开[尔文]K
质量千克(公斤)kg物质的量摩[尔]mol时间秒s光强度坎〔德拉]cd电流安〔培〕A二、分析化学中常用法定计量单位
1.物质的量“物质的量”是表示物质的基本单元多少的一个物理量,国际上规定的符号为nB,它的单位名称为摩尔,符号为mol,中文符号为摩。1mol是指系统中物质单元B的数目与0.012kg碳-12的原子数目相等。在使用摩尔(mol)时其基本单元应予指明,它可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子和这些粒子的特定组合。2、质量用符号m表示。质量的单位为(kg),在分析化学中常用克(g),毫克(mg),微克(μg)。它们的关系为:1kg=1000g;1g=1000mg;1mg=1000μg;1μg=1000ng3.体积用符号V表示,国际单位为立方米(m3),在分析化学中常用升(L)、毫升(mL)和微升(μL)。它们之间系为:1m3=1000L;1L=1000mL;1mL=1000μL4.摩尔质量摩尔质量定义为质量(m)除以物质的量(nB)。摩尔质量的符号为MB,单位为(Kg/mol).千克/摩.
m即MB=——在分析化学中单位常用(g/mol).nB
5.密度密度作为一种量的名称,符号为ρ,单位为千克/米3(kg/m3),常用单位为克/厘米3(g/cm3)或克/毫升(g/mL)。由于体积受温度的影响,对密度必须注明温度。第四节溶液浓度表示方法化验工作中常用的溶液的浓度表示方法有以下几种。一、B的物质的量浓度B的物质的量浓度,常简称为B的浓度,是指B的物质的量除以混合物的体积,以cB表示,单位为mol/L,即nBCB=——V式中cB——物质B的物质的量浓度,mol/L;nB——物质B的物质的量,mol;V——混合物(溶液)的体积,L。cB是浓度的国际符号,下标B指基本单元。二、B的质量分数B的质量分数是指B的质量与混合物的质量之比。以wB表示。由于质量分数是相同物理量之比,因此其量纲为1,但是在量值的表达上这个1并不出现而是以纯数表达。例如,w(HCI)=0.38,也可以用“百分数”表示,即w(HCI)=38%。如果分子、分母两个质量单位不同,则质量分数应写上单位,如mg/g,μg/g,ng/g等。质量分数还常用来表示被测组分在试样中的含量。三、B的质量浓度B的质量浓度是指B的质量除以混合物的体积,以ρB表示,单位为g/L,即mB
ρB=——V式中ρB——物质B的质量浓度,g/L;mB——物质B的质量,g;V——混合物(溶液)的体积,L。当浓度很稀时,可用mg/L,μg/L或ng/L表示(过去有用ppm、ppb、ppt表示,应予废除)。四、B的体积分数混合前B的体积除以混合物的体积称为B的体积分数,(适用于溶质B为液体)以φB表示。将原装液体试剂稀释时,多采用这种浓度表示,如φ(C2H5OH)=O.70,也可以写成φ(C2H5OH)=70%,可量取无水乙醇70mL加水稀释至100mL。体积分数也常用于气体分析中表示某一组分的含量。五、比例浓度包括容量比浓度和质量比浓度,容量比浓度是指液体试剂相互混合或用溶剂(大多为水)稀释时的表示方法。质量比浓度是指两种固体试剂相互混合的表示方法。六、滴定度(略)第五节一般溶液的配制和计算一般溶液是指非标准溶液,它在分析工作中常作为溶解样品,调节pH值,分离或掩蔽离子,显色等使用。配制一般溶液精度要求不高,1~2位有效数字,试剂的质量由架盘天平称量,体积用量筒量取即可。一、物质的量浓度溶液的配制和计算式中mB——固体溶质B的质量,g;cB——欲配制溶液物质B的物质的量浓度,mol/L;V——欲配溶液的体积,mL;MB——溶质B的摩尔质量,g/mol。二、质量分数溶液的配制和计算溶质是固体物质m1=mwm2=m-m1式中m1——固体溶质的质量,g;m2——溶剂的质量,g;m——欲配溶液的质量,g;w——欲配溶液的质量分数。溶质是浓溶液
V0ρ0w0=Vρw式中V0,V——溶液稀释前后的体积,mL;ρ0,ρ——浓溶液、欲配溶液的密度,g/mL;w0,w——浓溶液、欲配溶液的质量分数。三、质量浓度溶液的配制和计算例欲配制20g/L亚硫酸钠溶液1OOmL,如何配制?[解]
配法:称取2g亚硫酸钠溶于水中,加水稀释至100mL,混匀。四、体积分数溶液的配制和计算例欲配制φ(C2H5OH)=50%乙醇溶液1000mL,如何配制?[解]配法:量取无水乙醇500mL,加水稀释至1000mL,混匀。五、比例浓度溶液的配制和计算例欲配(2+3)乙酸溶液1L,如何配制?[解]配法:量取冰乙酸400mL,加水600mL,混匀。第六节标准溶液的配制和计算一、滴定分析用标准溶液的配制和计算1、一般规定标准溶液浓度的准确度直接影响分析结果的准确度。因此,配制标准溶液在方法、使用仪器、量具和试剂方面都有严格的要求。制备标准溶液,有如下一些规定:(1)制备标准溶液用水,应符合三级水的规格。(2)试剂的纯度应在分析纯以上。(3)计量器具定期校正。(分析天平、滴定管、容量瓶及移液管等)(4)标定标准溶液所用的基准试剂应为容量分析工作基准试剂.(5)制备标准溶液的浓度系指20℃时的浓度,在标定和使用时,如温度有差异,应进行补正。(P435)(6)“标定”或“比较”时,平行试验不得少于8次,两人各作4次平行测定,每人4次平行测定结果的极差与平均值之比不得大于0.15%。结果取平均值。浓度值取四位有效数字。(7)凡规定用“标定”和“比较”两种方法时,不得省略,测得的浓度值之差不得大于0.2%,以标定结果为准。(8)制备的标准溶液浓度与规定浓度相对误差不得大于5%。(9)配制浓度≤0.02mol/L的标准溶液时,临用前将浓度高的标准溶液用煮沸并冷却的水稀释,必要时重新标定。(10)碘量法反应时,溶液的温度不能过高,一般在15~20℃之间进行。(11)滴定分析用标准溶液在常温(15~25℃)下,保存时间一般不得超过2个月。2、配制方法标准溶液配制有直接配制法和标定法两种。直接配制法准确称取一定量的“基准物”溶于水后,转入容量瓶中用水稀释至刻度,算出其准确浓度。作为“基准物”,应具备下列条件:(1)纯度高。(2)组成恒定。包括结晶水。(3)性质稳定。不吸湿,加热时不分解,不与空气中氧气、二氧化碳等作用。(4)易溶解。(5)摩尔质量大。这样,称样量较多,可以减少称量误差。标定法对不符合基准物的条件,易挥发,易吸收水分和CO2,不易提纯的物质。它们都不能直接配制标准溶液。配制后,再标定。
直接标定准确称取一定量的基准物,溶于水后用待标定的溶液滴定,计算公式为
间接标定没有标定的基准试剂,用另一已知浓度的标准溶液来标定。
比较用基准物直接标定标准溶液的浓度后,采用比较法进一步对其浓度进行验证。两种标定结果之差不得大于0.2%。(3).标准溶液浓度的调整。
c1-标定后的浓度,mol/Lc2-指定后的浓度,mol/LV1-标定后的体积,mlVH2O-加水的体积,mlV浓-加浓溶液的体积,mlc浓-需加浓溶液的浓度,mol/L
二、微量分析用离子标准溶液的配制和计算微量分析,如比色法、原子吸收法等,所用离子标准溶液,常用mg/mL,μg/mL等表示,配制时需用基准物或纯度在分析纯以上的高纯试剂配制。浓度低于0.1mg/mL的标准溶液,临用前由较浓的标准溶液稀释。不宜存放太长时间。第七节配制溶液注意事项溶液应用纯水配制。有要求时做空白值检验。见光易分解的溶液要装于棕色瓶中,挥发性试剂瓶塞要严密,见空气易变质及放出腐蚀性气体的溶液也要盖紧,长期存放时要用蜡封住。浓碱液应用塑料瓶装,要用橡皮塞塞紧,不能用玻璃磨口塞。每瓶溶液必须有标签。溶液储存时可能的变质原因:1.玻璃被侵蚀,低于1mg/ml的离子溶液不能长期储存。2.试剂瓶密封不好,使溶液发生变化。3.见光分解、受微生物作用逐渐使浓度变低。4.某些配位滴定指示剂溶液放置时间较长后发生聚合和氧化反应等,不能敏锐指示终点,如铬黑T、二甲酚橙等。5.溶液组分的挥发,使浓度降低,导致实验出现异常。
配制硫酸、磷酸、硝酸、盐酸等溶液时,都应把酸倒入水中。(溶解时放热较多的试剂,不可在试剂瓶中配制)配制硫酸溶液时,应将浓硫酸分为小份慢慢倒入水中,边加边搅拌,必要时以冷水冷却烧杯外壁。有机溶剂配制溶液要多搅拌或在热水浴中温热溶液,不可直接加热。易燃溶剂远离明火。有毒溶剂在通风厨操作。要熟悉一些常用溶液的配制方法。不能用手接触腐蚀性及有剧毒的溶液。剧毒废液应作解毒处理,不可直接倒入下水道。第八节等物质的量规则及其应用一、等物质的量规则的含义等物质的量规则是按照化学反应的客观规律,利用物质的量及其导出量——摩尔质量、物质的量浓度的定义提出来的。对滴定分析来讲,一般只考虑反应物即A、B的计算。设A为待测物,B为标准物。则二、等物质的量规则在滴定分析中的应用根据定义,B的质量mB、摩尔质量MB、物质的量nB以及B的物质的量浓度cB和混合物的体积VB,它们之间有如下的关系:由以上关系可知,c、n和M与基本单元的选择有关,而m和V与基本单元的选择无关。根据等物质的量规则,可进行aA的浓度c(aA)计算、A的质量和质量分数的计算。三、基本单元的确定以实际反应的最小单元确定为基本单元,既符合化学反应的客观规律,又符合基本单元的定义,还照顾到以往的习惯。选择基本单元时,首先必须配平反应方程式,然后根据滴定剂与被测物的关系,确定基本单元,最后利用等物质量规则计算被测物含量。第六章定量分析中的误差
第一节准确度与精密度一、真实值、平均值与中位数物质中各组分的实际含量称为真实值,它是客观存在的,但不可能准确地知道。
(一)真值:
在某一时刻、某一位置或状态下,某量的效应体现出的客观值或实际值称为真值。
真值包括:
理论真值:如三角形内角之和等于180°。
约定真值:由国际单位制所定义的真值。如1min=60s,1m=100cm等。国际计量大会将国际单位分为基本单位、辅助单位和导出单位。
相对真值:高一级标准器的误差为低一级标准器误差的1/5(或1/3~1/20)时,则认为高一级标准器为低一级标准器的相对真值。二、平均值总体和样本:随机变量x的全体为总体,总体中随机抽出的一组数据为样本。平均值:代表一组变量的平均水平或集中趋势,常用算术平均数表示。日常分析工作中,总是对某试样平行测定数次,取其算术平均值作为分析结果,若以x1,x2,…,xn代表各次的测定值,n代表平行测定的次数,代表样本平均值,则…样本平均值不是真实值,只能说是真实值的最佳估计.只有在消除系统误差之后并且测定次数趋于无穷大时,所得总体平均值(μ)才能代表真实值。在实际工作中,人们把“标准物质”作为参考标准,用来校准测量仪器、评价测量方法等。它给出的标准值是最接近真实值的。三、中位数一组测量数据按大小顺序排列,中间一个数据即为中位数xM。当测定次数为偶数时,中位数为中间相邻两个数据的平均值。它的优点是能简便地说明一组测量数据的结果,不受两端具有过大的数据的影响。缺点是不能充分利用数据。二、准确度与误差准确度是指测定值与真实值之间相符合的程度。准确度的高低常以误差的大小来衡量。误差有两种表示方法——绝对误差和相对误差:绝对误差(E)=测定值(x)-真实值(T)由于测定值可能大于真实值,也可能小于真实值,所以,绝对误差和相对误差都有正、负之分。用相对误差来衡量测定的准确度更具有实际意义。但有时为了说明一些仪器测量的准确度,用绝对误差更清楚。例如分析天平的称量误差是±0.0002g,常量滴定管的读数误差是±0.01mL等等。这些都是用绝对误差来说明的。1.绝对偏差:3.标准偏差:4.相对标准偏差(变异系数)5.极差:最大值-最小值精密度与偏差
精密度是指在相同条件下n次重复测定结果彼此相符合的程度。精密度的大小用偏差表示。2.相对偏差:6、算术平均偏差算术平均偏差是指单次测定值与平均值的偏差(取绝对值)之和,除以测定次数。即算术平均偏差和相对平均偏差无正负。7、公差公差也称允差,是指某分析方法所允许的平行测定间的绝对偏差,公差的数值经过数理统计方法处理而确定的,是生产实践中用以判断分析结果是否合格的依据。若2次平行测定的数值之差在规定允差绝对值的2倍以内,认为有效。否则称为“超差”,就应重做。四、准确度与精密度的关系准确度和精密度是两个不同的概念,它们相互之间有一定的关系。欲使准确度高,首先必须要求精密度也要高。但精密度高并不说明其准确度也高,因为可能在测定中存在系统误差,可以说精密度是保证准确度的先决条件。第二节误差来源与消除方法无论分析者如何努力,样品分析所测得的数据也不可能和真实值完全一致。即:误差是客观存在的。如果我们掌握了产生误差的基本规律,就可以将误差减小到允许的范围。根据误差产生的原因和性质,我们将误差分为系统误差和偶然误差两大类。一、系统误差由于某种确定原因引起测定结果偏高或偏低。系统误差又称可测误差。它是由分析操作过程中的某些经常原因造成的。在重复测定时,它会重复表现出来,对分析结果的影响比较固定。即:具有“单向性”、“重现性”系统误差产生的原因如下:仪器误差仪器本身精度不够所造成的。如使用未经过校正的容量瓶、移液管和砝码等。方法误差由分析方法本身造成的。如反应进行的不完全,化学计量点和滴定终点不相符,条件没有控制好和发生副反应等,都会引起系统的测定误差。试剂误差蒸馏水含有杂质或试剂不纯所引起的。操作误差分析者对操作不熟练,观察不敏锐和固有的习惯所致。如对滴定终点颜色的判断误差,对仪器刻度标线读数不准确等。二、偶然误差1、偶然误差的规律由很多不可避免且无法控制的偶然因素引起。偶然误差又称随机误差,是指测定值受各种因素的随机变动而引起的误差。例如,测量时的环境温度、湿度和气压的微小波动,仪器性能的微小变化等,都会使分析结果在一定范围内波动。其大小和方向都是不固定的。无法测量,也不可能校正,又称不可测误差,它是客观存在的,是不可避免的。在消除系统误差之后,在同样条件下,进行反复多次测定,发现偶然误差遵从正态分布(即高斯分布)规律。即:时正时负、时大时小;不具“单向性”和“重现性”。分布服从统计学规律(正态分布)图1正态分布图图2偏态分布图正态分布68.26%的数据在区间之中①绝对值相等的正误差和负误差出现的概率相同,呈对称性。②绝对值小的误差出现的概率大,绝对值大的误差出现的概率小。特大的误差出现的概率接近零。亦即误差有一定的实际极限。2、偶然误差的区间概率只进行少数几次测定,一旦出现大误差,不是由偶然误差引起的,应该将这个数据弃去。为了减少偶然误差,应该重复多做几次平行实验并取其平均值。这样可使正负偶然误差相互抵消。在消除了系统误差的条件下,平均值就可能接近真实值。三、过失误差:这种误差是由于操作不正确,粗心大意而造成的。例如加错试剂,读错砝码,溶液溅失等,皆可引起较大的误差。有较大误差的数值在找出原因后应弃去不用。绝不允许把过失误差当做偶然误差。只要工作认真,操作正确,过失误差是完全可以避免的。区间落在区间内的概率/%μ+1.000σ68.26μ+1.645σ90.00μ+1.960σ95.00μ+2.000σ95.44μ+2.576σ99.00μ+3.000σ99.73297表1
正态分布总体的样本落在下列区间内的概率四、随机不确定度准确度和精密度只是对测量结果的定性描述。不确定度才是对测量结果的定量描述。由于测量误差的存在,对被测量值不能肯定的程度称为不确定度。(对随机误差来说不可能完全消除,所以总是存在随机不确定度.)五、提高分析结果准确度的方法1、选择合适的分析方法化学分析法对高含量组分的测定,能获得准确和较满意的结果。仪器分析法,虽然误差较大,但是由于灵敏度高,可以测出低含量组分。选择分析方法时,主要根据组分含量及对准确度的要求,在可能的条件下选择最佳的分析方法。2、增加平行测定的次数在一般的分析测定中,测定次数为3~5次,如果没有意外误差发生,基本上可以得到比较准确的分析结果。3、减小测量误差尽管天平和滴定管校正过,但仍会引入一定的误差。如使用分析天平称取一份试样,就会引入±0.0002g的绝对误差,使用滴定管完成一次滴定,会引入±0.02mL的绝对误差。为了使测量的相对误差小于0.1%,则试样的最低称样量应为
滴定剂的最少消耗体积为
4、消除测定中的系统误差
(1)空白试验由试剂和器皿引入的杂质所造成的系统误差,可作空白试验来加以校正。空白试验是指在不加试样的情况下,按试样分析规程在同样的操作条件下进行的测定。(2)校正仪器分析测定中,具有准确体积和质量的仪器,都应进行校正,以消除系统误差。因为这些测量数据都是参加分析结果计算的。(3)对照试验
常用的对照试验有3种:①对组成相近的准确含量的标准样品进行测定。则试样中被测组分含量的计算为:被测试样组分含量=测得含量×校正系数②用标准方法与所选用的方法测定同一试样,若测定结果符合公差要求,说明所选方法可靠。③用加标回收率的方法检验,即取2等份试样,在一份中加入待测组分的纯物质进行测定,计算纯物质的回收率,以检验分析方法的可靠性。第三节有效数字及运算规则一、有效数字所谓有效数字,就是实际能测得的数字。有效数字保留的位数,应根据标准中的要求、分析方法与仪器的准确度来决定,一般使测得的数值中只有最后一位是可疑的。即有效数字不仅表明数量的大小,而且也反映测量的准确度。二、有效数字中“0”的意义一是作为数字定位,二是有效数字。测量结果所记录的数字,应与所用仪器测量的准确度相适应。三、数据修约规则:GB8170-2008《数值修约规则与极限数值的表示和判定》,通常称为“四舍六入五成双”法则。即:“四舍六入五考虑”在分析过程中,有效数字的位数常取决于所用仪器的精度,如:滴定分析小数点后2位;万分之一天平小数点后4位;分光光度计小数点后3位;标准偏差通常保留2位有效数字。四、有效数字运算规则1、加减法
以小数点后位数最少的为准,即以绝对误差最大的为准。2、乘除法以位数最少的数为准,即以相对误差最大的数为准。在运算中,确定有效数字位数时,当第一位有效数字≥8时,有效数字位数可以多计1位。有效数字的运算法,没有统一的规定,可以先修约,然后运算,也可以直接计算,然后修约到应保留的位数。其结果可能稍有差别,但影响不大。3、自然数在分析化学运算中,有时会遇到一些倍数或分数的关系,因为它们是非测量所得到的数,是自然数,其有效数字位数,可视为无限的。4、分析结果报出的位数有效数字的修约与运算规则项目有效数字保留的位数项项目有效数字保留的位数数字修约四舍六入,五后非零入,五后零留双
自然数无限多位加减法以小数点后位数最少的数据为准误差1位最多2位乘除法以有效数字位数最少的数据为准分析结果≥10%4位首位数字≥8多计1位分析结果1%~10%之间3位对数与小数部分的位数相同分析结果≤1%
2位四、直线相关和回归
(一)相关和直线回归方程变量之间的关系有两种主要类型:1、确定性关系:如欧姆定律:V=IR2、相关关系:既有关系,又无确定关系。它们之间的关系式叫回归方程。Y=a+bx;a,b为常数。(a为截距,b为斜率)相关分析:讨论回归方程可靠程度(二)各参数的计算例:监测分析中标准曲线的回归(三)相关关系的物理意义1.当r=±1时,表示X与Y之间存在着线性函数关系,实验误差为零。r为正值表示X与Y之间为正相关,即斜率为正值。r为负值表示X与Y之间为负相关,即斜率为负值。2.当r=0~1时,表示X与Y之间存在着不同程度的相关,r愈接近1X与Y之间线性关系愈好。3.当r=0时,表示X与Y之间完全不存在直线线性关系。具体应用时,当计算得出的r值大于相关系数临界值表中给定置信度和相应自由度下的临界值,表示所求的回归方程和配成的回归直线有实际意义。反之这条回归线无实际意义。2.相关系数及其显著性检验
相关系数:表示两个变量之间关系的性质和密切程度的指标,用γ表示,其取值在-1~1之间。第七章化学分析法基础
第一节概述一、分析化学的任务和作用1定义:分析化学是研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及其有关理论的一门科学,是化学学科的一个重要分支。2分析化学的任务
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