作者：马惠莉、刘杰 主编
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
分析化学综合教程(第二版)试读：
前言
本书第一版于2011年出版。作为高职高专分析化学课程教材，本书自出版以来一直受到各院校的欢迎。
随着我国高等职业教育改革的不断深化，高等职业教育教学的理念与技术也在与时俱进地快速发展着。与此同时，分析化学在其学科内涵的发展、分析方法与技术的创新和应用等方面也对高等职业院校的分析化学课程及教材的建设与改革提出更高和更新的要求。“理实一体、课岗融合”已然成为当前高等职业教育教学改革与发展中的核心要义。所以，有必要对《分析化学综合教程》（第一版）进行修订。
在第一版的基础上，本次的修订内容主要有以下几个方面。（1）内容结构的修订
本次修订首先对原有的内容结构进行了调整：将第一版中原有的“基础知识”和“定量分析方法及应用”两部分，调整为三部分，即“基础知识”“化学分析方法及应用”和“仪器分析基础”。（2）内容方面的修订
① 实验技术部分：删除了电光分析天平的相关内容；增加了实验室安全相关知识的篇幅；将第一版中关于分析天平、移液管、容量瓶和滴定管的使用等陈述方式，分别修改为称量技术、移液技术、定容技术和滴定技术来加以介绍。
② 理论部分：酸碱滴定法中增加了“非水滴定”一节。将第一版中各滴定方法的标准滴定溶液内容，均在相应的各章中单列为一节。针对重要的知识点均增加了相应的例题，以便学习者更好地理解相关知识。
③ 实验实训部分：将第一版中的“实训任务”改为“实验实训”。在第一版的基础上，每个实验后面均增加了“思考题”部分。改变了第一版中多以建材产品作为分析样品的做法，增加了化工、环境、药品等样品的分析。沉淀滴定法中，删除了“佛尔哈德法测定氯离子含量”的实验内容。综合实训部分，删除了“石灰石”“黏土”样品的全分析部分，保留了“水泥熟料”“水样”的分析内容。
本书第二版由马惠莉（山西职业技术学院）、刘杰（内蒙古化工职业技术学院）主编，李彦岗（山西职业技术学院）、李俊英（山西省建筑材料质量监督检验中心）副主编。参加本次修订工作的还有姚文平（山西职业技术学院）、王朝霞（山西职业技术学院）、魏雅娟（河北建材职业技术学院）、杨秋菊（淄博职业学院）等。全书最终由马惠莉统一修改后定稿。
本书的修订稿由石建屏教授（绵阳职业技术学院）审稿。石教授在审稿过程中，不吝时间和精力为本书的修订提出了许多宝贵意见，编者在此致以真挚的谢意和敬意。
鉴于编者水平有限，书中难免存有疏漏与不足，敬请各位同行以及广大师生指正。编 者2019年3月第一版前言
本教材是国家骨干高职院校建设项目成果。
在高等职业教育快速发展的今天，项目课程或是任务引领型课程已然成为当前职业教育课程改革的基本取向。因此，本教材在内容编排上紧紧围绕国家高等职业教育发展的方向，同时立足行业发展的需要以及相关技术领域和岗位的任职要求，以任务驱动为导向，将相关理论知识与实训任务有机融合在一起，融“教、学、做”为一体，着力体现“项目教学、任务驱动；理实一体、课岗融合”的新型教学教改理念，以突出强化学生综合职业素质的培养与提升。
本教材在整体内容上分为两大部分，即基础知识和定量分析方法及应用。全书在实训任务的选择上，既考虑了实训内容的教学可操作性，同时注重真实工作情景的再现，做到由易到难、由简入繁、难繁有度。力求让学生在领到“任务”时对任务内容有真实感，在实训过程中有自信心，在实训结束时有成就感。而在知识体系的构建上，将相关理论知识和分析操作技术的学习围绕任务驱动展开，从而使学生在“学”与“用”、“知识”与“能力”之间形成良性跨越。伴随学习性工作任务的完成，使学生的综合职业能力得到全面提升。
本教材由马惠莉、马振珠（中国建筑材料检验认证中心）主编，李彦岗、刘杰副主编。其中第1、2章由马惠莉（山西职业技术学院）编写，第3、7章由王朝霞（山西职业技术学院）编写，第4、5章由魏雅娟（河北建材职业技术学院）编写，第6、12章由刘杰（内蒙古化工职业技术学院）编写，第8、9章由李彦岗（山西职业技术学院）编写，第10、11章由杨秋菊（淄博职业学院）编写。全书由马惠莉统稿，由晋卫军教授（北京师范大学化学学院，博士生导师）、魏琴教授（济南大学化学化工学院，国家级教学名师）审稿。两位教授在百忙之中不吝时间对本教材提出了许多宝贵的建设性意见，编者在此深表谢意与敬意。
此外，编者还要向本教材的责任编辑表示真诚的谢意，全书从立项到全部书稿的完成均渗透了她的许多心血。在本教材的编写过程中我们还得到了中国建筑材料检验认证中心的大力支持。同时，我们还得到黑龙江省环境监测中心站副站长宋南哲高级工程师、太原科技大学化工与生物工程学院高竹青副教授、山西省建筑材料质量监督检验测试中心申洪涛高级工程师、山西省建材行业管理办公室行管部副部长郑晋宜、太原市德龙超细粉科技有限公司化验室主任姚香香工程师、中国建筑材料检验认证中心赵小雨以及编者单位领导和同事的积极协助与支持。
总之，在本书付梓出版之际，编者向所有给予我们热诚关心、鼓励和帮助的人们表示衷心感谢！
本教材中所引用的图表、数据及相关论述的原著均列入书后的参考文献中，在此我们向原作者致以真挚的敬意与谢意。
鉴于编者学识水平的局限，书中难免存有疏漏与不足。在此恳请各位同行、学者和专家以及广大师生赐教、指正，以便我们今后更进一步修订完善，编者不胜感激。编 者2011年05月第一部分 基础知识
第1章 绪论
第2章 定量分析概述
第3章 定量分析操作技术第1章 绪论
1.1 分析化学的学科定义及社会责任
1.2 分析方法分类
1.3 分析化学的发展历程及发展趋势1.1 分析化学的学科定义及社会责任1.1.1 分析化学的学科定义
在自然科学领域，分析化学恐怕是最近几十年内经历了最大拓展的一门学科。分析化学的学科内涵，随着分析化学学科自身的发展而发展，其学科定义与研究内容，也随着分析化学学科的发展而变化。因此，分析化学的学科定义是一个发展、变化着的动态概念！
早在20世纪50年代，人们对分析化学的定义为：它是研究物质的组成的测定方法和有关原理的一门科学。到了90年代，分析化学的定义演变为：它是人们获得物质化学组成和结构信息的科学。现在，随着科学技术的飞速发展，分析化学被定义为：“它是发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得物质在特定时间和空间有关组成和性质信息的一门科学。”由此不难理解分析化学是一门融合了多学科研究成果的综合性科学。
分析化学的全部内容就是吸取当代科学技术的最新成就（包括化学、物理学、数学、电子学、计算机科学、生物学等学科的最新成就），利用物质的一切可以利用的性质，建立表征测量的新方法和新技术，最大限度地在特定的时间与空间点或期间内获取物质的信息。其特点表现在它不是直接提供和合成新型的材料和化合物，而是提供与这些新材料、新化合物的化学成分和结构相关的信息，研究获取这些信息的最优方法和策略。因此，分析化学又是信息科学的组成部分。1.1.2 分析化学的社会责任
分析化学是一门以解决实际问题为目标的科学，实用性强。在社会发展中分析化学具有重要作用。它不仅给各个科学领域（如航天、材料、能源）和生产部门提供新的检测方法（如工艺过程质量控制、产品的质量检查及商品检验等），直接为国民经济、国防建设、国家安全（如反恐）及社会生活的众多领域（如医疗卫生、环境保护及食品药品安全）服务，而且影响着社会财富的创造、人类生存（如环境生态）和政策决策（如资源、能源开发）等重大社会问题的解决。
化学是一门承上启下的中心科学，也是一门社会迫切需要的中心科学。人们常常将分析化学称为生产、科研的“眼睛”，并把分析化学水平的高低作为衡量一个国家在化学学科研究方面能力强弱的重要标志之一。随着科学技术的进步与社会经济的快速发展，分析化学比以往任何时候都有着更大的责任以推动我们社会将来的发展。1.2 分析方法分类
根据不同的角度和要求，分析方法可以有不同的分类方法。1.2.1 根据分析的目的与任务分类
① 定性分析 其任务是鉴定物质由哪些元素、原子团、官能团或化合物组成。
② 定量分析 其任务是测定物质中有关组分的含量。
③ 结构分析 其任务是测定化合物分子结构、晶体结构和物质的存在形态。1.2.2 根据分析对象的化学属性分类
① 无机分析 分析对象是无机物。
② 有机分析 分析对象是有机物。1.2.3 根据分析方法所依据的测定原理分类
① 化学分析 又称为经典分析法或湿法分析，是以物质所发生的化学反应为基础的分析方法，主要有滴定分析法和称量分析法。一般来说，该法适于常量组分的测定。
② 仪器分析 又称为现代分析法或干法分析，以物质的物理或物理化学性质为基础的分析方法。这类分析方法都需要较特殊的仪器，故被称为“仪器分析法”。该法适于微量及痕量组分的测定。1.2.4 根据分析时所需的试样量或待测组分在试样中的相对含量分类1.2.5 根据生产和分析的需要分类
① 例行分析 指一般化验室对日常生产中的原材料和产品所进行的分析，又叫“常规分析”。
② 快速分析 主要为控制生产过程提供信息，如炼钢厂的炉前分析，要求在尽量短的时间内报出分析结果，以便控制生产过程，这种分析要求速度快，准确度程度达到一定要求即可。
③ 仲裁分析 因为不同的单位对同一试样分析得出不同的测定结果，并由此发生争议时，要求权威机构用公认的标准方法进行准确的分析，以裁定原分析结果的准确性。显然，在仲裁分析中，对分析方法和分析结果要求有较高的准确度。
以上分类不是很严格，只是大致的分类。它可以使我们对于分析化学有个全面的了解，为选择分析方法提供参考。
此外，还有根据分析的需要或要求而特殊命名的方法，如在线分析、无损分析、表面分析、微区分析等；也有以应用领域来命名的方法，如环境分析、食品分析、药物分析、临床分析、材料分析等。
总之，无论分析化学使用化学的、物理学的、生物学的或其他学科的原理与方法，其研究对象始终是物质的化学成分与结构，都是为了完成相关的化学定性、定量及结构分析。1.3 分析化学的发展历程及发展趋势
在科学的发展史上，分析化学是最早发展起来的化学分支学科，在早期化学的发展中一直处于前沿和领先的地位，因此，有人称“分析化学是现代化学之母 ”。
创新是科学技术和社会发展的需要，任何学科的发展都与社会的发展和其他科学技术领域的发展密不可分。社会生产力（包括：工、农业生产，能源、环保、医疗卫生、抗灾减灾等领域）的发展、经济实力的增强以及新兴科学技术的发展，对分析化学提出了一系列难题，同时也为分析化学的发展提供了经济基础、理论基础和技术基础，使分析化学的发展有了可能，从而大大推动分析化学的发展和变革。
因此，一个时期分析化学的发展能达到什么水平，要看当时的社会和科学技术发展向分析化学提出了什么问题，又为解决这些问题提供了什么条件。学科的相互渗透和相互促进是分析化学发展的基本规律。同时，分析化学的发展又将作用于科学技术和社会生产的进步。
分析化学的学科发展经历了三次巨大的变革。第一次变革发生于20世纪初期。物理化学溶液平衡理论（特别是“四大平衡”理论）的发展，为分析化学提供了理论基础，使分析化学由一门技术发展为一门科学，这一时期的分析化学对当时化学发展的贡献是极其巨大的，其影响也是其他化学分支无法比拟的。并且这一时期的分析方法主要是化学分析，亦称“经典分析化学”。第二次变革发生在第二次世界大战前后直至20世纪60年代。这一时期物理学、电子学、半导体以及原子能工业的发展，促进了各种仪器分析方法的发展，分析化学从以溶液化学分析为主的经典分析化学发展到以仪器分析为主的现代分析化学。20世纪70年代以来，以计算机应用为主要标志的信息时代的到来，给科学技术带来了巨大的活力。分析化学由此进入第三次变革时期。在这一时期，现代仪器分析技术得到了长足的发展。
除了传统的工农业生产和经济部门提出的任务之外，许多边缘学科如环境科学、生命科学、材料科学、能源科学等都向分析化学提出大量且更为复杂的课题，而且要求也更高。分析化学也因此广泛吸取当代科学技术的最新成就，成长为一门建立在化学、物理学、数学、计算机科学、精密仪器制造学等多门学科基础之上的综合性的边缘学科—分析科学，成为当代最富活力的学科之一，许多学科的理论和实际问题的解决越来越需要分析化学的参与。其显著特征表现为：灵敏度高（达分子级、原子级水平），选择性高（复杂体系），快速，自动，简便，经济，分析仪器自动化、数字化和计算机化，并向智能化、信息化纵深发展。分析化学的地位已上升到前所未有的高度。
如今，现代分析化学已进入分析科学时代。其内涵早已不再限于元素的定性和定量分析，而是包括一级结构序列的分析，高级结构的测定，形貌分析，手性分析，构型、构象分析，单原子和单分子分析，物质的成像等等。
未来分析化学的发展趋势必将呈现更加显著的信息化、智能化、微流控芯片化、在线化、实时化、原位化、仿生化、高灵敏化、高选择性化、高通量化、无损化等特点。此外，还有各种联用技术和各种批量操作技术，如分析和分离联用，分析、分离和合成联用，组合化学等。
总而言之，现代分析化学已成为科学技术和经济发展的重要基础，也是衡量一个国家科学技术发展水平的主要标志之一。从单纯的数据提供者到实际问题的解决者，现代分析化学已发展成为工业过程控制、生态过程控制和生命过程控制的重要组成部分。分析化学有可能成为一门为人类提供更安全的未来的关键科学。第2章 定量分析概述
2.1 定量分析的一般过程
2.2 定量分析中的误差
2.3 有效数字及其运算规则
2.4 分析结果的数据处理
2.5 定量分析结果的表示方法
2.6 分析质量的控制与保证学习目标知识目标● 了解定量分析的一般过程。● 掌握定量分析中准确度与误差、精密度与偏差的关
系。● 掌握各种误差与偏差的计算方法。● 掌握系统误差与随机误差的特点、来源及其减免方
法。● 掌握有效数字的概念及其运算规则。● 理解置信区间的概念并掌握可疑值的取舍方法。● 掌握分析结果的表示方法。能力目标● 能正确计算分析结果的误差与偏差。● 能够正确判断分析定量过程中产生的误差性质并能
采取适当方法消除误差。● 能正确计算分析结果的置信区间并正确判断和取舍
测量数据中的可疑值。● 会正确记录测量数据、正确计算和保留分析结果的
有效数字，并正确表达分析结果。2.1 定量分析的一般过程
定量分析的任务是测定物质中待测组分的含量。由于所测试样的组成不同，有的组分多、组成复杂，有的组分少、组成简单；有的形态简单，有的形态复杂。因此即使测定同一待测组分，对于不同的试样所采取的分析方法及具体步骤也会有所不同。
对于定量分析而言，所有的分析方法都是一个连续过程，一个定量分析过程一般可分为以下几个步骤：
下面将就试样的采取与制备、样品的分析测定以及数据的分析处理与结果报告等进行讨论与介绍。2.1.1 试样的采取与制备
分析化学研究的对象千差万别，种类繁多（固体、液体和气体，金属、矿石、土壤、食品、医药、血、尿、毛发等）；分析对象的数量可以惊人的巨大，如上万吨的矿石、煤、石油，也可以十分稀少，如古代文物（古画上的颜料）、体液等。
做定量化学分析时，一般称取的试样量为几克或零点几克。也就是说，在分析测试中，不可能将“整体”拿来做分析测定，也不能任意抽取一部分来做分析。这就要求相关的分析测试结果能够充分代表整批物料的平均组成，所采取的实验室样品必须具备较好的代表性。否则，无论分析工作者在测试中做得多么认真和规范，其所得结果仍然是毫无意义的，甚至可能导致错误结论，从而给实际工作造成严重混乱。
因此，在分析测试前须慎重审查试样来源，正确采取实验室样品极为重要！换句话说，采样比分析操作本身更重要。（1）实验室样品的采取
样品是从大量物质中选取的一部分物质。确切地说它是采用一定的科学方法从整体抽出可代表整体平均组成状况的少量物料。这一操作过程称为“取样”。样品的组成和整体物料的平均组成相符合的程度，称为“代表性”。符合程度越大，代表性就越好。
由于总体物质的不均匀性，用样品的测定结果推断总体必然引入误差，该误差称为“取样误差”。取样误差可分为随机误差和系统误差。增加取样次数，加大取样量，可以减少取样的随机误差。而取样的系统误差只有通过严格的取样质量保证工作方可避免或消除。
① 均匀样品的采取 对于金属样品、水样、液态/气态样品，以及一些组成较均匀的化工产品等，取样比较简单，任意取其一部分或稍加搅匀后取其中一部分即成为具有代表性的试样。但即便如此，也还应根据试样的性质，力求避免可能产生不均匀性的一些因素。例如，玻璃成品的取样，可在玻璃切边处随机取20mm×60mm长条3～4条（约50～100kg），洗净、烘干。在喷灯上灼烧，投入冷水中炸成碎粒，再洗净、烘干，作为实验室样品。
② 不均匀样品的采取 矿石、煤炭、土壤等一些颗粒大小不一、成分混杂不齐、组分不均匀的试样，选取具有代表性的均匀试样是一项较为复杂的操作。为了使采取的试样具有代表性，必须按照一定的程序，自物料的各个部位，取出一定数量大小不同的颗粒。取出的份数越多，则试样的组成与所分析物料的平均组成越接近。
例如，矿山原料的取样一般采用刻槽、钻孔或沿矿山开采面分格取样等方法。已进厂的成批原材料（如石灰石、白云石、长石、菱镁石、煤、沙子等），如果在运输过程中没有取样，进厂后可在分批存放的料堆上取样。
水泥生产过程中生料和水泥都是粉料物料，而且是连续生产、连续输送。一般都是取一定时间间隔的平均样（如每小时、每班、每天等），可采用人工定时取样或自动连续取样两种方法。一般水泥厂的熟料样仍是人工采取。对于出厂水泥可取连续样，也可按编号在每个编号的水泥成品堆上20个以上不同部位取等量样品，总数不少于10kg，混合后作为实验室样品。
陶瓷生产过程中，在取注浆泥和釉料浆样品时，取样前要充分搅拌均匀，然后按上中下左右前后7个不同位置各取1～2份，混合。塑性泥料取样应在练泥机挤出来的泥条上进行。
在任何分析过程中，取样是最为关键的步骤。取样的关键是要有代表性！在取样过程中，应严格控制样品的必要量。样品的多少取决于所要求的精密度、材料的不均匀性和颗粒的大小等。
平均试样采取量可通过采样公式计算获得。2 m = Kd（2.1）
式中，m为采取平均试样的最低质量，kg；d为试样中最大颗粒的直径，mm；K是经验常数，根据物料的均匀程度和易碎程度等而定，通常K值取0.05～1.0。
由式（2.1）可知，试样的最大颗粒越小，最低质量也越小。
例2.1 在采取矿石的平均样品时，若此矿石最大颗粒的直径为20mm，矿石的K值为0.06，则应采取的样品最低质量是多少？
解：根据式（2.1）计算得：2m = 0.06 × 20 = 24（kg）
计算结果表明，采取的最低质量为24kg，这样取得的试样，组成很不均匀，数量又太多，不适于供分析直接使用。若将上述样品最大颗粒破碎至4mm，则：2m = 0.06 × 4 = 0.96≈1（kg）
此时，试样的最低质量可减至1kg，因此，采样后必须通过多次破碎、混合、缩分试样量进而制备成适于作分析用的试样。
事实上，取样理论的通用处理不可能很完美，取样技术随待测组分及其物理性质的不同而不同。一般地，各行业及相关技术部门对各类物料的取样方法都有明确的规定，这些取样方法是经过广泛、详尽❶地试验而得到的，其规定明确具体。
需指出的是：取样中必须小心谨慎，必要时需采取适当的安全措施，要保证取样设备和储存容器不污染样品。样品的标签上应清楚标明相关信息，如样品的来源、取样日期与时间以及待测组分等。（2）试样的制备
对于固体试样，初步取得的样品经过多次破碎、过筛、混匀以及缩分，即制成符合分析用的试样。这一过程称为试样的制备。
① 破碎 将原始试样破碎并研磨成精细粉末是处理固体试样的首要步骤。破碎包括粗碎、中碎、细碎和粉磨四个环节。
注意：在破碎过程中要防止试样组成的改变。
② 过筛 在样品破碎过程中，每次碎后都要过筛，未通过筛孔的粗粒物料应再次破碎，直到样品全部通过指定的筛子为止。
注意：不能强制过筛或丢弃筛余。总试样筛分时不应产生灰尘。
③ 混匀 混合样品的方法一般有锥堆法和掀角法。锥堆法适用于大量物料，掀角法则适用于少量细碎物料。
④ 缩分 缩分是以科学的方法逐渐缩小样品的数量，且不致破坏样品的代表性的过程。缩分是整个样品制备过程中非常重要的一个环节，应严格按照规定方法进行。
常用的缩分方法有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。图2.1～图2.3分别为锥形四分法、正方形挖取法和格槽式分样器法原理示意图。图2.1 锥形四分法原理示意图图2.2 正方形挖取法原理示意图图2.3 格槽式分样器法原理示意图1—加料斗；2—进料口；3—格槽；4—收集槽
在称取分析试样前要根据试样的大致组成和性质在不同温度下进行烘干处理，以除去湿存水而不改变其组成和形态，处理好的试样应保存在干燥器中待称量。
液体或气体样品，便于均匀，初始所采取的样品数量可以较少，其缩分手续也比较简单。
样品制备的基本要求：
● 样品溶于合适的溶剂（对于测定液体样品的分析方法）。
● 基底干扰被除掉或者大部分被除掉。
● 最终待测的样品溶液的浓度范围适合所选定的分析方法。
● 方法符合环保要求。
● 方法容易自动化。
具体采样和缩分的方法，则根据分析对象的性质、形态、均匀程度和分析测定目的要求的不同而有所差异。如地质矿样、食品、生物试样等，取样和制样的方法是不相同的。（查阅：各种物质分析的专著以及相关的分析化验手册及规程）（3）试样的分解
试样的分解是定量分析工作的重要步骤之一。它不仅直接关系到待测组分是否转变为适合的测定形态，也关系到以后的分离和测定。在定量分析测定中，除了干法分析（如光谱分析、差热分析等）外，通常都是用湿法分析，也就是说在溶液中对被测组分进行测定。
对可溶性试样进行溶解，对难溶性试样要进行分解，使在试样中以各种形态存在的被测组分都转入溶液并成为某一可测定的状态。
在供分析用的样品中，称取进行测定时所需的样品的操作叫作“称样”。此时称得的样品通称“试样”。每次称取试样的多少，应根据待测组分在样品中的大致含量、测定方法可能达到的准确程度、量取试样所用仪器的精确程度以及分析测定的目的和要求来确定。试样经溶解或分解后所得的溶液称为“试液”（亦称“待测液”）。
在溶解或分解试样时，应根据试样的化学性质采用适当的处理方法。对无机物的试样分解常采用湿法（酸溶或碱溶）及熔融法（酸性物质熔融或烧结）。对有机物或生物样品则常需进行湿法或干法分解（亦称“消化”）。
在分解试样时总希望尽量少引入盐类，以免给测定带来困难和误差，因此，分解试样尽量采用湿法，即溶解法。在湿法中选择溶剂的原则是：能溶于水的先用水溶解，不溶于水的酸性物质用碱性溶剂，碱性物质用酸性溶剂；还原性物质用氧化性溶剂，氧化性物质用还原性溶剂。
试样分解的要求：
● 溶解或分解应完全，使被测组分全部转入溶液。
● 在溶解或分解过程中，被测组分不能损失。
● 不能从外部混进预测定组分，并尽可能避免引进干扰物质。
除了在常温和加热溶解外，近来微波溶解技术的应用也日渐受到关注。微波溶样最具创新之处之一是其简易性，相对于传统的火焰、电炉和熔炉溶样技术，它能实现自动化。
对液体或气体样品则可不经上述处理，直接量取一定质量或体积进行测定。
总之，分解试样时要根据试样的性质、分析项目的要求和上述原则，选择一种合适的分解方法。（4）干扰组分的消除与分离
分析的对象常常是比较复杂的，除待测组分外还含有多种其他组分，尤其在矿物、天然产物中，伴生元素多，并且性质还很相近。这些无疑给分析测定带来了干扰问题。因此，在测定之前要将干扰除去或采取措施将干扰组分转变为不干扰的形式。在解决这个问题时，首先应尽量选择使共存组分对测定结果不发生影响的方法，即选择性好的方法；或创造适宜条件提高测定方法的选择性，达到无须做处理便排除干扰的目的。
干扰是指在分析测试过程中，由于非故意原因导致测定结果失真的现象（有意造成的失真称为过失！）。干扰主要是由样品中与待测组分性质相似的共存物引起的，或者是某种外因给出与待测组分相同的信号响应，从而产生错误的结果。
干扰是产生分析误差的主要来源。消除干扰是一门艺术，也是分析测试最耗时费力的一个环节。消除干扰的主要方法有掩蔽、分离和富集。
① 掩蔽 在消除干扰的方法中，目前最普遍的是采用掩蔽的方法，这种方法在操作上简便、易行且有效。其基本原理是采用加入一种被称为掩蔽剂的试剂，使其只与干扰组分发生化学反应，致使共存干扰组分转化成另一种形式，从而消除干扰。这种处理称为“掩蔽”（掩蔽原理将在第6章6.3.4节中系统介绍）。
② 分离 在既没有选择性好的方法又无合适的掩蔽方法时，则必须进行“分离”处理以排除干扰。分离的最基本要求是被测组分的损失可忽略不计。干扰组分分离得越彻底越好！
常用的分离方法有沉淀分离、萃取分离、离子交换分离等。但是，分离操作比较麻烦，并且在分离过程中被测组分总会有一定程度的损失，因此，寻找其他消除干扰的方法很重要。
③ 富集 在痕量分析中，往往测定的组分浓度很低，不能直接测定，也可应用分离的手段将被测组分浓集起来，这种处理称为“富集”，借以提高试样中分析组分的含量而达到可直接测定的目的。2.1.2 样品的分析测定
被测组分的分析测定过程是化学、定量分析、仪器分析等基础知识与技术的综合运用！
一个理想的测定方法应该是线性范围宽、灵敏度高、检出限低、精密度佳、准确度高以及操作简便。但在实际中往往很难同时满足这些要求，所以需要综合考虑各个指标，对选择的各方法进行综合分析。
分析方法的选择原则：
● 测定的目的要求：包括需要测定的组分、准确度及完成测定的时间等。
● 被测组分的含量范围：常量组分多采用化学分析法，微量组分多采用仪器分析法。
● 被测组分的性质：了解待测组分的性质有助于测定方法的选择。
● 共存组分的影响：必须考虑共存组分对测定的影响。
● 实验室条件：要考虑实验室现有仪器、试剂以及环境等是否符合测定要求。
分析方法与实验技术是定量分析的中心环节，也是本课程的主要学习内容。本书将对各种定量分析方法的基本原理与应用及其相关的实验技术进行讨论。2.1.3 数据的分析处理与结果报告
分析结果通常用被测组分的含量表示，使用较为普遍的是质量分数（w）。这些结果通过实验数据都可以计算出来。需要指出的是，对样品的无数多次的测定结果的平均值才应是真实的准确值，但这在实际测定中是做不到的。只能以有限次测定的结果的平均值，并加以应用统计处理的方法来估计测定结果与真值之间的接近程度，进而评价测定结果的可靠性。这些也是结果报告中应该包含的内容。
值得注意的是，目前的仪器分析都已计算机化，因此，分析的自动化要求分析人员已不能仅仅完成直接的检验测定或者只是简单的提供原始数据。正确使用有效的分析软件在定量分析中极其重要。2.2 定量分析中的误差
定量分析的核心是准确的量的概念！无论采用何种分析方法测定物质组分含量，都离不开测量某些物理量。如测量质量、体积、吸光度等。凡是测量就有误差存在。研究误差的目的是要对自己实验所得的数据进行处理，判断其最接近的值是多少，可靠性如何，正确处理实验数据，充分利用数据信息，以便得到最接近真实的最佳结果。
减小测量误差是定量分析工作的重要内容之一。2.2.1 误差的分类及减免❷
根据误差产生的原因及其性质的不同，误差可分为两大类：系统误差和随机误差。（1）系统误差
① 系统误差产生的原因 系统误差按照产生的原因，可以分为以下几类。
a．方法误差 由测定方法的不完善造成。如反应不完全、干扰成分的影响、指示剂选择不当等。
b．试剂误差 由试剂或蒸馏水造成。如纯度不够、带入待测组分或干扰组分等。
c．仪器误差 由测量仪器本身缺陷造成。如容量器皿刻度不准又未经校正、电子仪器“噪声”过大等。
d．操作误差 又称“主观误差”，是由操作人员主观或习惯上的原因造成的。如：称取试样时未注意防止试样吸湿；洗涤沉淀时洗涤过分或不充分；观察颜色偏深或偏浅；读取刻度值时，有时偏高或偏低；第二次读数总想与第一次读数重复等。
上述各因素中，方法误差有时不被人们察觉，带来的影响也比较大。因此，在选择方法时应特别注意。
② 系统误差的性质 系统误差是由某些固定的原因造成的，它具有重复性、单向性和可测性。
a．重复性 同一条件下，重复测定中重复地出现。
b．单向性 测定结果系统偏高或偏低。
c．可测性 误差大小基本不变，对测定结果的影响比较恒定。所以，系统误差也称为“可测误差”。
可见，系统误差总是以相同的大小和正负号重复出现，其大小可以测定出来，通过校正的方法就能将其消除。（2）随机误差
随机误差又称“偶然误差”，它是由一些无法控制的不确定的偶然因素所致。如测量时环境温度、湿度、气压以及污染的微小波动，分析人员对各份试样处理时的微小差别等。这类误差值时大时小，时正时负，难以找到具体的原因，更无法测量它的值。但从多次测量结果的误差来看，仍然符合一定的规律。
实际工作中，随机误差与系统误差并无明显的界限，当人们对误差产生的原因尚未认识时，往往把它当作随机误差对待。
随机误差要用数理统计的方法来处理。在统计学中，通常将随机变量x取值的全体称为“总体”，而从总体中随机抽取一组测量值x, 1x, x, …, x称为“样本”。当测定次数无限多时，则得到随机误差的23n正态分布曲线（见图2.4）。图2.4中横坐标表示随机误差的值，纵坐标表示误差出现的概率大小。正态分布曲线直观地表明了在同一总体的无限多次测量中，各种可能的测量值的分布情况。图2.4 随机误差的正态分布曲线
由正态分布曲线可以概括出随机误差分布的规律与特点：
① 对称性 大小相近的正误差和负误差出现的概率相等，误差分布曲线是对称的。
② 单峰性 小误差出现的概率大，大误差出现的概率小，很大误差出现的概率非常小。误差分布曲线只有一个峰值。
③ 有界性 误差有明显的集中趋势，即实际测量结果总是被限制在一定范围内波动。
由此可见，在消除系统误差的情况下，平行测定的次数越多，则测定值的算术平均值越接近真值，因而适当增加测定次数，取平均值表示结果，可以减少随机误差。
系统误差与随机误差的概念不同，在分析实践中除了极明显的情况外，常常难以判断和区别。任何分析结果总含有不确定度，它是系统不确定度和随机不确定度的综合结果。
表2.1所示为随机误差与系统误差的显著特征比较。表2.1 随机误差与系统误差的显著特征比较2.2.2 准确度与误差
理论上，试样中某一组分的含量必有一个客观存在的真实数值，❸即“真值”（µ）。在定量分析中常将以下的值当作真值来处理。
① 纯物质的理论值。
② 各国家标准机构以及相应的国际组织提供的标准物质（或标准参考物质）的证书上给出的数值。
③ 有经验的分析人员采用可靠的方法多次测量的结果的平均值，在确认消除了系统误差的前提下当作真值来处理。（1）准确度
准确度是指测量值与真值相符合的程度。这种相符合的程度通常采用“误差”来表示。误差的大小反映了测量准确度的高低。误差的绝对值越小，结果的准确度就越高；误差的绝对值越大，结果的准确度就越低。（2）误差
误差是指测定值（x）与真值（µ）之差。误差的大小，可用绝i对误差（E）和相对误差（E）表示。ar
① 绝对误差 （2.2）
② 相对误差 （2.3）
建立误差概念的意义在于：当已知误差时，测量值扣除误差即为真值，这样就可以对真值进行估算了。
绝对误差和相对误差都有正值和负值。正值表示分析结果偏高，负值表示分析结果偏低。
例2.2 已知分析天平的称量误差（绝对误差）为 ±0.0001g，那么对称量得到的质量为0.2163g的试样的真实质量可为：µ = x – E = 0.2163 ± 0.0001（g）ia
即试样质量的真值在0.2162～0.2164g。
例2.3 分析天平称量两物体的质量各为1.6380g 和0.1637g，假定两者的真实质量分别为1.6381g和0.1638g，则两者称量的绝对误差分别为：E = 1.6380 – 1.6381 = −0.0001（g）aE' = 0.1637 – 0.1638 = −0.0001（g）a
两者称量的相对误差分别为：
由此可见，绝对误差相等，相对误差并不一定相同，例2.3中第一个称量结果的相对误差为第二个称量结果相对误差的1/10。也就是说，同样的绝对误差，当被测定的量较大时，相对误差就比较小，测定的准确度就比较高。因此，用相对误差来表示各种情况下测定结果的准确度和正确性就更为确切些。但应注意，有时为了说明一些以前测定的准确度，用绝对误差更清楚。例如，分析天平称量的误差是±0.0001g，常量滴定管的读数误差是±0.01mL等，都是指绝对误差。
在实际测定中，因为误差是客观存在的，通常要在相同条件下对同一试样进行多次重复测定（即平行测定），获得一组数值不等的测定结果，试样的测定结果则用各次测定结果的平均值表示。此时，测定结果的绝对误差和相对误差分别用下式表示。 （2.4） （2.5）2.2.3 精密度与偏差
原始数据 是指采集到的未经整理的观测值。为了获得可靠的分析结果，一般总是在相同条件下对同一样品进行平行测定，然后取平均值。
平均值 是对数据组具有代表性的表达值。设一组平行测量值为：x, x, …, x。若用平均值表示，则：12n （2.6）
通常，平均值是一组平行测量值中出现可能性最大的值，因而是最可信赖和最有代表性的值，它代表了这组数据的平均水平和集中趋势，故人们常用平均值来表示分析结果。
中位数 一组平行测定的中心值亦可用中位数表示。将一组平行测定的数据按大小顺序排列，在最小值与最大值之间的中间位置上的数据称为“中位数”。当测定数据为奇数时，居中者为中位数；当测定数据为偶数时，则中间数据对的算术平均值即为中位数。
例如以下9个数据：
10.10，10.20，10.40，10.46，10.50，10.54，10.60，10.80，10.90
中位数10.50与平均值一致。
若在以上数据组中再增加一个数据12.80，即：
10.10，10.20，10.40，10.46，10.50，10.54，10.60，10.80，10.90，12.80
则中位数为，而平均值为10.73。
平均值10.73比数据组中相互靠近的三个数据10.46、10.50和10.54都大得多。可见用中位数10.52表示中心值更实际。这是因为在这个数据组中，12.80是“异常值”。在包含一个异常值的数据组中，使用中位数更有利，异常值对平均值和标准偏差影响很大，但不影响中位数。对于小的数据组用中位数比用平均值更好。
平均值虽然能够反映出一组平行测量数据的集中趋势，却不能反映出这组平行测量数据的分散程度，或者说不能反映出测量数据的精密度。（1）精密度
精密度是指一组平行测量值之间相互接近的程度。换句话说，精密度是指在确定条件下，测量值在中心值（即平均值）附近的分散程度。
精密度的高低还常用重复性和再现性表示。
① 重现性（r） 一段短时间间隔，同一操作者，在相同条件下（仪器、实验室），采用相同试剂、相同方法获得一系列结果之间的一致程度。
② 再现性（R） 不同的操作者，在不同条件下（不同实验室、仪器、时间），采用相同试剂、相同方法获得的单个结果之间的一致程度。
可见，重复性和再现性是相似的概念，二者是对精密度的不同量度。只是涉及相同和不同的工作条件。对于给定的方法，重复性总是优于再现性。
精密度的大小常用偏差表示。偏差小，表示测定结果的重现性好，即每一测定值之间比较接近，精密度高。对n次有限测量数据，通常广泛使用以下术语来量度精密度。（2）偏差
偏差是指个别测定结果x与几次测定结果的平均值之间的差i别，用d表示。与误差相似，偏差也有绝对偏差d 和相对偏差d之ir分。
① 绝对偏差与相对偏差
a．绝对偏差 （2.7）
b．相对偏差 （2.8）
原始数据的离散即离中趋势可用以下几种方法表示。
② 平均偏差（）与相对平均偏差（）
a．平均偏差（） 是绝对偏差的平均值。 （2.9）
b．相对平均偏差 （2.10）
从式（2.7）～ 式（2.10）可以看出：平行测量数据相互越接近，平均偏差或相对平均偏差就越小，说明分析的精密度越高；平行测量数据越分散，平均偏差或相对平均偏差就越大，说明分析的精密度越低。
③ 标准偏差与相对标准偏差 由于在一系列测定值中，偏差小的总是占多数，这样按总测定次数来计算平均偏差会使所得的结果偏小，大偏差值将得不到充分的反映。因此在数理统计中，一般不采用平均偏差而广泛采用标准偏差（简称标准差）来衡量数据的精密度。标准偏差是表征数据变化性最有效的量。
a．标准偏差（s） 又称均方根偏差。 （2.11）
b．相对标准偏差（RSD，%） 亦称“变异系数”（CV）。 （2.12）
由式（2.11）和式（2.12）可知，由于在计算标准偏差时是把单次测量值的偏差d 先平方再加和起来的，因而s和CV能更灵敏地反映i出数据的分散程度。
④ 极差（R） 又称全距，是指在一组测量数据中，最大值（x）和最小值（x）之间的差：maxmin （2.13）
R值越大，表明平行测量值越分散。但由于极差没有充分利用所有平行测量数据，其对测量精密度的判断精确程度较差。
例2.4 比较同一试样的两组平行测量值的精密度
第一组：10.3，9.8，9.6，10.2，10.1，10.4，10.0，9.7，10.2，9.7
第二组：10.0，10.1，9.5，10.2，9.9，9.8，10.5，9.7，10.4，9.9
解：
若仅从平均偏差和相对平均偏差来看，两组数据的精密度似乎没有差别，但如果比较标准偏差或变异系数，即可看出s < s且 (CV) 121< (CV)，即第一组数据的精密度要比第二组更好些。可见，标准偏2差比平均偏差能更灵敏地反映测量数据的精密度。2.2.4 准确度与精密度的关系
准确度和精密度是确定一种分析方法质量的最重要的标准。通常首先是计算精密度，因为只有已知随机误差的大小，才能确定系统误差（影响准确度）。对一组平行测定结果的评价，要同时考察其准确度和精密度。
图2.5为甲、乙、丙、丁四个人分析同一试样中镁含量所得结果（假设其真值为27.40%）。
图2.5表明，甲的结果准确度和精密度都好，结果可靠。乙的结果精密度好，但准确度低；丙的结果准确度和精密度都低；丁的结果精密度很差，虽然其平均值接近真值，但纯属偶然，这是大的正负误差相互抵消的结果，因而丁的分析结果也是不可靠的。图2.5 四人分析结果比较（● 单次测量值；| 平均值）
由此可见，精密度高表示测定条件稳定，但仅仅是保证准确度高的必要条件；精密度低，说明测量结果不可靠，再考虑准确度就没有意义了。因此精密度是保证准确度的必要条件。在确认消除了系统误差的情况下，精密度的高低直接反映测定结果准确度的好坏。
综上所述：①高精密度是获得高准确度的前提或必要条件；②准确度高一定要求精密度高，但是精密度高却不一定准确度高；③消除系统误差后，精密度高，准确度也高。因此，如果一组测量数据的精密度很差，自然失去了衡量准确度的前提。
误差和偏差（准确度和精密度）是两个不同的概念。当有真值或标准值比较时，它们从两个侧面反映了分析结果的可靠性。对于含量未知的试样，仅以测定的精密度难以正确评价测定结果，因此常常同时测定一两个组成接近的标准试样检查标样测定值的精密度，并对照真值以确定其准确度，从而对试样分析结果的可靠性做出评价。2.2.5 提高分析结果准确度的方法
准确度在定量分析测定中十分重要，因此在实际分析工作中应设法提高分析结果的准确度，尽可能减少和消除误差。可采取以下措施：（1）选择适当的分析方法
试样中被测组分的含量情况各不相同，而各种分析方法又具有不同特点，因此必须根据被测组分相对含量的多少来选择合适的分析方法，以保证测定的准确度。一般来说，化学分析法准确度高，灵敏度低，适用于常量组分分析；仪器分析法灵敏度高，准确度低，适用于微量组分分析。例如：
① 对含铁量为20.00% 的标准样品进行铁含量分析（常量组分分析）。采用化学分析法测定相对误差为 ±0.1%，测得的铁含量范围为19.98%～20.02%；而采用仪器分析法测定，其相对误差约为 ±2%，测得的铁含量范围是19.6%～20.4%，准确度不满意。
② 对含铁量为0.0200% 的标准样品进行铁含量分析（微量组分分析）。采用化学分析法灵敏度低，无法检测；而采用仪器分析法测定相对误差约为 ±2%，测得的铁含量范围是0.0196%～0.0204%，准确度可以满足要求。（2）检验和消除系统误差
① 对照实验 对照实验用于检验和消除方法误差，其做法一般有三种。第一种是“标准品对照”，即用新的分析方法对标准试样进行测定，将测定结果与标准值相对照。第二种是“标准方法对照”，即用国家规定的标准方法或公认成熟可靠的方法与新方法分析同一试样，然后将两个测定结果加以对照。第三种是“加标回收试验”，其方法原理是：取等量试样两份，向其中一份加入已知量的待测组分，对两份试样进行平行测定，根据两份试样测定结果，计算加入待测组分的回收率，以判断测定过程是否存在系统误差；该方法在对试样组成情况不清楚时适用。如果对照实验表明存在方法误差，则应该进一步查清原因加以校正。
另外，有时为了检查分析人员之间的操作是否存在系统误差或科学道德等方面的问题，常将一部分试样甚至标准样重复安排给不同的分析人员或送请外单位进行分析，分别称之为“内检”和“外检”。对照试验是检查测定过程中有无系统误差的最有效方法。
② 空白实验 空白实验的作用在于检验和消除由试剂、蒸馏水和器皿等引入的杂质所造成的系统误差。 它是指采用去离子水代替试样的测定。其所加试剂和操作步骤与试样测定步骤完全相同。所得结果为空白值，从试样测定结果中扣除此空白值。
③ 校准仪器和量器 校准仪器是为了消除仪器误差。在对准确度要求较高的测定进行前，先对所使用的分析天平的砝码的质量，移液管、容量瓶和滴定管等计量仪器的体积等进行校正，在测定中采用❹校正值（C）。（3）控制测量的相对误差
任何测量仪器的测量精确度（简称精度）都是有限度的。因此在高精度测量中由此引起的误差是不可避免的。由测量精度的限制而引起的误差又称为测量的不确定性，属于随机误差，是不可避免的。
例如，滴定管读数误差，滴定管的最小刻度为0.1mL，要求测量精确到0.01mL，最后一位数字只能估计。最后一位的读数误差在正负一个单位之内，即不确定性为 ±0.01mL。在滴定过程中要获取一个体积值V（mL），需要两次读数相减。按最不利的情况考虑，两次滴定管的读数误差相叠加，则所获取的体积值的读数误差为 ±0.02mL。这个最大可能绝对误差的大小是固定的，是由滴定管本身的精度决定的，无法避免。可以设法控制体积值本身的大小而使由它引起的相对误差在所要求的 ±0.1% 之内。
由于
当相对误差E = ±0.1%，绝对误差E = ±0.02mL时，ra
可见，只要控制滴定时所消耗的滴定剂的总体积不小于20mL，就可以保证由滴定管读数的不确定性所造成的相对误差在 ±0.1% 之内。
同理，对于测量精度为万分之一分析天平的称量误差，其测量不确定性为 ±0.1mg。在称量过程中要获取一个质量值m（mg）需要两次称量值相减，按最不利的情况考虑，两次天平的称量误差相叠加，则所获取的质量值的称量误差为 ±0.2mg。这个绝对误差的大小也是
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