任务二 定量分析的一般步骤

分析化学

AnalyticalChemistry周华开封大学材料与化学工程学院第一节试样的采集1.概述2.固体试样的采集3.液体试样的采集4.气体试样的采集第二节试样的制备1.破碎2.过筛

3.混合4.缩分5.湿存水的处理第三节试样的分解第四节测定方法的选择第五节分析质量的保证和控制第二章定量分析的一般步骤分析对象采样制样溶样分离富集分析测试数据处理分析报告第一节试样的采集1.概述如何获取待测物质准确的“量”是分析化学的主要内容。

分析过程的第一步是试样的采集，即从大量待测对象中抽取具有代表性的少量样本。若试样采集方法不合理，所采集的试样不具有代表性，那么，无论测试方法多么准确，检测过程多么认真，分析结果也意义不大。使用正确的方法采集试样十分重要。1.样品采集的意义

2.有关采样的基本术语

(1)采样单元(samplingunit)

具有界限的一定数量物料（可以是有形也可以是无形）(2)份样(increment，子样)用采样器从一个采样单元中一次取得的一定量的物料(3)原始样品（primarysample，送检样)

合并所采集的所有份样所得的样品(4)实验室样品(laboratorysample)

为送往实验室供分析检验用的样品(5)参考样品（referencesample，备检样品）

与实验室样品同时制备的样品，是实验室样品的备份。(6)试样（testsample）

由实验室样品制备，用于分析检验的样品）3.采样的原则

(1)均匀的物料：可以在物料的任意部位进行采样(2)非均匀的物料：随机采样，对所得的样品分别进行测定。(3)采样过程中不应带进任何杂质，尽量避免引起物料的变化（如吸水、氧化等)4.采样的具体要求

(1)采样单元数的确定A、对于化工产品(一般均匀且袋装)，如总体物料的单元数小于500，则根据下表选取采样单元数。总体物料的单元数选取的最小单元数总体物料的单元数选取的最小单元数1～1011～4950～6465～8182～101102～125126～151152～181全部单元11121314151617182～216217～254255～296297～343344～394395～450451～51218192021222324

如总体物料的单元数大于500，则用下式计算采样单元数：即N为总体单元数B、如果固体物料的颗粒大小不均匀（如原料矿石），甚至相差较大，则需根据采样准确度的要求与物料的均匀度，确定子样数目。n=

对分析结果的准确度要求越高，即E越小，子样数目n就越大；物料均匀程度越差，σ越大，子样数目也越大；此外，若置信度高，相应统计量t值增大，子样数目也需增加。（2）采集样品的量

至少应满足三次重复测定的要求；如需留存备考样品,应满足备考样品的要求；如需对样品进行制样处理时，应满足加工处理的要求。对于不均匀的物料，可采用下列试样的采集量经验计算公式：Q≥Kd2

设最小采样量为Q，单位kg。

d为物料中最大颗粒的直径(mm)；K为反映物料特性的缩分系数，因物料种类和性质不同而异，由各行业部门根据经验拟定，通常在0.05～1。

物料的颗粒越大，则最低采样量品越多；样品越不均匀，最低采样量也越多。

因此，对块状物料，应在破碎后再采样。

例如：采集某矿石样品时，若此矿石的最大颗粒直径为20mm，k值为0.06kg/mm2

则采样量Q≥0.06kg/mm2×(20mm)2＝24kg

如果将上述矿石最大颗粒破碎至4mm

Q≥0.06kg/mm2×(4mm)2＝0.96kg≈1kg

(3)采样记录和采样报告

采样时应记录被采物料的状况和采样操作。如物料的名称、来源、编号、数量、包装情况、存放环境、采样部位、所采样品数和样品量、采样日期、采样者等。二、固体试样的采集事例1.确定采样单元后均匀袋装固体样品，如化肥，小麦等采样固体采样管沿对角线插入袋中，旋转180°抽出，所得物料即为一份子样。

2.从物料流中采样

所谓物料流是指输送带上传送的物料。在输送带物料流中采样时，大都是使用自动化的采样器，定时、定量连续采样。

3．运输工具中物料的采样

对于在火车、斗车等运输工具中的物料，可根据容积大小的不同，在车厢对角线上按照布点数目平均设点采样。

斜线3点采样法

(30t以下)

(40～50t)(50t以上)斜线4点采样法斜线5点采样法4.物料堆的采样

物料堆积呈现为物料堆的形式，这种情况最为常见，例如煤炭、谷物等。物料堆的质量从几克到成千上万吨不等，为了能在物料堆中采集有代表性的试样，首先应根据物料堆颗粒的大小及均匀程度，计算应采集的子样数目和最小采集物料的质量，然后根据相关标准布点采样。5.矿物样品：

选择底层出露比较完整、能基本反映地质体的主要地质特征、具有代表性的路线和区域。进行详细的岩性描述，系统第采集岩石、矿物标本；测量地质体的产状；在未变质和浅变质的地层中寻找和采集化石及其相关要求采集的分析测试样品。野外地质采样：标定观察路线和观察点的位置，观察、描述露头地质和地貌，编制采样平面图；按样品种类进行统一编号登记。6.土壤样品：

采取深度0-15cm或20cm的表土为试样。按3点式（水田出口，入口和中心点）或5点式（两条对角线交叉和对角线的其它4个等分点）取样。每点采1-2Kg，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分等步骤，取粒径小于0.5mm的样品作分析试样。7.沉积物用采泥器从表面往下每隔1米取一个试样，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分后取小于0.5mm的样品作分析试样。8.金属试样

不均匀样品经高温熔炼混匀；均匀的钢片任取；钢锭和铸铁钻取几个不同的点和不同深度取样，将钻屑置于冲击钵中捣碎混匀作分析试样。

9.食品试样

根据试样的种类、分析项目和采取的分析方法制定试样的处理步骤。☆可用“随机取样”和“缩分”，防止污染要求更严。☆除水分：预干燥，汗水试样干燥至恒重，计算水分。☆脱脂：对含脂肪高的样品，置于乙醚（100克样品约需500ml乙醚）中，静置过夜，除去乙醚层，风干、研磨成细而碎的分析试样。未加工的动植物食品的主要成分成分（%）糙米大豆人参猪肉牛乳水分蛋白质脂肪碳水化合物灰分15.57.42.373.51312.034.317.531.25.085.81.30.212.00.759.216.722.90.91.088.62.93.34.50.7某些元素在食品中的允许浓度元素容许浓度（μg/g）元素容许浓度（μg/g）AsHgSnCu1（水果）1（大米）15（饮料）30-150（食品，食品添加剂）CdPbSnZn1（大米）1（水果）150（饮料）30-150（食品，食品添加剂）10.生物试样血液、肌肉、粪便取部分即可三、液体试样液体试样一般比较均匀，取样单元数可以较少；

☆当物料量较大时,应从不同位置和深度分别采样,混合均匀后作为分析试样,以保证它的代表性；☆液体试样采样器多为塑料或玻璃瓶，一般情况下两者均可使用，但当要检测试样中的有机物时，宜选用玻璃器皿，而要测定试样中的微量金属元素时，则宜选用塑料取样器，以减少容器吸附和产生微量待测组分的影响。☆液态物料采集后所得样品，其化学组分还可能受化学、物理等环境因素变化的影响。因而，在样品采集后，要合理控制试样的pH和温度,应密封并避光保存，必要时还需加入防腐剂。液态样品的保存时间和条件因样品不同而异常见水质分析中样品的保存方法及时间

分析物保存方法保存时间(d)氨4℃；pH＜2(H2SO4)28氨无需特殊保存条件28金属Cr（Ⅵ）4℃1金属HgpH＜2(HNO3)28其他金属离子pH＜2(HNO3)180硝酸根无需特殊保存条件2待测pH的样品溶液无需特殊保存条件立即测定有机氯1mL，10mg/mLHgCl2或加入溶液萃取7（无萃取剂）40(有萃取剂)液体试样的采集事例水样天然水根据水的种类不同采样方式也不一样河水---上、中、下（大河两岸和中心线；中小河：三等分，距岸1/3处）；湖水—---从四周入口、湖心和出口采样；海水—----粗分为近岸和远岸用水（饮用、工业用、灌溉）排放水生活污水—-与作息时间和季节性食物种类有关；工业废水—--与产品和工艺过程及排放时间有关。河流采样点位的确定应根据水面的宽度确定断面上的采样垂线，再根据采样垂线的深度确定采样点的位置和数目。☆水面宽度小于50米，设一条垂线；☆水面宽度50~100m，在左右岸有明显水流处各设一条垂线；☆水面宽100~1000m,设左、中、右三条垂线；☆水面宽度大于15000m，至少设置5条等距离垂线。四、气体试样的采集由于气体具有很好的扩散性、流动性和均匀性，所以对于一般气体物料，最简单的采集方法是用气泵将气体充入密闭容器中。简单快速，浓度较低，且易混入杂质气体物料采样方法主要有以下几种。

保证浓度与纯度1.液体吸收法采集低浓度的气态物料2．固体吸附剂法采集气溶胶物料颗粒状吸附剂例如硅胶、素陶瓷、氧化铝等

纤维状吸附剂例如滤纸、滤膜、脱脂棉、玻璃棉甲醛吸收SO2，生成稳定的羟基甲基磺酸3.真空瓶法4．静电沉降法采集高浓度的气态物料或不易被液体或固体吸附剂吸收的物料。采集气溶胶状物质。气体试样一般比较稳定，无需特殊保存。对于用吸附剂采集的试样，可通过加热或用适当的溶剂萃取后用于分析。对于贮存在大容器（如贮气柜或贮气槽）内的气体，因上下密度和均匀性可能不同，应在上、中、下等不同部位采集部分试样后混匀。第二节试样的制备

原始的试样一般不能直接用于分析，必须经过制备过程。液态和气态样品，易于混合均匀，且采样量较少，混匀后可直接进行分析。固态样品（大块不均匀物料，采样量较大）一般要经过破碎、过筛、混匀和缩分（对于样本采样量较大，取较小量时使用）四个程序。最终达到均匀的具有代表性的适量的样品。一、破碎

通过机械或人工的方法将大块的物料分散成一定细度的物料。破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎4个阶段。

破碎工具颚式破碎机、锥式轧碎机、圆盘粉碎机、辊式破碎机、球磨机、铁锤、研钵等二、过筛

物料在破碎过程中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎，直至样品全部通过指定的筛子为止(易分解的试样过170目筛，难分解的试样过200目筛)。“目”数指每英寸（25.4mm）长度内的筛孔数目。

三、混匀

混匀法通常有人工混匀和机械混匀两种。

人工法是将实验室样品置于光滑而干净的混凝土或木制平台上，用堆锥法进行混匀。用铁铲将物料堆积成一圆锥，然后从锥底一铲一铲将物料铲起，在距圆锥一定距离的地方重新堆成另一个圆锥，每一铲的物料必须从锥顶自然洒落。来回反复操作3次，即可认为样品混合均匀。

机械混匀法是将物料倒入机械搅拌器中，启动机器，经一段时间的运作，即可将物料混匀。四、缩分

缩分是在不改变物料的平均组成的情况下，逐步缩小试样量的过程。

常用的有分样器缩分法、四分法和棋盘缩分法。1、分样器缩分法

分样器下面的两侧有承接样槽。将样品倒入后，即从两侧流入两边的样槽内，把样品均匀地分成两份，其中的一份弃去，另一份再进一步磨碎、过筛和缩分

2、锥形四分法

将混合均匀的样品堆成圆锥形，用铲子将锥顶压平成截锥体，通过截面圆心将锥体分成四等份，弃去任一相对两等份。

重复操作，直至取用的物料量