定量分析中測定方法的選擇

● 南風(fēng)化工集團(tuán)股份有限公司 陳愛兵

定量化學(xué)分析要完成實(shí)際生產(chǎn)和科研中的具體分析任務(wù)，測定物質(zhì)中有關(guān)成分的含量，選擇適用的測定方法非常重要。依據(jù)被測組分的物理、化學(xué)性質(zhì)，可以建立起多種多樣的定量化學(xué)分析方法，一個(gè)組分往往有數(shù)種測定方法，完成各種不同的分析任務(wù)，需要選擇不同的測定方法。在實(shí)際工作中，遇到的分析問題是各種各樣的。從分析對象來說，可能是無機(jī)試樣或有機(jī)試樣；從所要求分析的組分來說，可能是單項(xiàng)分析或全項(xiàng)分析；從分析目的來說，可能是例行分析或仲裁分析；從所測定組分的含量來說，可能是屬于常量組分、微量組分或痕量組分等。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對定量化學(xué)分析提出了更高的要求。本文談?wù)勗诙糠治龉ぷ髦腥绾芜x擇測定方法。

測定方法選擇的原則

1.根據(jù)測定的目的及要求選擇

由于分析工作涉及面很廣，分析的對象種類繁多，首先應(yīng)明確測定的目的及要求，主要包括需要測定的組分、準(zhǔn)確度及完成測定的時(shí)間等。通常來講，對標(biāo)準(zhǔn)物和成品分析的準(zhǔn)確度要求較高；微量成分分析對靈敏度要求較高；而中間控制項(xiàng)目分析則要求快速簡便等。例如工業(yè)化生產(chǎn)中測定工業(yè)無水硫酸鈉產(chǎn)品的主含量時(shí)，一般采用差減法，速度快，仲裁時(shí)則采用準(zhǔn)確度較高的重量法。

2.根據(jù)待測組分的含量范圍選擇

適用于測定常量組分的方法不適用于測定微量組分或低濃度物質(zhì)；反之，測定微量組分的方法也不適用于常量組分的測定。所以在選擇分析方法時(shí)應(yīng)考慮欲測組分的含量范圍。常量組分多采用滴定分析法和重量分析法，它們的相對誤差為千分之幾。滴定分析法操作簡便、快速，重量分析法雖很準(zhǔn)確，但操作費(fèi)時(shí)，當(dāng)兩者均可選用時(shí)，一般采用滴定分析法，然而滴定分析法的靈敏度不高，對低含量(小于1%)組分的測定誤差較大，有時(shí)甚至測不出來。因此，對于微量組分的測定，應(yīng)選用靈敏度較高的儀器分析，如分光光度法、原子吸收光譜法、色譜分析法等。這些方法的相對誤差一般是百分之幾。但用這些方法測定常量組分時(shí)，其準(zhǔn)確度就達(dá)不到滴定分析法和重量分析法那樣高。例如用原子吸收光譜法測定工業(yè)無水硫酸鈉中的鉛含量時(shí)，其結(jié)果為2×10-8，若此法的相對誤差為10%，則其真實(shí)含量為1.8×10-8～2.2×10-8，雖然該法的準(zhǔn)確度較差，但對微量的鉛，只要能確定其含量的數(shù)量級（10-8）就能滿足要求了。因此，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的分析方法。

3.根據(jù)待測組分的性質(zhì)選擇

一般來說，分析方法的選擇都是基于被測組分的性質(zhì)，了解被測組分的性質(zhì)，可幫助我們?nèi)ミx擇測定方法。例如試樣具有酸堿性時(shí)，可以首先考慮中和法；試樣具有還原性或氧化性時(shí)，可以首先考慮氧化還原法；大部分金屬離子可與EDTA形成穩(wěn)定的配合物，因此常用配位滴定法測定金屬離子。對于堿金屬，特別是鈉離子等，由于它們的配合物一般都很不穩(wěn)定，其大部分鹽類的溶解度又較大，而且不具有氧化還原性質(zhì)，但能發(fā)射或吸收一定波長的特征譜線，因此火焰光度法及原子吸收光譜法是較好的測定方法。

4.根據(jù)共存組分的影響選擇

選擇分析方法時(shí)，必須考慮共存組分對測定的影響。例如測定工業(yè)無水硫酸鈉產(chǎn)品中的鈣鎂時(shí)，若選用配位滴定法，由于Fe3+、Al3+、Zn2+、Pb2+等都能與EDTA配合，也會(huì)干擾測定；若用原子吸收光譜法，則一般元素如 Fe、Zn、Pb、Al、Co、Ni、Ca、Mg等均不干擾。

5.根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件選擇

選擇測定方法時(shí)，還要考慮實(shí)驗(yàn)室是否具備所需條件。例如現(xiàn)有儀器的精密度和靈敏度，所需試劑和水的純度以及實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度和防塵等實(shí)際情況。有些方法雖能在短時(shí)間內(nèi)分析成批試樣，很適合于例行分析，但所需要的儀器一般實(shí)驗(yàn)室不一定具備，也只能選用其他方法。

總之，一個(gè)理想的分析方法應(yīng)該是靈敏度高、檢出限低、準(zhǔn)確度高、操作簡便的方法。但在實(shí)際工作中，一個(gè)測定方法很難同時(shí)滿足這些條件，即不存在適用于任何試樣、任何組分的測定方法，因此，要選擇一個(gè)適宜的分析方法，就要綜合考慮以上各個(gè)因素。

測定方法確定的原則

1.準(zhǔn)確度高

測定常量組分時(shí)，要求測定具有較高的準(zhǔn)確度，可使用稱量分析法或滴定分析法，這些方法具有較高的準(zhǔn)確度和精密度，操作簡便、快速等特點(diǎn)。在大多數(shù)場合下滴定分析法優(yōu)于稱量分析法。

2.靈敏度高

測定微量組分時(shí)，要求選擇靈敏度高一些的方法，如分光光度法、電化學(xué)分析法、色譜分析法等。這些方法都具有靈敏度高的特性，其準(zhǔn)確度雖不如滴定分析法，但能滿足微量組分分析的要求。

3.選擇性好

分析物料中被測物以外的其他成分最好對測定沒有干擾，即使有干擾也必須易于分離或掩蔽去除。

4.要適應(yīng)于分析的具體要求

分析物料種類繁多，分析要求各不相同，如分析高純物質(zhì)中的雜質(zhì)，方法的靈敏度至關(guān)重要；而仲裁分析、成品分析等，測定準(zhǔn)確度是首要問題；生產(chǎn)過程中的中間控制分析要求方法簡便、快速。

5.與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)條件相適應(yīng)

在選擇準(zhǔn)確度和靈敏度都很高、選擇性也好的方法時(shí)，必須考慮現(xiàn)有儀器設(shè)備和試劑純度等是否能與之適應(yīng)，如果實(shí)驗(yàn)室不具備這些條件和技術(shù)水平，方法再好也是無用的。

測定方法的確定步驟

1.查閱文獻(xiàn)

查閱文獻(xiàn)是最普遍、最經(jīng)濟(jì)的手段。分析化學(xué)文獻(xiàn)數(shù)量龐大，其中最實(shí)用的文獻(xiàn)是“標(biāo)準(zhǔn)分析方法”。因?yàn)椤皹?biāo)準(zhǔn)分析方法”對精密度、準(zhǔn)確度及干擾等問題都有明確的說明，是常規(guī)實(shí)驗(yàn)室易于實(shí)施的方法。在一般文獻(xiàn)中選擇分析方法時(shí)，則要依據(jù)選擇分析方法的原則來確定。摘錄一種分析方法就應(yīng)用，往往是不可取的。此時(shí)，還要注意具體情況，如試樣組分、待分析物的物理化學(xué)性質(zhì)與狀態(tài)、使用的儀器性能等與文獻(xiàn)報(bào)道是否一致。當(dāng)方法較為適宜被分析物質(zhì)時(shí)，才能選定。

2.進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)

初步確定了分析方法后，應(yīng)將其詳盡描述記錄下來，以便進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。驗(yàn)證試驗(yàn)的目的是證實(shí)該方法是否適用于欲測物質(zhì)的定量分析，并通過實(shí)際試驗(yàn)獲得分析方法的精密度和準(zhǔn)確度。在驗(yàn)證試驗(yàn)中，重復(fù)測定是必要的，因?yàn)閭€(gè)別特定條件的試驗(yàn)結(jié)果不能代表一般，必須重復(fù)測定才能估量試驗(yàn)誤差，才能對測定數(shù)據(jù)作統(tǒng)一的判斷，但重復(fù)測定的次數(shù)應(yīng)在滿足試驗(yàn)?zāi)康那疤嵯卤M量少。例如要分析煤中某成分含量時(shí)，一種方法是取樣點(diǎn)比較少，但每個(gè)點(diǎn)取的試樣都要進(jìn)行多次重復(fù)測定；另一種方法是取樣點(diǎn)盡可能多一些，但每個(gè)點(diǎn)取的試樣只進(jìn)行較少次數(shù)的重復(fù)測定。當(dāng)總的測定次數(shù)相同時(shí)，后一種試驗(yàn)的方式比前一種更為合理。這是因?yàn)閷τ诿簛碚f，取樣的代表性是一個(gè)關(guān)鍵性問題，增加重復(fù)測定次數(shù)，雖然提高了測定的精密度，但對提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度、減少試樣不均勻性引起的誤差是無效的。同時(shí)還應(yīng)注意，重復(fù)測定不能發(fā)現(xiàn)測定方法的系統(tǒng)誤差，只有改變試驗(yàn)條件，才能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。

3.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，完善測定方法

實(shí)驗(yàn)條件一般包括濃度、酸度、溫度等，通過條件試驗(yàn)，選定最佳的實(shí)驗(yàn)條件，這是提高分析結(jié)果精密度和準(zhǔn)確度的重要手段，也是完善實(shí)驗(yàn)方法的重要環(huán)節(jié)。要客觀地評價(jià)一個(gè)分析方法的優(yōu)劣，通常有3項(xiàng)指標(biāo)，即檢出限、精密度與準(zhǔn)確度。評價(jià)測定方法的準(zhǔn)確度又可采用3種方法，一是采用已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品來檢查分析方法是否存在系統(tǒng)誤差；二是用已知的標(biāo)準(zhǔn)測定方法的測定結(jié)果來對照檢查所擬定分析方法是否存在系統(tǒng)誤差；三是采用測定回收率的方法檢查系統(tǒng)誤差。若用上述方法檢查出擬定分析方法存在系統(tǒng)誤差，說明采用該方法測定不準(zhǔn)確。系統(tǒng)誤差值越大，方法的準(zhǔn)確度越低。若通過上述方法檢查對照沒有發(fā)現(xiàn)擬定方法存在系統(tǒng)誤差，則說明該方法準(zhǔn)確，擬定方法的測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果越接近，方法的準(zhǔn)確度越高。除此之外，還要考慮到測定方法的分析速度、應(yīng)用范圍、復(fù)雜程度、成本、操作安全及創(chuàng)新性與污染等因素，這樣才能對測定方法作出比較全面的綜合評價(jià)，從而完善分析方法。