1、第一章 緒論1.1儀器分析實驗的目的和要求儀器分析作為現(xiàn)代的分析測試手段，日益廣泛地為科研和生產(chǎn)提供大量的物 質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)以全微區(qū)內(nèi)時間或空間分布狀態(tài)等方面的信息，因而已成為高等學(xué) 校中許多專業(yè)的重要課程之一。要學(xué)好儀器分析，必須認真做好儀器分析實驗。儀器分析實驗的內(nèi)容包括常見儀器分析方法的基本原理，儀器設(shè)備的使用和 維護，儀器分析實驗的基本操作和儀器主要參數(shù)或?qū)嶒灄l件的選擇與設(shè)定，以及 各種儀器分析方法的實踐與應(yīng)用。通過儀器分析實驗，可以使學(xué)生對有關(guān)儀器分析方法的基本原理有更加深入 的理解，對常用的分析儀器的基本結(jié)構(gòu)、特點和應(yīng)用范圍進行比較全面的了解， 在學(xué)會典型儀器的使用方法的同時掌握必要

2、的實驗基礎(chǔ)知識、基本實驗方法和基 本操作技能；同時學(xué)習(xí)實驗數(shù)據(jù)的處理方法，正確地表達實驗結(jié)果，為今后的學(xué) 習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。儀器分析實驗除了與其他實驗有相同之處外，其最大特點是離不開各種各樣 的分析儀器。這些儀器精密度高，價格昂貴，實驗室不可能購置多套同類儀器設(shè) 備，儀器分析實驗教學(xué)一般多采用輪轉(zhuǎn)的方式，因而實驗安排與講課內(nèi)容通常不 能同步進行。在這種情況下，實驗前的預(yù)習(xí)就顯得尤為重要，要求操作者實驗前 要認真預(yù)習(xí)實驗教材，明確實驗的目的要求、基本原理、實驗方法與步驟，要詳 細閱讀儀器使用說明書，實驗時嚴守操作規(guī)程，保證實驗安全，操作正確無誤。實驗者要準備好記錄本，在記錄本上要擬定好實驗

3、方案和操作步驟，預(yù)先記 錄必要常數(shù)與計算公式。實驗過程中要認真地觀察實驗現(xiàn)象，準確地記錄實驗數(shù) 據(jù)與分析結(jié)果，注意手腦并用，積極思考，善于發(fā)現(xiàn)和解決實驗過程中出現(xiàn)的問 題，養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。實驗中發(fā)現(xiàn)異常情況或遇到故障應(yīng)及時排除，實驗者本人不能排除時，應(yīng)立 即報告指導(dǎo)教師或工作人員，及時采取措施。在實驗過程中，實驗室應(yīng)保持安靜，保持實驗場所整潔。人人都應(yīng)遵守實驗 室規(guī)則，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度和實驗習(xí)慣。使用的藥品、試劑、水、電、氣等都 應(yīng)本著節(jié)約原則，不得浪費。實驗結(jié)束后要按要求關(guān)好水、電、氣各種開關(guān)。要把儀器復(fù)原。打掃好室內(nèi) 衛(wèi)生，結(jié)束工作檢查合格后，方可離開實驗室。實驗完成后應(yīng)按要求及時寫

4、出實驗報告，寫好實驗報告是完成實驗的一個必 不可缺的重要環(huán)節(jié)。實驗報告應(yīng)包括以下項目：實驗名稱、實驗日期、簡明實驗 原理、實驗儀器類型與型號、主要實驗步驟或主要實驗條件、實驗數(shù)據(jù)及其處理 以及結(jié)果、討論等。寫實驗報告時要忠實原始記錄，不得涂改數(shù)據(jù)。報告中所列 實驗數(shù)據(jù)要符合有效數(shù)字的表示方式.各種數(shù)據(jù)與結(jié)論，表達要簡明正確，符合 邏輯、有條理性，還要附上應(yīng)有的圖表。對實驗結(jié)果的分析與討論是實驗報告的 重要部分，其內(nèi)容雖無固定模式，但是可涉及諸如對實驗原理的進一步深化理解， 做好實驗的關(guān)鍵，失敗的教訓(xùn)及自己的體會，實驗現(xiàn)象的分析和解釋，結(jié)果的誤 差分析以及對該實驗的改進意見等各個方面，以上內(nèi)容學(xué)

5、生可就其中體會較深者 討論一項或幾項。1.2儀器分析的實驗誤差在分析測試過程的各個環(huán)節(jié)中，有很多因素影響所得實驗結(jié)果的準確程度， 即人們不能得到絕對無誤的真值，只能對測試對象作出相對準確的估計。因此要 求分析工作者必須有正確的誤差概念，能夠判斷誤差的種類，找出產(chǎn)生誤差的原 因，然后有針對性地采取措施，以提高測定的準確度。鑒于在基礎(chǔ)化學(xué)分析課程中已經(jīng)詳細闡述過分析測量誤差的基本知識，因此 在本教材中僅對有關(guān)內(nèi)容進行概述。誤差分類：實驗誤差由系統(tǒng)誤差與隨機誤差兩部分所組成。誤差的來源：（1）由方法、儀器、試劑和個人等比較確定的、經(jīng)常性的因素引 起系統(tǒng)誤差；（2）由偶然的、無法控制的因素引起隨機誤差

6、。減免誤差的措施：（1）通過標準方法、標準試樣、空白試驗、對照試驗和儀 器校正等途徑檢出和減免系統(tǒng)誤差；（2）通過在一定范圍內(nèi)，增加平行測定的次 數(shù)，減少隨機誤差。準確度和精密度:準確度是指測定值與真值相符合的程度；精密度是指單次 測定值與n次測定平均值的偏差程度。只有在校正了系統(tǒng)誤差的前提下，精密度 高的數(shù)據(jù)準確度才高。通常用平均偏差和標準偏差表示測定的精密度，而后者比 平均偏差更加靈敏地反映測定數(shù)據(jù)之間的彼此符合程度。在一般的分析結(jié)果報告中，只需列出測定次數(shù)、測定平均值及標準偏差三項 即可反映出測定數(shù)據(jù)的準確度和精密度，而不必一一列出全部數(shù)據(jù)。1.3儀器分析實驗數(shù)據(jù)處理與表達1.3.1可疑

7、數(shù)據(jù)的取舍分析測定中常常有個別數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)相差較大，成為可疑數(shù)據(jù)（或稱離群 值、異常值）。對于有明顯原因造成的可疑數(shù)據(jù)，應(yīng)予舍去，但是對于找不出充 分理由的可疑數(shù)據(jù)，則應(yīng)慎重處理，應(yīng)借助數(shù)理統(tǒng)計方法進行數(shù)據(jù)評價后再行取 舍。在3-10次的測定數(shù)據(jù)中，有一個可疑數(shù)據(jù)時，可采用Q檢驗法決定取舍； 若有兩個或兩個以上可疑數(shù)據(jù)時，宜采用Grubbs檢驗法。1.3.2有效數(shù)字及其運算規(guī)則由于誤差的存在，任何測量的準確度都是有限的，因此在記錄數(shù)據(jù)時既不可 隨意多寫數(shù)字的位數(shù)，夸大測量的精度；也不可輕率少寫數(shù)字的位數(shù)，降低測量 的精度。在小數(shù)點后的“0”也不能任意增加或刪去。在進行運算時，還須注意 遵守下

8、列規(guī)則：（1）有效數(shù)字的修約按國家標準GB 8187-1987進行：在擬舍棄的數(shù)字中，若 左邊的第一個數(shù)字4，則舍去；在擬舍棄的數(shù)字中.若左邊的第一個數(shù)字N6, 則進一；在擬舍棄的數(shù)字中，若左邊的第一個數(shù)字為5,其右邊的數(shù)字井非全部 為0，則進一；在擬舍棄的數(shù)字中，若左邊的第一個數(shù)字為5,其右邊的數(shù)字皆 為0，所擬保留的末位數(shù)字為奇數(shù)時，則進一，若為偶數(shù)（包括“0”）時，則不進； 有效數(shù)字的修約應(yīng)一次完成，不得連續(xù)進行多次修約。（2）加減運算結(jié)果中，保留有效數(shù)字的位數(shù)應(yīng)與絕對誤差最大的相同；乘除 運算結(jié)果中，保留有效數(shù)字的位數(shù)應(yīng)以相對誤差最大的數(shù)據(jù)為準。（3）對數(shù)計算中，對數(shù)小數(shù)點后的位數(shù)應(yīng)與

9、真數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同。（4）計算式中用到的常數(shù)如n、e以及乘除因子等，可以認為其有效數(shù)字的位 數(shù)是無限的，不影響其他數(shù)據(jù)的修約。1.3.3分析結(jié)果的表達取得實驗數(shù)據(jù)后，應(yīng)以簡明的方法表達出來，通常有列表法、圖解法、數(shù)學(xué) 方程表示法等三種方法，可根據(jù)具體情況選擇一種表達方法。列表法是將一組實驗數(shù)據(jù)中的自變量和因變量的數(shù)值按一定形式和順序一 一對應(yīng)列成表格，比較簡明、直觀，是最常用的方法。列表時應(yīng)有完全而又簡明 的表名，在表名不足以說明表中數(shù)據(jù)含義時，則在表名或表格下面再附加說明， 如獲得數(shù)據(jù)的有關(guān)實驗條件、數(shù)據(jù)來源等；表中數(shù)據(jù)有效數(shù)字位數(shù)應(yīng)取舍適當， 小數(shù)點應(yīng)上下對齊，以便比較分析。圖解法是將

10、實驗數(shù)據(jù)按自變量與因變量的對應(yīng)關(guān)系標繪成圖形，直觀反映變 量間的各種關(guān)系，便于進行分析研究。每圖應(yīng)有簡明的標題，并注明取得數(shù)據(jù)的 主要實驗條件、作者姓名（包括合作者姓名）、以及實驗日期。注意坐標分度的選 擇，其精度應(yīng)與測量的精度一致。圖解法是整理實驗數(shù)據(jù)的重要方法，通常借助標準工作曲線法、曲線外推法 圖解微分法和圖解積分法直接或間接獲得樣品的有關(guān)信息。這些處理方法與它們 在基礎(chǔ)化學(xué)分析課程中應(yīng)用相似，本教材不再贅述。數(shù)學(xué)方程表示法是對數(shù)據(jù)進行回歸分析，以數(shù)學(xué)方程式描述變量之間關(guān)系的 方法。儀器分析實驗數(shù)據(jù)的自變量與因變量之間多成直線關(guān)系，或是經(jīng)過適當變 換后，使之呈現(xiàn)直線關(guān)系，因此儀器分析中比較常用的是一元線性回歸分析，多 采用平均值法和最小二乘法完成。在實驗報告或論文中，往往還需算出相關(guān)系數(shù) r，以說明變量之間的相關(guān)程度；注意，lrl=0時，表明x與y毫無線性關(guān)系，但 并不否定x與y之間可能存在其他的非線性關(guān)系。儀器分析