探索微型定量實(shí)驗(yàn)在藥物分析教學(xué)中的運(yùn)用*

何文涓

無(wú)錫衛(wèi)生高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇無(wú)錫 214028

作者：何文涓，副教授。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是20世紀(jì)80年代從美國(guó)發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，它是指在微型化學(xué)儀器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以盡可能少的化學(xué)試劑能獲得明顯的反應(yīng)結(jié)果或準(zhǔn)確的化學(xué)信息的一種新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法[1]。

藥品是特殊商品，對(duì)其質(zhì)量的控制關(guān)乎人的性命，所以藥物分析的結(jié)果必須準(zhǔn)確可靠。為了強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能和提高實(shí)驗(yàn)操作水平，藥物分析課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)多，開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多，消耗的試劑藥品多，排放的廢氣廢液多。為盡可能減少排放，保護(hù)環(huán)境，必須減少實(shí)驗(yàn)中藥品試劑的消耗。因此，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是解決問(wèn)題的一種方法。但定量分析實(shí)驗(yàn)涉及到精密度和準(zhǔn)確度的問(wèn)題，如藥品試劑取用量減少，而準(zhǔn)確度、精密度不能達(dá)到要求，這種微型定量分析實(shí)驗(yàn)是毫無(wú)意義的。因此，筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，探索微型定量實(shí)驗(yàn)在藥物分析教學(xué)中應(yīng)用的可行性，旨在不降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量而能降低試劑藥品的消耗。

1 定量分析實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和精密度

1.1 準(zhǔn)確度、精密度的含義

準(zhǔn)確度指測(cè)量值與真實(shí)值之間接近的程度，用誤差來(lái)衡量。誤差越小，表示測(cè)量值與真實(shí)值越接近，測(cè)量越準(zhǔn)確[2]。

精密度指在相同條件下，多次測(cè)量結(jié)果之間互相接近的程度，用偏差來(lái)衡量。精密度反映了測(cè)量結(jié)果的再現(xiàn)性，偏差越小，說(shuō)明分析結(jié)果的精密度越高[2]，測(cè)量結(jié)果越可靠。

測(cè)量值的準(zhǔn)確度表示測(cè)量結(jié)果的正確性；而測(cè)量值的精密度表示測(cè)量的重現(xiàn)性，同一供試品，相同方法，相同條件，多次測(cè)量結(jié)果彼此不盡相同，說(shuō)明此測(cè)量結(jié)果無(wú)意義。測(cè)定結(jié)果的好壞必須從準(zhǔn)確度和精密度兩方面衡量。

1.2 常量分析對(duì)準(zhǔn)確度、精密度的要求

常量分析是指被分析物質(zhì)的取用量為常規(guī)量的分析方法。一般指分析實(shí)驗(yàn)中所取用的固體供試品質(zhì)量大于0.1 g或液體供試品超過(guò)10 ml的分析。

分析結(jié)果的準(zhǔn)確度一般用相對(duì)誤差(RE)表示，相對(duì)誤差越小，說(shuō)明測(cè)定結(jié)果越準(zhǔn)確。不同方法或物質(zhì)的定量分析中，準(zhǔn)確度的要求不同，在常量滴定分析中，一般要求RE≤0.2%。

1.3 供試品取用量與準(zhǔn)確度、精密度之間的關(guān)系

感量為萬(wàn)分之一的分析天平稱量的絕對(duì)誤差為±0.0001 g，用減重法稱得一份供試品需稱量?jī)纱危赡芤鸬淖畲笳`差是±0.0002 g。若用此分析天平稱量0.1 g供試品，則稱量的相對(duì)誤差為±0.2%：

除操作技術(shù)和操作水平之外，準(zhǔn)確度取決于系統(tǒng)誤差和偶然誤差，而精密度僅取決于偶然誤差，在消除系統(tǒng)誤差的前提下，隨著平行測(cè)定的次數(shù)增多，偶然誤差則降低。精密度是保證準(zhǔn)確度的前提，實(shí)驗(yàn)結(jié)果只有在精密度符合要求的情況下，準(zhǔn)確度才有意義。因此，如能保證精密度符合規(guī)定要求，則準(zhǔn)確度與供試品取用量成正比，即供試品取用量越大，相對(duì)誤差越小，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度越高。

2 微型定量實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和精密度

2.1 微型定量實(shí)驗(yàn)供試品取用量與準(zhǔn)確度的關(guān)系

藥品的特殊性決定了對(duì)其質(zhì)量控制的重要性，因此藥品分析的結(jié)果必須準(zhǔn)確可靠。如果供試品取用量減小，則相對(duì)誤差增大，準(zhǔn)確度下降。滴定分析法要達(dá)到RE≤0.2%，使用常規(guī)定量分析儀器時(shí)，藥品取用量一般都在0.1 g及其以上，微型定量實(shí)驗(yàn)要減少供試品取用量，則準(zhǔn)確度可能要受到影響。

供試品取用量減少，RE是能否達(dá)到≤0.2%，是微型定量實(shí)驗(yàn)?zāi)芊駥?shí)施的關(guān)鍵；或者供試品取用量減少至1/5，RE增大多少，如能找到這種規(guī)律，就找到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的切合點(diǎn)，不至于為了微型而微型，跟生產(chǎn)實(shí)踐相悖。

2.2 微型定量實(shí)驗(yàn)滴定管大小刻度與準(zhǔn)確度的關(guān)系

筆者課題組選用的10 ml微型滴定管，最小刻度為0.05 ml，可以估讀到0.005，一次滴定需要讀數(shù)兩次，可能引起最大誤差是±0.01 ml。為了使滴定的相對(duì)誤差小于±0.2%，消耗的滴定液體積必須在5 ml及其以上：

本課題實(shí)驗(yàn)消耗滴定液體積在5 ml左右，所以選用的滴定管大小刻度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響在規(guī)定范圍之內(nèi)。

2.3 微型定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精密度

相對(duì)誤差(準(zhǔn)確度)是系統(tǒng)誤差和偶然誤差引起的，受分析天平的精度、滴定管的大小和刻度、消耗滴定液的體積影響很明顯，供試品取用量減少、消耗滴定液體積減少，導(dǎo)致相對(duì)誤差增大(準(zhǔn)確度下降)是不可避免的。而精密度是偶然誤差引起的，系統(tǒng)誤差的存在并不影響測(cè)定結(jié)果的精密度，因此，微型定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精密度應(yīng)該不受供試品取用量減少的影響，能達(dá)到規(guī)定要求。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

準(zhǔn)確度與精密度除反映實(shí)驗(yàn)的方法誤差、儀器誤差、試劑誤差以及偶然誤差外，還反映了操作者的實(shí)驗(yàn)技能、操作水平。因此，常用準(zhǔn)確度與精密度作為考核藥物分析工作者的操作水平的量化指標(biāo)。筆者選拔本校藥物分析技術(shù)專業(yè)畢業(yè)班的20名優(yōu)秀學(xué)生參與本課題研究，這20名學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)過(guò)硬，操作水平穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。選取這20名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為課題實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的樣本，不會(huì)因?yàn)椴僮髡叩牟僮魉接绊懷芯拷Y(jié)果。

20名學(xué)生，在同一實(shí)驗(yàn)室同時(shí)做硫酸鋅樣品溶液的含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)，每人做3份相同的供試品，每份供試品平行測(cè)定3次，計(jì)算硫酸鋅樣品溶液的含量，并計(jì)算每份供試品的精密度，在精密度符合要求的情況下，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。再求20名學(xué)生共60份供試品的、RE的平均值。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 硫酸鋅樣品溶液的含量測(cè)定

4 討論

4.1 微型定量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度不能達(dá)到常量分析的規(guī)定要求

定量分析中，一般要求分析結(jié)果的相對(duì)誤差RE≤0.2%。要使相對(duì)誤差控制在±0.2%或以下，供試品取用量一般應(yīng)在0.1 g及其以上，當(dāng)供試品取用量小于0.1 g，稱量的相對(duì)誤差可能大于±0.2%。筆者課題所用10 ml微型滴定管每毫升溶液約28滴，半滴約相當(dāng)于0.035 ml，要使相對(duì)誤差控制在±0.2%或以下，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積應(yīng)在17.5 ml及其以上，如果消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積在10 ml以下，則滴定終點(diǎn)誤差在±0.2%以上。由此可以推測(cè)，微型定量分析實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度不能達(dá)到常量分析的規(guī)定要求(RE≤0.2%)。當(dāng)然，最終的綜合誤差并不是各環(huán)節(jié)誤差的簡(jiǎn)單之和，應(yīng)通過(guò)實(shí)際操作得出結(jié)論。

從表1硫酸鋅樣品溶液的含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看到，常量分析的準(zhǔn)確度RE(≤0.2%)能達(dá)到規(guī)定要求，而微型定量實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度只能達(dá)到RE≤0.22%，即實(shí)際操作中微型定量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度不能達(dá)到常量分析的規(guī)定要求。

4.2 微型定量分析實(shí)驗(yàn)精密度能達(dá)到常量分析的規(guī)定要求

如果操作者實(shí)驗(yàn)技術(shù)好，測(cè)量次數(shù)多，偶然誤差得以消除，那么精密度受供試品取用量、滴定管大小、消耗滴定液體積大小的影響不是很大。從表1中也可以看到，微型定量實(shí)驗(yàn)的精密度(≤0.2%)能達(dá)到規(guī)定要求。

4.3 結(jié)論

同實(shí)驗(yàn)操作者、同實(shí)驗(yàn)室、同實(shí)驗(yàn)條件同時(shí)做硫酸鋅樣品溶液的含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是，常量分析的精密度(≤0.1%)非常好，微型實(shí)驗(yàn)的精密度(≤0.2%)能達(dá)到規(guī)定要求。但是，常量分析的準(zhǔn)確度(RE≤0.2%)能達(dá)到規(guī)定要求，而微型實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度只能達(dá)到RE≤0.22%。

在微型定量實(shí)驗(yàn)中，供試品取用量的大幅減少，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差略高于常量分析的RE≤0.2%，筆者認(rèn)為這是必然的。供試品取用量、試劑減量至1/5，相對(duì)誤差增加10%，這是本實(shí)驗(yàn)研究找到的微型定量分析實(shí)驗(yàn)供試品取用量減少與RE增大之間的規(guī)律。據(jù)此規(guī)律，教師可以在藥物分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中逐步推行微型定量分析實(shí)驗(yàn)，只要適當(dāng)放寬操作考核對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的要求，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度的規(guī)定要求改為RE≤0.22%為考核合格即可。

微型定量分析實(shí)驗(yàn)在藥物分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用，旨在不影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練，不降低學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作水平，而能降低試劑藥品的消耗。總之，微型定量分析實(shí)驗(yàn)運(yùn)用在藥物分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是完全可行的。

[1]何文涓.探索在藥學(xué)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推行低碳理念[J].職業(yè)技術(shù),2010(12):16.

[2]謝慶娟,楊其絳.分析化學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2009:10-11.