化學(xué)分析中的誤差控制

鞏素萍

摘 要：所謂的化學(xué)分析就是利用化學(xué)方法來測定化學(xué)成分，工作人員通過一些技術(shù)手段，使用試劑來測定相關(guān)物質(zhì)的成分，化學(xué)分析必然存在著一些誤差。本文以分析化學(xué)中普遍存在的誤差性問題為研究對象，對其進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析與闡述，并據(jù)此論證了做好誤差的認(rèn)識及控制工作在進(jìn)一步提升分析化學(xué)分析質(zhì)量與分析效率的過程中所起到的至關(guān)重要的作用與意義。

關(guān)鍵詞：誤差控制 化學(xué)分析 準(zhǔn)確度

化學(xué)分析是根據(jù)定量化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系，對待測組分進(jìn)行分析測試的過程。化學(xué)分析過程經(jīng)常包含多個繁瑣的步驟，往往需要經(jīng)過一系列的復(fù)雜操作步驟才能得到化學(xué)分析的測試數(shù)據(jù)。這其中，分析方法、分析過程、儀器與試劑精度、實(shí)驗(yàn)條件等方面都會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，并導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。本文從誤差來源、誤差控制、分析實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量保證、綜合評價質(zhì)量保證等方面對化學(xué)分析中的誤差的產(chǎn)生進(jìn)行討論，并提出控制誤差的方法。

1、化學(xué)分析中的誤差來源

1.1分析方法選擇不當(dāng)

化學(xué)分析結(jié)果的準(zhǔn)確度首先取決于分析方法的選擇和及方法對樣品的適用性[1]。通常化學(xué)分析法適用于常量分析，用于微量分析時得到的數(shù)據(jù)比用儀器分析得到的結(jié)果較差。即便是我們常量成分的分析，化學(xué)分析方法也會產(chǎn)生較大的誤差，如在滴定過程中，由于反應(yīng)進(jìn)行得不完全，化學(xué)計(jì)量總和滴定終點(diǎn)不相符合，以及由于條件沒有控制好和發(fā)生副反應(yīng)等原因，都會引起系統(tǒng)的測定誤差。因此，根據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)姆治龇椒ê瓦m用的樣品顯得十分重要。

1.2分析過程中實(shí)驗(yàn)人員操作不當(dāng)

由于實(shí)驗(yàn)人員操作不當(dāng)或經(jīng)驗(yàn)不足而引起的分析誤差，屬于系統(tǒng)誤差，這類誤差在實(shí)驗(yàn)過程中可以重復(fù)出現(xiàn)。例如，在實(shí)驗(yàn)過程中不考慮試樣的具體情況而盲目取樣，就會造成樣品的代表性不強(qiáng)。

1.3儀器或試劑不合格

儀器或試劑不合格引起的誤差也屬于系統(tǒng)誤差[2]，例如使用的天平的靈敏度達(dá)不到工作要求，祛碼質(zhì)量不準(zhǔn)確，容量瓶、滴定管的刻度未經(jīng)過核正檢定等。

1.4實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件發(fā)生變化

實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件變化引起的誤差是隨機(jī)誤差屬于不可測誤差。一般情況下，實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境條件主要指溫度和相對濕度。例如在測定試樣時對天平室的溫度和濕度有一定要求，如果溫度偏低、濕度較大，就會導(dǎo)致天平的生銹以及測試樣品在稱量過程中吸收水分而引起一定的稱量誤差。

2、化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)過程中的誤差的控制

化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)過程中的誤差的控制工作必需貫穿于分析工作的始終，包括取樣、樣品處理、方法選擇、測量過程、實(shí)驗(yàn)記錄、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，直到分析結(jié)果的表達(dá)等。

2.1取樣的質(zhì)量保證

完成一項(xiàng)定量分析的任務(wù)，分析結(jié)果能否反映樣品組成的真實(shí)水平，其過程要受到很多環(huán)節(jié)的影響，不僅依賴于分析方法本身，而且與實(shí)驗(yàn)室儀器、標(biāo)準(zhǔn)對照物質(zhì)及操作人員的技術(shù)水平等多種因素有關(guān)。要保證檢驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠、不僅需要對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的諸多因素進(jìn)行控制，而且需要有一種量化的指標(biāo)來說明和保證分析結(jié)果可靠。

2.2定量分析的過程

取樣后，樣品的定量分析過程，一般有樣品的處理與分解、干擾組分的分離與待測組分富集、分析測定等幾個環(huán)節(jié)所組成。取樣最重要的是要使取樣具有代表性，對于各類的試樣采集的具體操作方法可參閱國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 試樣的處理和分解分解要完全，不能有損失，分解過程中使用的試劑中絕不能含有被測組分和引入其他的干擾雜質(zhì)。分離和富集對于基體成分復(fù)雜，以及待測組份濃度較低的樣品，為減小測量誤差，統(tǒng)稱需要進(jìn)行分離、富集步驟。

2.3分析結(jié)果數(shù)據(jù)處理的可靠性

分析結(jié)果的計(jì)算及評價，按照化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，并對測定結(jié)果及其誤差分布情況應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法進(jìn)行評價[4]。分析結(jié)果數(shù)據(jù)處理既包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的取舍，有包括有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則，分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理等。

總之，化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)過程中控制誤差，提高分析準(zhǔn)確度的方法常以減小測量誤差來保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確度；增加平行測定次數(shù)，減小隨機(jī)誤差；采用對照試驗(yàn)檢驗(yàn)系統(tǒng)誤差，以空白試驗(yàn)、儀器校準(zhǔn)，其他方法校正的方法消除系統(tǒng)誤差。

3、分析實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量保證

分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、精密性在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析測試。因此分析實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制和質(zhì)量保證顯得尤為重要。質(zhì)量保證工作不僅是一項(xiàng)具體的技術(shù)工作，而且也是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室管理工作。通過質(zhì)量保證工作，應(yīng)當(dāng)使分析測試工作不斷完善。質(zhì)量保證工作不但能確保測量結(jié)果可靠，而且能達(dá)到提高工作效率，降低成本消耗。所以要注意分析中的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制。

3.1分析實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量保證

質(zhì)量保證的任務(wù)就是把所有的誤差其中包括系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差，甚至因疏忽造成的誤差減少到預(yù)期水平。質(zhì)量保證的核心內(nèi)容包括兩方面，一方面對從取樣到分析結(jié)果計(jì)算的分析全過程采取各種減少誤差措施，進(jìn)行質(zhì)量控制；另一方面采用行之有效方法對分析結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和評價，及時發(fā)現(xiàn)分析過程中問題，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。分析數(shù)據(jù)只有代表性、準(zhǔn)確度、精密度、可比性和完整性，才是正確可靠的，也才能在使用中具有權(quán)威性和法律效力。

3.2分析實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制

一般要求測試人員技術(shù)能力要保證，儀器設(shè)備維護(hù)管理及定期檢查，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具備必要的基礎(chǔ)條件。正確地選擇分析方法，進(jìn)行質(zhì)量控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，建立實(shí)驗(yàn)分析質(zhì)控程序、常規(guī)質(zhì)量控制技術(shù)并完成質(zhì)控圖，最后進(jìn)行各類質(zhì)量控制技術(shù)的比較。應(yīng)根據(jù)不同的目的，選用不同的質(zhì)量控制技術(shù)，使得分析的全過程都處在質(zhì)量受控的狀態(tài)，一個給定系統(tǒng)對分析測試所得數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求限度還和其他一些因素有關(guān)，如分析速度等。

3.3實(shí)驗(yàn)室間質(zhì)量控制

實(shí)驗(yàn)室間誤差控制是指由外部有工作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平的第三方或技術(shù)組織，對各實(shí)驗(yàn)室及其分析工作者進(jìn)行定期或不定期的分析質(zhì)量考查的過程。這項(xiàng)工作常由上級部門發(fā)放標(biāo)準(zhǔn)試樣在所屬實(shí)驗(yàn)室之間進(jìn)行比對分析，也可用質(zhì)控樣以隨機(jī)考核的方式進(jìn)行實(shí)際試樣的考核，以檢查各實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的可比性及是否存在系統(tǒng)誤差，檢查分析誤差是否受控，分析結(jié)果是否有效。

4、綜合評價質(zhì)量保證

綜合分析評價工作在質(zhì)量保證中具有特殊地位，直接影響到分析成果及分析效益的發(fā)揮。

4.1分析數(shù)據(jù)的表述

為了便于對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋，通常使用表格和圖件表示分析數(shù)據(jù)。對分析數(shù)據(jù)圖表的要求是用最少的圖表數(shù)量來獲取最豐富的質(zhì)量信息；在每一種具體圖表中，盡可能反映多種信息；圖表的格式應(yīng)統(tǒng)一規(guī)定，以利于不同層次的信息交流；圖表的種類應(yīng)滿足數(shù)據(jù)分析和解釋工作的需要。

4.2分析數(shù)據(jù)的概括

分析數(shù)據(jù)概括的主要方法有頻數(shù)分布概括法、中心趨勢法、分散度法和空問概括法等。

4.3分析數(shù)據(jù)的分析

分析數(shù)據(jù)分析主要有完整性分析、數(shù)據(jù)分布規(guī)律分析、數(shù)據(jù)的時間序列分析、對照環(huán)境條件分析和變化趨勢分析等。

4.4分析數(shù)據(jù)的解釋

分析數(shù)據(jù)的解釋就是在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對分析結(jié)果表明的意義進(jìn)行解釋和說明。分析數(shù)據(jù)的解釋必須結(jié)合不同分析目的來進(jìn)行。

4.5分析結(jié)果綜合評價

分析結(jié)果的綜合評價是在對各種分析數(shù)據(jù)資料歸納、分析和解釋的基礎(chǔ)上。對分析成果的一個更高層次的宏觀概括，分析實(shí)驗(yàn)室的建立標(biāo)志分析系統(tǒng)的建立，但分析質(zhì)量并未確定，還要控制分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量、分析方法質(zhì)量、分析體系質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)室供應(yīng)、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等參數(shù)的誤差，以將系統(tǒng)各類誤差降到最低，這種為獲取可靠分析結(jié)果的全部活動，就是分析質(zhì)量控制與保證，要確保分析結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，不僅要選擇合適的分析方法，還要減少測量誤差，通過增加平行測定的次數(shù)來降低隨機(jī)誤差，更要消除系統(tǒng)誤差，通過分析化學(xué)中的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制可以把所有的誤差減小到預(yù)期的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]陳志強(qiáng)，王紹梅，張有娟.影響學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的幾個因素[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué). 2006（01）.

[2]熊言林.簡析化學(xué)實(shí)驗(yàn)失敗的原因[J].化學(xué)教育. 2000（04）.