试样的采取、制备和分解
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第二章 试样的采集、制备与分解§ 试样的采集工业分析的基本步骤为:采样、制样、分解样品、消除干扰、方法的选择及测定、结果的计算和数据的评价。
一、样品采集的意义从被检的总体物料中取得有代表性的样品的过程称为采样。
在工业分析工作中,常需要从大批物料中或大面积的矿山上采取实验室样品。
采样的要求是采集到的样品能够代表原始物料的平均组成。
因为分析结果的总标准偏差S0与取样的标准偏差Ss 和分析操作的标准偏差Sa 有关。
二、有关采样的基本术语1、采样单元(sampling unit)具有界限的一定数量物料(界限可以是有形的也可以是无形的)。
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(primary sample ,送检样)合并所采集的所有份样所得的样品。
4、实验室样品(laboratory sample)为送往实验室供分析检验用的样品。
5、参考样品(reference sample ,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(test sample )由实验室样品制备,用于分析检验的样品。
三、采样的原则对于均匀的物料,可以在物料的任意部位进行采样;非均匀的物料应随机采样,对所得的样品分别进行测定。
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)。
四、采样的具体要求 1、采样单元数的确定对于化工产品,如总体物料的单元数小于500,则根据下表选取采样单元数。
2a2s 20S S S +=如总体物料的单元数大于500,则用下式计算采样单元数:3N 3n ⨯=式中N 为总体单元数 2、采集样品的量采集的样品的量应满足下列要求: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:akdm ≥式中m Q —采取实验室样品的最低可靠质量,kg ;d —实验室样品中最大颗粒的直径,mm ; k 、a —经验常数,由实验室求得。
第十三章 一般物质的分析步骤我们通过化学分析法的学习,掌握了不少的物质测定的分析方法。
但是对于一个样品的全部分析过程,你还不能做得好,因为试样除了测定之外,还要有其他的环节,这是我们还未涉及到的内容。
一般步骤:1.试样的采取和制备。
2.定性检验。
3.试样分解。
4.干扰组分的分离。
5.定量测定(选择测定方法)。
6.数据处理。
本章对试样的采取、制备、分解、分离、测定方法的选择进行讨论。
ξ13—1试样的采取和制备代表性:分析试样的组成必须代表全部物料的平均组成。
因为我们所分析的物质只称取零点几克或几克,它应反映物料的真实情况,否则分析结果再准确也是毫无意义的。
因此在分析前必须了解试样来源,明确分析目的,做好试样的采取和制备。
一、采取 均匀物料——液体、气体 所谓均匀是相对的,不均匀也不是绝对的 不均匀物料——固体(部分)采样法:均匀的物料直接取少量分析试样,不需再制备不均匀的物料在不同部位(深度)各采取一部分加以混合。
大气样品 距地面50—180cm 的高度采样,吸收剂吸收浓缩1.气体试样的采取 烟道气、废气中某些有毒污染物,不准将气体采入空瓶或大型注射器中2.液体采样 大容器:不同深度取样,混合均匀小容器:随机抽取件数2/N S N :总件数水样的采取 水管、泵水井:先打开放10—15min 之后用净瓶子取满池、江、河:干净的空瓶子沉入这水体一定深度,拉绳拔塞,水灌满瓶后取样,在不同深度的样品混合均匀注意事项(无论是气体还是液体):①勿引入杂质 ;②去处表面油污、杂质3.固体样品的采取:固体样品——矿石、合金、盐类、金属锭、土壤等。
(1)金属和金属制品试样的采取:a. a. 片、丝状的认为均匀,随意剪一部分b. b. 钢锭、铸铁不均匀,表面清洗,再用钻在不同部位、深度钻取碎屑混匀c. c. 极硬的白口铁、硅钢,用钢锤砸碎,放入钢钵中捣碎,取一部分(2)粉状或松散物的采取盐类、化肥、农药、精矿等,较均匀,取样点少且量小。
第二章定量分析的一般步骤一、分析试样的采集与制备1.试样的采集与制备:是指从大批物料中采取少量的样本作为原始试样,然后再制备成供分析用的最终式样。
采样的基本原则:均匀、合理、具有代表性试样的形态:气体、液体、固体2.取样方法:气体样品:集气法(eg.工厂废气中有毒气体的分析)、富集法(eg.大气污染物的测定、室内甲醛的含量测定)固体样品:抽样样品法(“四角+中央”)、圆锥四分法液体样品:混合均匀后按照上中下分层取样二、试样的分解(预处理)1.分解试样的原则:①式样分解必须完全,处理后的溶液中不得残留原试样的细屑或粉末②式样分解过程中待测组分不应挥发③不应引入待测组分和干扰物质2.分解方法:溶解法、熔融法、消解法(1)溶解法:水:例(NH4)2SO4中含氮量的测定酸:HCl、H2SO4、HNO3、HF等及混合酸分解金属、合金、矿石等碱:例:NaOH溶解铝合金分析Fe、Mn、Ni含量有机溶剂:相似相溶原理(2)熔融法:酸溶:K2S2O7、KHSO4溶解氧化物矿石碱溶:Na2CO3、NaOH、Na2O2溶解酸性矿物质(3) 消解法——测定有机物中的无机元素湿法消解:通常用硝酸和硫酸混合物与试样一起置于克氏烧瓶中,一定温度下分解,属于氧化分解法常用试剂:HNO3、H2SO4、HClO4、H2O2和KMnO4等。
干法灰化:待测物质加热或燃烧后灰化、分解,余留残渣用适当的溶剂溶解。
适用范围:有机物和生物试样中金属元素、硫、卤素等无机元素。
常用方法:坩埚灰化法、氧瓶燃烧法和低温灰化法。
三、常用的分离、富集方法1. 分离:让试样中的各组分互相分开的过程(纯化)分离的作用:提高方法的选择性、提高方法的灵敏度、准确度分离方法:沉淀分离、萃取分离、挥发分离、色谱分离2. 富集:待测组分含量低于测定方法的检测限时,在分离时将其浓缩使其能被测定富集方法:萃取富集、吸附富集、共沉淀富集四、测定方法的选择分析对象(样品性质、组分含量、干扰情况)→分析方法(准确度、灵敏度、选择性、适用范围)→用户(用户对分析结果的要求和对分析费用的承受度)→成本(时间、人力、设备、消耗品)五、分析结果的计算与评价1. 分析结果的计算及评价的目的:判断分析结果的准确度、灵敏度、选择性等是否达到要求2. 含量计算方法:根据分析过程中有关反应的化学计量关系及分析测量所得数据进行计算3. 测定结果及误差分布情况的分析:可采取统计学方法进行评价,如平均值、相对标准偏差、置信度、显著性检查等。
第1章定量分析概述思考题答案1.正确进行试样的采取、制备和分解对分析工作有何意义?答:正确的采样,能使分析结果代表被分析对象的平均组成,不会给出错误结论,使定量分析失去意义;正确的制备和分解方法,不仅使试样中各种形态存在的被测组分都转入溶液呈可测定的状态,而且能使被测组分的测定和杂质的分离都易进行。
2. 在进行农业试验时,需要了解微量元素对农作物栽培的影响。
某人从试验田中挖一小铲泥土试样,送化验室测定。
试问由此试样所得的分析结果有无意义。
如何采样才正确?答:取样的关键是保证所取试样具有高度的代表性,即用作分析的试样应能代表被分析对象的平均组成。
从试验田挖一小铲泥土,取样不具备代表性,分析结果会导致错误结论。
应于不同地段采集足够量的原始平均试样,经研磨、过筛、缩分后,送化验室测定。
3. 为了探讨某江河地段底泥中工业污染物的聚集情况,某单位于不同地段采集足够量原始试样,混匀后取部分试样送分析室。
分析人员用不同方法测定其中有害化学组分的含量.这样做对不对?为什么?答:采集的原始平均试样混匀后,取部分试样送交分析部门,样品不具代表性。
采集的原始平均试样混匀后,还须研磨、过筛、缩分,才能使送交分析部门试样代表所采集样品的平均化学成分。
4. 怎样溶解下列试样:锡青铜(Cu:80%,Sn:15%,Zn:5%)、高钨钢、纯铝、银币、玻璃(不测硅)、方解石。
答:锡青铜:用热H2SO4溶解;高钨钢:用HNO3+HF溶解;纯铝:用HCl溶解;银币:用HNO3溶解;玻璃(不测硅):用HF溶解5. 欲测石灰石(CaCO3)和白云石[CaMg(CO3)2]中钙、镁的含量,怎样测定才能得到较准确的结果?答:①根据原料的堆放情况,从不同的部位和深度选取多个取样点,采取一定量矿石样品;将试样进行破碎、过筛、混匀和缩分。
②采用适当的溶剂(如HCl),将试样溶解后制成溶液。
③对常量组分的测定,选择准确度高的方法(如配位滴定法)进行测定。
1.定量分析的一般步骤是、、、。
(试样的采取和制备;试样的分解;测定方法的选择;分析结果准确度的保证和评价)2.化学分析法主要用于组分的测定,组分质量分数在以上;仪器分析法通常适于组分的测定,组分质量分数在以下。
(常量;1%;微量或痕量;1%)3.已知黄铁矿中硫含量约为30 % , 为获得约0.5 g BaSO4沉淀, 应称取试样g。
[M r(BaSO4)=233.4, A r(S)=32.06](0.2g)4.分解试样所用的HCl,H2SO4和HNO3三种强酸中,具有强络合作用的酸是,其生成的盐几乎均易溶于水的酸是。
(HCl;HNO3)5.偶然误差的正态分布曲线的两个重要参数是和,它们分别表示测量结果的和。
(总体平均值μ;标准偏差σ;准确度;精密度)6. 系统误差的特点是:1. ;2. ;3. 。
(重复性;单向性;可测性)7.校准、做试验,做试验,对分析结果加以能减少系统误差。
(仪器;空白;对照;校正)8.在分析过程中,下列情况各造成何种(系统、偶然)误差。
(1)称量时,试样吸收了空气中的水分。
(2)读取滴定管读数时,最后一位数值估计不准。
(3)重量法测定SiO2时,试液中硅酸沉淀不完全。
(系统误差,偶然误差,系统误差)9.判断误差类型:a. 用分析天平称量时,试样吸收了空气中的水分,属于误差;b. 用分析天平称量时,不小心将样品洒落在天平称量盘上,属于误差;(系统误差;过失误差)10.判断下列误差属于何种类型:a. 以含量为95%的金属锌作为基准物质标定EDTA 溶液的浓度,属于误差;b. 移液管转移溶液之后残留量稍有不同,属于误差。
(系统误差;偶然误差)11.在分析过程中,下列情况各造成何种(系统、偶然)误差。
(1)称量过程中天平零点略有变动。
(2)读取滴定管读数时,最后一位数值估计不准。
(3)分析用试剂含有微量待测组分。
(偶然误差,偶然误差,系统误差)12.由某种固定原因造成的使测定结果偏高所产生的误差属于误误差。
第一章试样的采取与制备习题与答案1.试样的制备过程一般包括几个步骤?答:从实验室样品到分析试样的这一处理过程称为试样的制备。
试样的制备一般需要经过破碎、过筛、混合、缩分等步骤。
一、破碎破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎4 个阶段。
根据实验室样品的颗粒大小、破碎的难易程度,可采用人工或机械的方法逐步破碎,直至达到规定的粒度。
由于无需将整个实验室样品都制备成分析试样,因此,在破碎的每一阶段,需要包括破碎、过筛、混匀和缩分四个步骤,直至减量成为分析试样。
应该指出,因矿石中难碎的粗粒与易碎的细粒的成分不同,为了保证试样的代表性,所有粒块均应磨碎,不应弃去难磨的部分。
破碎时还应避免引入杂质。
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)。
试样过筛常用的筛子为标准筛,一般为铜网或不锈钢网。
三、混匀混匀法通常有铁铲法或环锥法、掀角法。
铁铲法或环锥法常用于手工混合大量实验室样品。
如铁铲法是在光滑而干净的混凝土或木制平台上,用铁铲将物料往一中心堆积成一圆锥,然后从锥底一铲一铲将物料铲起,重新堆成另一个圆锥,来回翻倒数次。
操作时物料必须从锥堆顶部自然洒落,使样品充分混合均匀。
掀角法常用于少量细碎样品的混匀。
将样品放在光滑的塑料布上,提起塑料布的两个对角使样品在水平面上沿塑料布的对角线来回翻滚,第二次提起塑料布的另外两个对角进行翻滚,如此调换翻滚多次,直至物料混合均匀。
也可采用机械混匀器进行混匀。
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。
因为不可能把全部实验室样品都加工成分析试样,随着样品的磨碎,粒度变小,样品的最低可靠质量减少,所以要不断地进行缩分。
缩分的方法,常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。
1.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。
第四章定量分析的一般步骤及复杂物质的分析示例定量分析大致包括以下几个步骤:取样、试样的分解、干扰组分的分离掩蔽、测定、数据处理及分析结果的表示。
本章仅就试样的采取和处理,分析试样的制备和分解,测定方法的选择以及分析结果准确度的保证和评价,进行简单讨论。
§4-1 试样的采取和制备试样的采取和制备必须保证所取试样具有代表性,即分析试样的组成能代表整批物料的平均组成。
否则,无论分析工作做得怎样认真、准确,所得结果也毫无实际意义;而无代表性的分析数据,会给实际工作造成严重的混乱。
因此,慎重地审查试样的来源,使用正确的取样方法是非常重要的。
(举例)取样大致可分三步:(1) 收集粗样;(2) 将每份试样混合或粉碎、缩分,减少至适合分析所需的数量;(3) 制成符合分析用的样品。
为了保证取样有足够的准确性,又不致花费过多的人力、物力,应该了解取样过程所依据的基本原则、方法。
1. 取样的基本原则正确取样应满足以下几个要求:(1) 大批试样(总体)中所有组成部分都有同等的被采集的几率;(2) 根据给定的准确度,采取有次序的和随机的取样,使取样的费用尽可能低。
(3) 将n个取样单元(如车、船、袋或瓶等容器的试样彻底混合后,再分成若干份,每份分析一次,这样比采用分别分析几个取样单元的办法更优化。
2. 取样操作方法试样种类繁多,形态各异,试样的性质和均匀程度也各不相同。
因此,首先将被采取的物料总体分为若干单元。
它可以是均匀的气体或液体,也可以是车辆或船支装载的物料。
其次,了解各取样单元间和各单元内的相对变化。
如煤在堆积或运输中出现的偏析,即颗粒大的会滚在堆边上,颗粒小或密度大的会沉在堆下面,细粉甚至可能飞扬。
正确划分取样单元和确定取样点是十分重要的。
以下,针对不同种类的物料简略讨论一些采样方法。
⑴组成比较均匀的物料这一类试样包括气体、液体和某些固体,取样单元可以较小。
对于大气样品,根据被测组分在空气中存在的状态(气态、蒸气或气溶胶)、浓度及测定方法的灵敏度,可用直接法或浓缩法取样。