第1章　緒　　論
1.1　無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)
1.1.1　化學(xué)的研究對(duì)象和重要作用
　　化學(xué)是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化以及變化過程中的能量關(guān)系的科學(xué).它涉及存在于自然界的物質(zhì)———地球上的礦物、空氣中的氣體、海洋里的水和鹽、在動(dòng)物身上找到的化學(xué)物質(zhì),以及由人類創(chuàng)造的新物質(zhì);它涉及自然界的變化———與生命有關(guān)的化學(xué)變化,還有由化學(xué)家發(fā)明和創(chuàng)造的新變化.因此,化學(xué)包含著兩種不同類型的工作,一些化學(xué)家在研究自然界并試圖了解它,另一些化學(xué)家則在創(chuàng)造自然界不存在的新物質(zhì)和完成化學(xué)變化的新途徑.
大千世界是由各種各樣、形形色色的物質(zhì)所組成的.物質(zhì)有兩種基本形態(tài):一種是具有靜
止質(zhì)量的物質(zhì),稱為“實(shí)物”,如日月星辰、江河湖海、山岳丘陵、動(dòng)植物、微生物、原子、分子、離
子、電子等;另一種是只有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量沒有靜止質(zhì)量的物質(zhì),稱為“場(chǎng)”,如引力場(chǎng)、電磁場(chǎng)、原子核
內(nèi)場(chǎng)等.實(shí)物和場(chǎng)是物質(zhì)存在的兩種基本形態(tài),它們可互相轉(zhuǎn)化但不會(huì)被消滅,也不可能憑空
創(chuàng)造出來(lái).化學(xué)所研究的物質(zhì)是實(shí)物.
物質(zhì)永遠(yuǎn)處于不停的運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展?fàn)顟B(tài)之中.世界上沒有不運(yùn)動(dòng)的物質(zhì),也沒有脫離物質(zhì)的運(yùn)動(dòng).物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式可歸納為機(jī)械的、物理的、化學(xué)的、生命的和社會(huì)的五種.這些運(yùn)動(dòng)形式既互相聯(lián)系,又互相區(qū)別,每一種運(yùn)動(dòng)形式都有其特殊的本質(zhì).化學(xué)主要研究物質(zhì)的化學(xué)運(yùn)動(dòng)形式.
化學(xué)運(yùn)動(dòng)形式即化學(xué)變化的主要特征是生成了新的物質(zhì).但從物質(zhì)構(gòu)造層次講,化學(xué)變化是在原子核不變的情況下,發(fā)生了原子的化分(原有化學(xué)鍵或分子的破壞)和化合(新的化學(xué)鍵或分子的形成)而生成了新物質(zhì).核裂變或核聚變的核反應(yīng)雖然也有新物質(zhì)生成,但它們不是原子層次的反應(yīng),故不屬于化學(xué)變化.因此,化學(xué)應(yīng)是在分子、原子或離子水平上,研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化以及變化過程中能量關(guān)系的科學(xué).
物質(zhì)的各種運(yùn)動(dòng)形式是彼此聯(lián)系的,并在一定條件下互相轉(zhuǎn)化.物質(zhì)的化學(xué)運(yùn)動(dòng)形式與其他運(yùn)動(dòng)形式也是有聯(lián)系并互相轉(zhuǎn)化的.化學(xué)變化總伴隨有物理變化,生物過程總伴隨著不間斷的化學(xué)變化.因此,研究化學(xué)時(shí)還要結(jié)合其他許多有關(guān)學(xué)科的理論和實(shí)踐.
化學(xué)是一門既古老又年輕的科學(xué).人類的化學(xué)實(shí)踐在歷史上很早就開始了,如火的利用、造紙、釀酒、染色、中草藥、火藥、冶金、陶瓷等.從古代開始,化學(xué)就一直伴隨古人的生產(chǎn)和生活.直到17世紀(jì)后期,英國(guó)著名科學(xué)家波義耳(R.Boyle)指出“化學(xué)的對(duì)象和任務(wù)就是尋找和認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成和性質(zhì)”,化學(xué)才走上了科學(xué)的道路.如果從這時(shí)算起,化學(xué)作為一門科學(xué)僅有300多年的歷史.18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量守恒定律、定組成定律、倍比定律等,為化學(xué)新理論的誕生打下了基礎(chǔ).19世紀(jì)初,道爾頓(J.DAlton)和阿伏伽德羅(A.AvogAdro)分別創(chuàng)立了原子論和原子分子論;1869年俄國(guó)著名化學(xué)家門捷列夫(D.I.Mendele
v)提出了元素周期律,從此進(jìn)入了近代化學(xué)的發(fā)展時(shí)期.20世紀(jì)是化學(xué)取得巨大成就的世紀(jì),1926年,量子力學(xué)的建立沖破經(jīng)典力學(xué)的束縛,開辟了現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展的新歷程;1931年,丹麥科學(xué)家玻爾(N.H.D.Bohr)把量子的概念首先引入原子結(jié)構(gòu)理論 ,成功地解釋了氫原子光譜 .在此基礎(chǔ)上,化學(xué)鍵理論及晶體結(jié)構(gòu)的研究 ,都獲得了新發(fā)展 .物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展 ,使人們從微觀上更深入地認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 ,對(duì)于無(wú)機(jī)物、有機(jī)物的合成和各種新材料的研制 ,都具有指導(dǎo)作用 .化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用 ,從宏觀上推動(dòng)各類化學(xué)反應(yīng)的研究 ,大大促進(jìn)了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展 .20世紀(jì) ,在化學(xué)高速發(fā)展的背景下 ,中國(guó)化學(xué)家不遑多讓 ,侯氏制堿法、抗瘧疾藥物青蒿素、人工合成牛胰島素等 ,都讓中國(guó)人的名字寫在了化學(xué)的榮譽(yù)榜上 .總體來(lái)看,化學(xué)在以下幾個(gè)方面創(chuàng)造了我們美好的生活 :化肥將人類從饑餓中拯救出來(lái) ,高分子合成材料改善了我們的生活 ,藥物成為人類健康的守護(hù)神 ,染料的發(fā)明和應(yīng)用使我們的生活多姿多彩 .
傳統(tǒng)化學(xué)按研究對(duì)象和內(nèi)在邏輯的不同 ,分為無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和物理化學(xué)四大分支 .隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展 ,各門學(xué)科之間的相互滲透日益增強(qiáng) ,化學(xué)已經(jīng)滲透到農(nóng)業(yè)、生命科學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、冶金學(xué)等許多領(lǐng)域,從而形成了許多應(yīng)用化學(xué)的新分支和邊緣學(xué)科 ,如農(nóng)業(yè)化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)藥化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、地球化學(xué)、海洋化學(xué)、材料化學(xué)、計(jì)算化學(xué)、核化學(xué)、激光化學(xué)、高分子化學(xué)等 .同時(shí) ,原有的 “四大分支 ”中的某些內(nèi)容 ,已經(jīng)發(fā)展成為一些新的獨(dú)立分支 ,如熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、稀有元素化學(xué)、膠體化學(xué)等 .我國(guó)著名科學(xué)家徐光憲教授作了如下的比喻 : “把21世紀(jì)的化學(xué)比作一個(gè)人 ,那么物理化學(xué)、理論化學(xué)和計(jì)算化學(xué)是腦袋 ,分析化學(xué)是耳目 ,配位化學(xué)是心腹 ,無(wú)機(jī)化學(xué)是左手 ,有機(jī)化學(xué)和高分子化學(xué)是右手 ,材料科學(xué)是左腿 ,生命科學(xué)是右腿 ,通過這兩條腿使化學(xué)科學(xué)堅(jiān)實(shí)地站在國(guó)家目標(biāo)的地坪上 .”化學(xué)是一門 “中心科學(xué) ”,它不僅生產(chǎn)用于制造住所、衣物和交通用的材料 ,發(fā)明提高和保證糧食供應(yīng)的新方法 ,創(chuàng)造新的藥物 ,而且多方面改善著我們的生活 ,因而化學(xué)也是一門實(shí)用科學(xué) .
第63屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過決議將2011年定為 “國(guó)際化學(xué)年 ”,以紀(jì)念化學(xué)學(xué)科所取得的成就以及對(duì)人類文明的貢獻(xiàn) .近100年來(lái) ,化學(xué)作為一門中心科學(xué) ,推動(dòng)了物質(zhì)科學(xué)與生命科學(xué)等其他科學(xué)的發(fā)展 .化學(xué)在認(rèn)識(shí)熱或溫度、做功、能量等方面與物理學(xué)有許多相似之處 ,而物理學(xué)的相關(guān)理論又推動(dòng)了化學(xué)的發(fā)展 ;生命科學(xué)在分子水平上離不開化學(xué)的支持,疾病的早期診斷與治療、DNA的檢測(cè)、藥物分子的開發(fā)、生殖與發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)與健康等都與化學(xué)有著緊密的聯(lián)系 .尤其是20世紀(jì)中期以后 ,化學(xué)與生命、材料、能源、環(huán)境、信息等學(xué)科領(lǐng)域的交叉融合 ,不僅促進(jìn)了學(xué)科自身的發(fā)展 ,也催生了眾多新興交叉前沿學(xué)科 ,如分子生物學(xué)、分子納米結(jié)構(gòu)、納米材料和相關(guān)納米技術(shù)等 .近100年來(lái) ,化學(xué)在解決糧食問題、戰(zhàn)勝疾病、解決能源問題、改善環(huán)境問題、發(fā)展國(guó)家防御與安全所用的新材料和新技術(shù)等方面起到了不可或缺的關(guān)鍵作用 .石油的開采、核技術(shù)的應(yīng)用、電池的發(fā)展、航空材料的制造等都是例證 .現(xiàn)在 ,化學(xué)已為新能源、新材料的研究 ,乃至信息、醫(yī)藥、資源和環(huán)境等領(lǐng)域的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)保障 .
在現(xiàn)代生活中 ,特別是在人類的生產(chǎn)活動(dòng)中 ,化學(xué)起著重要的作用 .例如 ,運(yùn)用對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的知識(shí) ,科學(xué)地選擇使用原材料 ;運(yùn)用化學(xué)變化的規(guī)律 ,可研制各種新產(chǎn)品 .又如 ,當(dāng)前人類關(guān)心的能源和資源的開發(fā)、糧食的增產(chǎn)、人口的控制、環(huán)境的保護(hù)、海洋的綜合利用、生物工程等都離不開化學(xué)知識(shí) ;現(xiàn)代化的生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)往往需要綜合運(yùn)用多種學(xué)科的知識(shí) ,而它們都與化學(xué)有著密切的聯(lián)系 .以稀土元素為例 ,過去僅用于打火石、玻璃著色等方面 ,用途十分有限 .20世紀(jì)50年代以來(lái) ,由于人們采用離子交換和有機(jī)溶劑萃取技術(shù) ,分離、提純稀土產(chǎn)品獲得成功 ,同時(shí)通過研究又不斷發(fā)現(xiàn)了稀土元素及其化合物的許多優(yōu)良性能 ,所以它的
應(yīng)用迅速擴(kuò)展 .在熒光材料、磁性材料、激光材料、超導(dǎo)材料、儲(chǔ)氫材料、新型半導(dǎo)體材料、原子
反應(yīng)堆材料等方面 ,稀土元素都顯示出重要作用 .我國(guó)是稀土儲(chǔ)量最多的國(guó)家 ,稀土元素化學(xué)
在材料科學(xué)中的迅速發(fā)展 ,必將對(duì)我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)做出日益重要的貢獻(xiàn) .合成高分子材料
在目前人們使用的各種材料中已占一半以上 ,近些年來(lái)又有許多新發(fā)展 ,含有碳纖維、硼纖維
的各種復(fù)合材料以及具有光、電、磁等功能的各種功能高分子材料 ,均在現(xiàn)代科技中發(fā)揮了重
要作用 .在新能源的開發(fā)和利用方面 ,近年來(lái)許多國(guó)家對(duì)無(wú)污染的氫能源的研究和應(yīng)用不斷
取得新的成果 .可以預(yù)料不久的將來(lái) ,會(huì)出現(xiàn)以氫能為主要能源的新時(shí)代 .
生命科學(xué)與化學(xué)的聯(lián)系更為密切 .植物體的根、莖、葉、花、果實(shí)、種子 ,動(dòng)物體的骨骼、肌肉、臟器以及它們的各種體液都是由各種化學(xué)元素經(jīng)過生理、生化等各種變化而構(gòu)成的 .農(nóng)、林、果、魚、畜產(chǎn)品的初加工、深加工及其副產(chǎn)品和廢物的綜合利用 ;糧食、油料、蔬菜、水果、水產(chǎn)品、肉奶蛋等的儲(chǔ)存保鮮 ;使用飼料添加劑、生長(zhǎng)激素、微量元素、必需氨基酸等調(diào)節(jié)動(dòng)植物有機(jī)體的生理過程 ,以提高農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 ;利用殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑保護(hù)植物不受害蟲、病菌、嚙齒類動(dòng)物的侵害 ;利用各種獸藥和疫苗防治畜禽疾病和傳染病 ;衛(wèi)生監(jiān)督、環(huán)境監(jiān)控、產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn) ;微量元素肥料和化學(xué)肥料的合理使用 ,土壤結(jié)構(gòu)的改良 ;鹽堿地的治理、污水的凈化等 ,都離不開化學(xué)的基本原理、基本知識(shí)和基本操作技能 .
伴隨其他科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)水平的提高 ,新的精密儀器、現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)手段和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用 ,化學(xué)科學(xué)也在突飛猛進(jìn)地發(fā)展 ,正在從描述性的科學(xué)向推理性的科學(xué)過渡 ,從定性科學(xué)向定量科學(xué)發(fā)展 ,從宏觀現(xiàn)象向微觀結(jié)構(gòu)深入 .面向未來(lái) ,化學(xué)將向更廣度、更深層次的方向延伸 ;新工具的不斷創(chuàng)造和應(yīng)用 ,將促進(jìn)化學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展 ;綠色化學(xué)將帶來(lái)化學(xué)化工生產(chǎn)方式的變革 ;化學(xué)在解決戰(zhàn)略性、全局性、前瞻性重大問題上 ,將繼續(xù)發(fā)揮更大的作用 .目前 ,世界上出現(xiàn)的以信息技術(shù)、生物工程、新型材料、新的能源、海洋開發(fā)等新技術(shù)為主導(dǎo)的技術(shù)革命是與化學(xué)密切相關(guān)的 ,離開化學(xué)和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展 ,這些新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用都是不可能的 .
1.1.2　無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的性質(zhì)、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法
在化學(xué)的各門分支學(xué)科中 ,無(wú)機(jī)化學(xué)是研究所有元素的單質(zhì)和化合物 (碳?xì)浠�合物及其衍生物除�?)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)的學(xué)科 ;分析化學(xué)是研究物質(zhì)組成成分及其含量的測(cè)定原理、測(cè)定方法和操作技術(shù)的學(xué)科 .無(wú)機(jī)及分析化學(xué)是高等學(xué)校材料類、環(huán)境類、農(nóng)林類、生物類專業(yè)一門重要的必修基礎(chǔ)課 ,它不是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的一門分支學(xué)科 ,而是主要介紹無(wú)機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)等學(xué)科中的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和基本操作技術(shù) .在此基礎(chǔ)上 ,運(yùn)用微觀理論知識(shí) ,去揭示物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)與變化規(guī)律的關(guān)系 ;用宏觀理論知識(shí)中的化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)動(dòng)力學(xué)知識(shí) ,計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 ,繼而判斷化學(xué)反應(yīng)的方向、限度、快慢及反應(yīng)歷程 ,以及研究化學(xué)反應(yīng)與外界條件的關(guān)系等 ,并將這些知識(shí)在水溶液中的四大化學(xué)平衡及元素化學(xué)內(nèi)容中予以應(yīng)用和深化 ,我們可從中了解到化學(xué)與材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生物科學(xué)融合的巨大潛力 .
許多專業(yè)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課也與化學(xué)有著不可分割的聯(lián)系 .例如 ,材料分析測(cè)試技術(shù) ,材料合成 ,材料化學(xué) ,環(huán)境監(jiān)測(cè) ,水處理技術(shù) ,大氣、水污染控制 ,動(dòng)物、植物生物化學(xué) ,動(dòng)物、植物生理學(xué) ,病理學(xué) ,藥理學(xué) ,土壤學(xué) ,肥料學(xué) ,植物保護(hù)學(xué) ,飼料學(xué) ,農(nóng)畜產(chǎn)品加工學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課都需要一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) .又如 ,學(xué)習(xí)生理學(xué)必須了解生物體的新陳代謝作用 ,生物體內(nèi)的酸堿平衡以及各種代謝平衡 ,這些平衡都是以化學(xué)平衡理論為基礎(chǔ)的 ;各種酶的作用又是催化劑原理的具體體現(xiàn) .總之 ,對(duì)化學(xué)在專業(yè)學(xué)習(xí)和專業(yè)工作中的重要意義 ,大家在今后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中會(huì)有更深刻的體會(huì) .
無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的教學(xué)任務(wù)是 :通過本課程學(xué)習(xí) ,掌握與材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、農(nóng)林科學(xué)、生物科學(xué)有關(guān)的化學(xué)基本理論、基本知識(shí)和基本操作技能 ;在學(xué)習(xí)溶液基礎(chǔ)知識(shí)時(shí) ,重點(diǎn)掌握四大平衡理論的原理和以滴定分析方法為主的測(cè)定物質(zhì)含量的方法 ,建立準(zhǔn)確的 “量”的概念 ;了解這些理論、知識(shí)和技能在專業(yè)中的應(yīng)用 ,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和今后的工作打下良好的化學(xué)基礎(chǔ) ,同時(shí)擴(kuò)大知識(shí)面 .總之 ,在教學(xué)中培養(yǎng)自學(xué)能力、分析和解決日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中一些化學(xué)問題的能力 ,以及培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和習(xí)慣 ,是無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)的重要任務(wù) .
無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的學(xué)習(xí)方法 :1學(xué)習(xí)中要注重基本概念和基本理論的理解和應(yīng)用 .在學(xué)習(xí)某一內(nèi)容時(shí) ,首先要注意研究的對(duì)象和背景 ,弄清問題是怎樣提出的 ,用什么辦法解決問題 ,結(jié)果如何 ,有什么實(shí)際意義和應(yīng)用 ,然后再研究細(xì)致的內(nèi)容、推導(dǎo)過程、實(shí)驗(yàn)步驟等 ,這才能抓住要領(lǐng) .2培養(yǎng)自學(xué)能力 .21世紀(jì)的教育是終身教育 ,知識(shí)財(cái)富的創(chuàng)造速度非常之快 ,每隔3~5年翻一番 .就化學(xué)而言 ,美國(guó)化學(xué)文摘服務(wù)社 (CAS)給各種新化合物編有注冊(cè)號(hào) ,在1950年初大約是200萬(wàn)種 ,而到1990年已突破1000萬(wàn)種 ,2000年已達(dá)到2340萬(wàn)種 ,2010年已超過3500萬(wàn)種 ,目前平均每天增加3000種.面對(duì)浩瀚的信息量 ,任何人即使日夜攻讀 ,也難讀完和記住現(xiàn)有的知識(shí) .將來(lái)從事工作所必需的很多知識(shí)僅在學(xué)校學(xué)習(xí)期間肯定是不能學(xué)完的 ,需要不斷地學(xué)習(xí)、更新知識(shí)來(lái)適應(yīng)社會(huì) ,增強(qiáng)自己的競(jìng)爭(zhēng)力 ,即運(yùn)用已有知識(shí)創(chuàng)造性地解決問題和發(fā)現(xiàn)新知識(shí) ,因此培養(yǎng)自學(xué)能力就顯得非常重要 .掌握知識(shí)是提高自學(xué)能力的基礎(chǔ) ,而提高自學(xué)能力又是掌握知識(shí)的主要條件 ,兩者是相互促進(jìn)的 .我們提倡課前預(yù)習(xí) ,課后復(fù)習(xí)、歸納 ,將知識(shí)系統(tǒng)化 .每學(xué)完一章 ,應(yīng)對(duì)該章內(nèi)容進(jìn)行書面總結(jié) ,包括基本概念、基本原理、基本公式和有關(guān)計(jì)算 ,弄清該章的主要內(nèi)容 .此外 ,有目的地閱讀一些雜志或參考書 ,有助于加深對(duì)某一知識(shí)的理解和拓寬知識(shí)面 .3理論與實(shí)踐結(jié)合 .化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),許多化學(xué)的理論和規(guī)律很大的一部分是從實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的 .既要重視理論的掌握 ,又要重視實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練 ,努力培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度 .
1.2　誤差及數(shù)據(jù)處理
1.2.1　誤差的分類
分析測(cè)試中 ,因受分析方法、測(cè)量?jī)x器、所用試劑和操作者主觀條件等因素限制 ,分析結(jié)果與真實(shí)值不完全一致 .測(cè)定結(jié)果與真實(shí)值之間的差異稱為誤差 .誤差有正、負(fù)之分 ,當(dāng)測(cè)定值大于真實(shí)值時(shí)為正誤差 ,當(dāng)測(cè)定值小于真實(shí)值時(shí)為負(fù)誤差 .但客觀存在的真實(shí)值不可能知道 ,實(shí)際工作中常用 “標(biāo)準(zhǔn)值 ”代替真值 .標(biāo)準(zhǔn)值是用多種可靠的分析方法 ,由具有豐富經(jīng)驗(yàn)的人員經(jīng)過反復(fù)多次測(cè)定而得出的比較準(zhǔn)確的結(jié)果 .誤差是客觀存在的 ,不可避免的 .作為分析工作者 ,應(yīng)該了解誤差理論和誤差產(chǎn)生原因 ,以便使誤差減少到最小程度 ,獲得盡可能準(zhǔn)確的分析結(jié)果 .按來(lái)源不同 ,誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差 .
1.系統(tǒng)誤差
系統(tǒng)誤差 (可測(cè)誤差 )是由某些比較確定的原因引起的 ,它對(duì)分析結(jié)果的影響比較固定 ,即誤差的正、負(fù)通常是一定的 ,其大小也有一定的規(guī)律性 ,重復(fù)測(cè)量的情況下 ,它有重復(fù)出現(xiàn)的性質(zhì),因此其大小往往可以測(cè)出 ,并且還可通過實(shí)驗(yàn)減小或消除 .按誤差產(chǎn)生的原因 ,系統(tǒng)誤差可分為下列幾種 : 


(1)方法誤差 
.它是分析方法本身造成的誤差 .例如 ,滴定分析中反應(yīng)進(jìn)行不完全、滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)不相符、有其他副反應(yīng)發(fā)生等 . 


(2)
儀器、試劑誤差 .它是儀器本身不準(zhǔn)確和試劑不純而引起的誤差 .例如 ,天平兩臂不等長(zhǎng)引起稱量誤差、砝碼質(zhì)量和滴定管刻度不準(zhǔn)確、所用試劑或蒸餾水中含有雜質(zhì)等 . 


(3)操作誤差 
.它是指正常操作條件下因分析人員掌握操作規(guī)程和實(shí)驗(yàn)條件有出入而引起的誤差 .例如 ,滴定管讀數(shù)偏低或偏高、對(duì)顏色的分辨能力不夠敏銳等所造成的誤差 .




2.偶然誤差
偶然誤差 (隨機(jī)誤差 )是由一些偶然因素所引起的誤差 ,是偶然的或不能控制的 .這類誤差對(duì)分析結(jié)果的影響不固定 ,有時(shí)大 ,有時(shí)小 ,有時(shí)正 ,有時(shí)負(fù) .例如 ,實(shí)驗(yàn)室中環(huán)境溫度、氣壓、濕度等的微小波動(dòng) ,滴定管讀數(shù)最后一位估計(jì)不準(zhǔn) .當(dāng)人們對(duì)一個(gè)量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量 ,然后把所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)發(fā)現(xiàn) ,偶然誤差符合正態(tài)分布規(guī)律 ,如圖1Ｇ1所示 ,其規(guī)律是 :1絕對(duì)值相等的正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相等 ;2小誤差出現(xiàn)的次數(shù)多 ,大誤差出現(xiàn)的次數(shù)少 ,個(gè)別特別大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)極少 .
特別注意 ,系統(tǒng)誤差和偶然誤差都是指在正常操作的情況下所產(chǎn)生的誤差 .因操作不細(xì)心而加錯(cuò)試劑、記錯(cuò)讀數(shù)、溶液濺失等違反操作規(guī)程所造成的錯(cuò)誤稱為過失 .過失不屬于誤圖1Ｇ1　偶然誤差正態(tài)
分布曲線
差,過失是完全可以避免的 .
1.2.2　誤差和偏差的表示方法
1.準(zhǔn)確度與誤差
　　測(cè)定值與真實(shí)值之間的接近程度稱為準(zhǔn)確度 ,用誤差表示 .誤差越小 ,準(zhǔn)確度越高 .誤差又分為絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差 . 
(1)絕對(duì)誤差 .實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)值 x與真實(shí)值 T之間的差值稱為絕對(duì)誤差 E,即 
E＝x－T (1Ｇ1)　　例如 ,測(cè)定一樣品中某組分的含量時(shí) ,分析結(jié)果為18.00％ ,而其真實(shí)值為18.13％ ,則其絕對(duì)誤差為－0.13％ .絕對(duì)誤差有正、負(fù)號(hào) ,正號(hào)表示分析結(jié)果偏高 ,負(fù)號(hào)表示偏低 . 
(2)相對(duì)誤差 .相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差占真實(shí)值的百分?jǐn)?shù) ,即 
E
Er＝T ×100％ (1Ｇ2)
　　對(duì)多次測(cè)定結(jié)果則采用平均絕對(duì)誤差和平均相對(duì)誤差 ,平均絕對(duì)誤差即為測(cè)定結(jié)果平均值與真實(shí)值之差 ,平均絕對(duì)誤差占真實(shí)值的百分?jǐn)?shù)即為平均相對(duì)誤差 ,即 E＝x－T (1Ｇ3) 
E
Er＝T ×100％ (1Ｇ4) 
2.精密度與偏差
對(duì)同一樣品多次平行測(cè)定結(jié)果之間的符合程度稱為精密度 ,用偏差表示 .偏差越小 ,說(shuō)明測(cè)定結(jié)果精密度越高 .偏差有多種表示方法 . 
(1)絕對(duì)偏差和相對(duì)偏差 .由于真實(shí)值往往不知道 ,因而只能用多次分析結(jié)果的平均值代表分析結(jié)果 (以平均值為 “標(biāo)準(zhǔn) ”),這樣計(jì)算出來(lái)的誤差稱為偏差 .偏差也分為絕對(duì)偏差及相對(duì)偏差 .
絕對(duì)偏差是指某一次測(cè)量值與平均值之差 ,即 di＝ i－(1Ｇ5)　　相對(duì)偏差是指某一次測(cè)量的絕對(duì)偏差占平均x值的x百分?jǐn)?shù) ,即 
dr＝di×100％ (1Ｇ6)
　　 (2)平均偏差 .為表示多次測(cè)量的總體偏x離程度 ,常用平均偏差 (d),它是指各次偏差的絕對(duì)值之和的平均值 ,即 
d＝ d1＋d2＋d3＋ .＋dn ＝ ∑ndi 1Ｇ7)
i＝1(
　　平均偏差沒有正、負(fù)號(hào).平均偏差占平均n值的百分?jǐn)?shù)稱為相對(duì)平n均偏差 (dr ),即 
dr＝d×100％ (1Ｇ8)
　　 (3)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 .在分析工x作中 ,標(biāo)準(zhǔn)偏差是表示精密度較好的方法 .當(dāng)測(cè)定次數(shù)有限時(shí) (標(biāo)準(zhǔn)偏差常用式 (表示 
n＜20 ),1Ｇ9)
∑nxi－x
∑din
s＝ 
i＝1 ()2 ＝ i＝12 (1Ｇ9)
n－1n－1 　　用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示精密度比平均偏差好 ,能更清楚地說(shuō)明數(shù)據(jù)的分散程度 .例如 ,甲、乙兩人各自測(cè)得一組數(shù)據(jù) ,偏差 (i)分別為
d
甲�。�0.3、－0.2、－0.4、＋0.2、＋0.1、＋0.4、0.0、－0.3、＋0.2、－0.3
乙　＋0.1、0.0、－0.7、＋0.2、－0.1、＋0.2、＋0.5、＋0.3、－0.2、－0.1兩組數(shù)據(jù)的平均偏差相等 ,均為0.24 ,但乙的測(cè)定數(shù)據(jù)中有兩個(gè)較大的偏差 (－0.7、＋0.5 ),說(shuō)明數(shù)據(jù)離散程度大 .它們的標(biāo)準(zhǔn)偏差為 


(0.3 )2＋ (－0.2 )2＋ (－0.4 )2＋ .＋ (－0.3 )2
s甲＝ 10－1＝0.28 
s乙＝ 
(0.1 )2＋ (0.0 )2＋ (－0.7 )2＋ .＋ (－0.1 )2＝0.3310－1顯然 ,甲的精密度比乙的高 .相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差也稱為變異系數(shù) ,是標(biāo)準(zhǔn)偏差占平均值的百分?jǐn)?shù) ,即 
s 
sr＝x ×100％ (1Ｇ10 )