化学分析方法精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇化学分析方法，期待它们能激发您的灵感。

篇1

[关键词]误差、滴定、分析、准确度

中图分类号：TQ014 文献标识码：B 文章编号：

前言

滴定分析是十分重要的化学分析方法，滴定分析法是通过标准溶液的浓度和滴定所消耗的体积算出试样中被测组分含量的一种方法，为了使滴定分析的实验结果可靠、准确，我们从实验仪器、基本操作、滴定终点的判断和标准溶液的配制等四个方面来分析误差来源并讨论避免误差的策略。

一、误差来源及如何提高滴定的准确度

1、实验仪器

在滴定分析中用到的仪器主要有滴定管、移液管、锥形瓶等，如果清洗不干净，就很可能引入杂质；如果没有润洗或者润洗不到位都会造成浓度的降低，是一种潜在的“稀释”；滴定管注入液体时下端如果产生气泡，将会对滴定所耗体积造成“偏大”的影响，使计算结果不够准确；如果读取数据时滴定管、移液管与水平面不垂直，液面不稳定，显然会造成读数上的误差；另外，如果移液时移液管中的液体没有自然地全部流出，会使待测液体积减小，所消耗的标准溶液体积减少，浓度会计算的偏低。

由此可见，由于仪器而产生的误差是完全可以避免的，可以采用仪器清洗干净、至少润洗三次、滴定管下端要放液体赶净液泡、读数要待大约30秒以后再准确读数等等方法来避免。一些比较先进的滴定分析方法用到的仪器比较特殊，如电位滴定法需要用到智能电位滴定仪、磁子搅拌器、复合玻璃电极、离子色谱仪以及恒温电导监测器等，在仪器的前期校正、清洗等也需要小心，另外还要注意电极上吸附的沉淀的量也会引起误差。毕竟滴定分析是一种较为精确的分析方法，半滴的误差都会带来很大改变。

2、基本操作

基本操作也就是对滴定管、移液管、锥形瓶的使用，误差来源主要有：在滴定过程中左手对酸式滴定管的旋塞控制不当，旋塞松动导致塞处漏液，将会导致滴定用液体积不够准确；碱式滴定管如果没有控制好玻璃球，就会产生气泡，造成读数比实际耗液体积减小，引起误差；操作时锥形瓶如果没有及时摇动，会使滴定终点的判断失去准确性，而且，可能会在后期待测液体反应不完全而用力摇动时溅出液体；滴定时流速过快造成锥形瓶内液体外溅，会使标准溶液滴加过量；锥形瓶下没有垫白纸或白瓷板作参比物，会使实验者对锥形瓶中溶液颜色变化反应不灵敏，终点滞后；若锥形瓶中溶液变色后就立刻停止滴定，待测溶液未反应完全；滴定停止时，液面未稳定时立即读数会造成溶液读出体积偏大，因为还有一部分标准溶液黏在滴定管壁上。

所以，基本操作是需要练习的，为了避免错误，可以说是熟能生巧的。另外，防止酸式、碱式滴定管的操作不当带来的误差，目前使用的滴定管已经不分酸碱了，采用聚四氟乙烯的材料，可耐酸也可耐碱。另外，可以通过自制“游标”的方法来使读数准确。用圆规把一个单位长度分成十份，可用厚白纸、透明塑料或有机玻璃片等来制作，然后与游标卡尺的使用方式相似。这样读数可以把估读位读的尽可能准确，而且会减少因为凹液面而带来错误。

3、滴定终点

指示剂本身是一种弱酸或弱碱，会消耗滴定剂，所以指示剂的用量不能过多或者浓度过大，否则会造成变色迟钝；另外还要正确选用指示剂；在近滴定终点时，要滴半滴，还要用纯水淋洗锥形瓶壁，以更加准确的判断滴定终点。通过终点误差公式测算，可知滴定终点的判断对误差的控制非常重要。

4、标准溶液

标准溶液的浓度一定要准确，因为滴定分析就是建立在标准溶液浓度已知并准确的基础上。因此，称量的试剂质量大于0.2g时，才能保证误差小于0.1%。一般使用的滴定体积控制在20～40ml之间使测量体积的相对误差小于0.1%。标准溶液配制不规范造成的误差主要原因有：（1）化学实际没有达到分析纯的要求；（2）存在称量误差；（3）在配制标准溶液时，烧杯、玻璃棒、容量瓶等使用不规范。

为了避免由于配制溶液而造成的误差，在直接配制法中，一般采用性质稳定、有较大摩尔质量的物质，因为摩尔质量越大称量时相对误差越小。在间接配制法中，先配一个大致的浓度，再用基准物质来标定其准确浓度，标定应平行测定3～4次，并要求测定结果的相对偏差不大于0.2%。基准物质的量不应太少，最少要在0.2g以上。另外，标定好的标准溶液应该妥善保存，否则应该经常标定。

二、通过实验简述滴定分析的误差及避免

1、 简介水泥化学分析的中主要用到的滴定分析方法

在水泥及其原材料化学分析中常用的标准溶液有EDTA标准溶液、氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、硝酸汞标准溶液等。

2、 误差来源及避免

标准溶液的浓度值的准确与否直接影响滴定分析测量结果的准确度。

在水泥化学分析中，所用的几种标准滴定溶液通常配成大约规定浓度，然后用某些基准物质进行标定而获得几组数据。在标定过程中，首要的是采取措施对整个过程进行质量控制，如对天平、滴定管、容量瓶等进行校准并正确操作，确定滴定终点方法可靠等。国家标准GB / T601-2002《化学试剂标准滴定溶液的制备》对此作了规定。有关条文如下：

（1）当称量工作基准物质的数值《0.5g时，按精确至十万分之一克称量；数值>0.5g时，按精确至万分之一克称量。

（2）制备滴定用标准溶液的浓度值应在规定浓度值的5%范围内。如要制备0.015mol / L EDTA标准溶液则实际制备的溶液浓度值应在0.0143mo1 / L一0.0157mo1/L范围内。

（3）标定标准溶液的浓度应实行两人同时标定，每人4次平行测定结果极差的相对值要小于0.15%，两人共8次平行测定结果极差的相对值要小于0.18%。若超出上述数值，应再将溶液搅拌均匀，查找有关原因后，重复标定，直到符合极差要求。取两人8次平行测定结果的平均值为最终标定结果。

（4）使用标准滴定溶液时的滴定速度要与标定时的滴定速度一致，一般应保持在6mL / min一8 mL /min，约2滴/秒一3滴/秒，从而使溶液在管壁上的附着残留量少而恒定。近滴定终点时要放慢滴定速度，约每秒1滴或搅拌两圈才滴一滴，这样，终点的颜色突变清楚、准确。滴定溶液的消耗量，每次都按GB /T601-2002中附录A进行补正。

（5）标准滴定溶液的重复标定。标准规定，标准滴定溶液在常温下的保存时间一般不超过两个月。温度变化对标准滴定溶液浓度稳定性影响大，氢氧化钠标准滴定溶液的变化尤为明显，当温度在二天内变化10℃以上时需重复标定一次。

所以有些实验应该严格按照标准实行操作，才能保证结果的准确。进行空白实验的设置也是十分有必要的，以校正试剂及人为误差。化学分析中滴定分析是一种传统的方法，在很多实验中都会用到这类分析方法。

结束语

误差是难以避免的，但是我们可以通过熟练的操作方法、实验方法的改良、精细的数据测量等将产生的误差减到最小，最终提高滴定分析的准确度。

参考文献：

[1].任树林，减小滴定分析误差的两种方法，延安教育学院学报， 2004年6月.

篇2

关键词：分析方法 选择 注意点

中图分类号：O651 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0053-01

化学分析随着科学的发展而发展，两者之间相互依赖和促进，产生了大量的分析方法。这些分析方法保证了生产和科研产品的质量，还尽可能消除分析过程中影响分析的主要因素对分析结果的影响。但是，日常生产要怎样选择和使用正确的分析方法，避免在分析时出现一些不该出现的错误，造成生产材料的损失，减少实验的误差，是现在人们所面临的问题。笔者在此就这方面问题，提出了一些自己的观点和处理的方法。

1 理解什么是化学分析

化学分析最早起源于贝利蔡乌斯的原子量的测定，化学分析就是对物质进行化学分子或化学反应角度分析的一门技术[1]。化学分析具有较强的实用性，是理论在实践中应用的典型代表。化学分析一般被分为重量分析和滴定分析。在现代社会，化学分析是一门独立的科学技术，它在医药、环境监测、航天、生物、地质等各个领域都有极广泛的应用。例如，新药物的研究与开发，根据分析，得出不同分量的药品搭配后会达到什么样的效果；又比如说空气质量的检测，通过化学实验，测出空气中各种气体的比例等。

从理论上来说，化学分析是根据定量化学反应的计量关系，是一个在测试中不断的过程。化学分析过程经常会有许多繁琐的步骤，每一个步骤如果发生偏差会产生许多连带的效果。同时每一次化学分析往往需要经过一系列的复杂操作步骤，为了得到化学分析的测试数据，每一步都要细心把关。这个过程中，分析方法的选择，如何准确把握分析过程，保证仪器与试剂的精度，还有现实的实验条件等方面都会对测量结果产生影响，这也是造成误差的基本原因。化学分析既是未来发展选择的需要，也是提高化学技术的关键。该选择哪一种化学分析，保证化学结果的准确，是我们面临的重点问题，因此，要十分重视。

2 合理选择化学分析方法

2.1 选择分析方法前，要明确分析的目的

分析目的不会只有一个的，明确分析的目的，了解需要达到的实验的准确度，才能更好选择化学分析方法。比如说很多分析一般采用仪器分析，选择什么样精度的仪器，对分析的结果有很大的影响。如果随意选择，这对实验的结果也把握不住。

2.2 选择分析方法时，要先确定方法的准确度

这个一方面是可以通过用标准物质来确定的。有些人认为标准物质不好得到就直接采用加标回收法，但有时加标回收法不可靠，因为回收率为100%只能说明加入的标准测定无系统误差[2]。这种方式从理论上说是可行的，在实际操作中，这种方式的准确度是不好把握的，容易出现偏差。

2.3 从各方面分析物质的物料物性

种植方式能够帮助你选择合适的化学分析方法。分析一个物质的化学性质，需要先查找文献或化工词典来了解其物料物性，和这个物质所含有的有机物和无机物甚至是它的化工用途，这些都是对分析人员的分析有帮助的。如果你都不了解物质的基本属性，又怎么能说你的分析数据可靠。也只有充分了解了这个物质，才能做出正确的选择。

2.4 了解化学分析方法

选择合适的化学分析方法，不仅需要了解物质的基本属性，最根本的还是要了解化学分析方法。首先要了解有多少种分析方法，再学会并且掌握每种分析方法。有时候分析工作中需要使用两种乃至更多，就要求工作人员能够熟练、灵活的运用分析方法。很多时候，化学分析法适用于常量分析。在进行微量分析时得到的数据比其他分析得到的结果准确度较差，在和常量成分的分析比较时，这种化学分析方法会产生较大的误差。比如在滴定过程中，由于反应进行得不完全，所得到的结果就会和预计的数据不相符合，或者由于条件没有控制好，又或者发生副反应等原因，都会引起一系列的测定误差。因此，根据实际情况，要学会选择合适的分析方法，同时为了减小误差，更要选取适用的样品。

2.5 采取质量控制措施

分析人员要正确理解方法原理，在实验过程中避免不必要的返工。一方面要求分析室有完善的质量控制制度，分析人员在经过专业培训的前提下，能熟练进行日常分析项目的操作；另一方面不可以局限在死板的规定上，学会灵活变化[3]。在对质量的控制上进行严格把关。

事实证明，任何一类分析方法都存在问题，也都有其优点。所以，没有任何一种分析方法能在所有的分析工作中使用。每一个标准的分析实验室都要有几种不同的分析方法的设备，以便在分析时使用。选择时要根据材料的特性、分析成本和分析室技术水平来选择合适的分析方法。要学会比较，确保最后选择的方法是最合适的方法。

3 选择化学分析方法的实际意义

（1）当今社会，竞争十分激烈，工作的速度与效率越加重要。如果进行无意义的分析工作，会浪费大量的成本，同时也让自己失去了抓住机遇的机会。合理的研发能够在一定程度上减少工作的时间，节约生产的成本。因此，分析人员要做好分析工作，选择合适的化学分析方法，才能得到准确的分析结果，用了判断研发的合理性。选择了错误的分析方法甚至会使工艺研发走向误区，导致研发工作得不到预期的成果，使企业陷入困境。

（2）创新是现代社会发展的主题，化学工作者只有选择正确的分析方法才能使研发工作更好的进行，企业的竞争力才能得到增强。通过比较研究，也更容易得出新的结果和方法。社会在进步，任何老旧的数据也是需要不断更新的，化学分析让实验者通过数据的直接比较，得出最新最优的方法，是现实世界最需要的。

4 结语

化学分析方法有很多，工作者在选择时很难选到最好的方法，因为选择方法更多的是靠实践中经验的积累。但任何事都是有规律的，该文对化学分析方法的选择做了一些论述，提出了一些选择的方法，希望能给分析人员带来帮助。总之，化学分析方法在不断的推陈出新，每个分析工作者都要学会并运用于实际工作。

参考文献

[1] 邓勃，王晨庚，汪正范.分析仪器与仪器分析概论[M].北京：化学工业出版社，2005：261.

篇3

【关键词】钢铁；钒钛；化学分析

1.钢铁中钒的测定

测定钢铁及其矿物原料中钒的方法通常是亚铁容量法、电位滴定法、钽试剂-氯仿萃取分光光度法和PAR一H202一V三元络合物分光光度法等。也有用到新钒试剂（2，2’一二羧基二苯胺）法，联苯胺催化法等方法的。

1.1亚铁容量法

亚铁容量法是将钒在酸性溶液中氧化成五价的VO2+1，用N-苯基代邻位氨基苯甲酸作为指示剂，用亚铁标液滴定将五价的VO2+1还原成四价的VO+2，然后根据所用亚铁标液的量，通过电子守恒计算钒含量。氧化剂可以用到过硫酸铵或者高锰酸钾，需要注意的事项有：

1.1.1酸度

学者对于高锰酸钾作为氧化剂时的硫酸酸度定义不一，一部分学者认为，含铁时为11-18%，不含铁时，为11-15%1；也有一部分学者认为酸度应控制在12-18%2，4-13.5N3，18-26%4等，而用过硫酸铵作为氧化剂时，学者一般统一认为是15-20%5。基于此，笔者建议，此方法的酸最好控制度在12-15%的范围内，尤其以15%左右为最佳酸度值。如果超出了这个范围，酸度太大就会使得终点颜色拖长，影响滴定结果，使滴定结果偏高，酸度太低又会使得反应缓慢，甚至反应不能进行。

1.1.2加入磷酸的量

①加入磷酸的目的。

加入磷酸的目的主要是与铁形成络合物，因为黄色的Fe3+会对终点的判断造成影响。而且磷酸的用量过多使滴定结果偏低，用量太少，会使黄色的Fe3+无法完全生成络合物，影响对滴定终点的判断，使结果偏高。

②磷酸用量与含铁量的关系。

磷酸的用量与铁含量是有密切关系的，可以这样说，铁含量高，加入磷酸的量也就相应增加，规律如下：

不含铁：加入磷酸（1：1）量4-8毫升。

铁含量为250毫克：加入磷酸（1：1）10毫升。

铁含量为500毫克：加磷酸（1：1）15毫升。

不过，一般加磷酸（1：1）量最多为10毫升。因为加入过多的磷酸，会对滴定结果造成影响。

1.1.3指示剂

有学者对指示剂（N-苯基代邻位氨基苯甲酸）的氧化还原电极电位的说法不一，一般有两种说法，一种认为E00.89v或E0=1.08V6。实验中尝试用的指示剂一般是配成0.2%的碱溶液。

1.2钽试剂-氯仿萃取分光光度法

VO2+1在酸性条件下能够与钽试剂洛河生成紫色物质，此物质可以用氨仿进行萃取。该方法实施的条件如下：

1.2.1酸度

有关资料对萃取所需的酸度资料定义没有统一，笔者认为，萃取的效果是跟氯离子有关的，氯离子太多，反应时间长，有可能使VO2+1被还原，酸度太小时，其吸光值也随之降低，导致萃取回收率降低。所以，以HCI为介质的溶液酸度为4N最好。

1.2.2萃取剂以及有机相和水相比

萃取剂通常可以用氯仿、苯、四氯化碳等有机溶剂，其中以氯仿效果最好。只要在一定的酸度范围之内，有机相与水相比有可能增大到1：9。

1.2.3加入KMnO4的量

KMnO4具有强氧化性，用其将钒氧化成为VO2+1时也要注意用量的问题，如果用量过多，会使得吸光值增加，这主要是因为盐酸不能使Mn+7完全还原成Mn+2，而产生中间价态的四价锰，从而增高了空白值。

2.钢铁中钛的测定

测定钢铁及其矿物原料中钛的方法通常是容量法和比色法，比色法，对这些方法的简述如下：

2.1高铁容量法

高铁容量法的环境也是酸性溶液，酸性条件下用铝箔将Ti+4还原成Ti+3，指示剂可以用硫氰酸铵或中性红，然后用Fe+3标液滴定Ti+3；再根据Fe+3标液的用量计算含钛量。该方法的条件如下：

2.1.1酸度

学者认为，还原钛的酸度最好是1-6NHCl或1-8NH2SO4。不过，当钛的含量太大时，一般选择3NH2SO4加3NHCI溶液即可。

2.1.2还原剂和指示剂

还原钛用到的还原剂一般有锌汞齐、金属镉、银、铝、铁等。其中，铝是最方便也是价格比较便宜的一种还原剂，而铁粉的原速度虽然比较慢，但可以在一定程度上消除对钛的干扰。

指示剂一般多采用硫氰酸按或中性红。

2.2变色酸（CTA）比色法

在酸性条件下，钛与变色酸反应能够生成红棕色络合物，可以用于比色测定。该方法的条件如下：

2.2.1酸度

显色反应的酸度范围一般是PH值为2.5～3.0，显（下转第179页）（上接第135页）色介质可以是HCI，乙酸或H2SO4。满足此条件时，显色反应较为灵敏度。当pH>1时，显色介质一般是H2C2O4-H2SO4，虽然此时灵敏度较前者更低，但是稳定性还是能够保证的。

2.2.2温度及稳定性

该显色反应对温度的要求并不是很敏感，通常在室温下就可立即显色，当温度达到40℃以上时颜色加深，而且显色后的稳定时间至少为1个小时。

2.2.3干扰元素

钢铁中的常存元素对草酸-变色酸的测定并没有太大的影响，但是草酸能够和铁生成黄色络合物。在钢铁及冶金原料中含铁量并不完全相同，而且各元素在溶于酸性溶液的颜色深浅不同，因此会造成比较大的误差。比如说，在酸性溶液中，铬，铜显深绿色，钒、镍、铂显浅黄色。钨虽然不影响显色反应，但样品中钨含量过高时，钨会在酸性溶液中产生的钨酸沉淀，此沉淀会在一定程度上吸附钒。其中，氟的存在对测定也有一定的干扰，它的漂白性能使显色液退色。

总之，钢铁中钒钛的分析方法有很多种，各有各的优势，这就需要学者根据自身环境的情况来进行正确的取舍，也希望找到更加方便快捷经济的分析方法。 [科]

【参考文献】

[1]钢铁化学分析标准方法起草实验报告集.鞍钢钢研所.

[2]苑广智，徐光媚.钢铁中钒的测定试验报告，攀研院、重庆钢研所（内部资料），1966，7.

[3]四氯化钒中微量钒的测定，蔡忠，21（197）.

篇4

（河南省安阳市质量技术监督检验测试中心，安阳 455000）

（Anyang Test Center of Quality and Technology Supervision，Anyang 455000，China）

摘要： 本文对标准物质法、质量控制图法、加标回收率法、不同分析方法比对法、能力验证法等化学分析评价方法进行了探讨。

Abstract： The standard material, quality control chart method, standard addition method of recovery, comparison method of different analysis methods, ability validate method and other chemical analysis evaluation methods are discussed in this paper.

关键词 ： 化学分析结果；评价方法；探讨

Key words： chemical analysis results；evaluation method；discussion

中图分类号：O213.1 文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2015）06-0328-02

0 引言

对于同一个样品，质控水平高的实验室，它们之间的检验数据相差较小，如标准物质定值的协作单位；而对于质控水平低的实验室，检验数据有时与质控水平高的实验室相差较大。虽然造成这种情况有多方面的原因，但缺少对分析结果的评价则是最为重要的原因。质量评价，就是对分析结果的准确程度作出判断。一个实验室如果在出具检验报告之前还未对对自己的数据进行质量评价，只是机械地把按照技术标准检测得出的数据报出，那么这份报告就存在质量事故隐患。为提高检验报告水平，同时在市场竞争中占有一席之地，实验室必须把结果评价作为日常一项重要工作长期地开展下去。下面仅就简易可行的质量评价方法作简要论述。

1 标准物质法

标准物质的定值通常采用多家实验室、不同测量方法来获得，最终结果为各实验室测量结果的加权平均值。它的准确性比较可靠，易为各方接受。选择物理形态和化学组成、浓度水平与实际检测样品相近的标准物质，使用相同的方法和仪器，同时测定标准物质和样品。如果标准物质的分析结果

在证书上所给保证值（A±U）范围内，则表明分析测定过程不存在明显的系统误差，样品的分析结果是准确可靠的。标准物质法适用于实验室内部和实验室间的数据评价，是评价检验结果的首选方法。

2 质量控制图法

实际工作中，很多产品没有标准物质。在此情况下，就需要用数据统计的方法来评价分析结果。质量控制图是评价实验室内和实验室间检测结果的有效方法之一。在实际工作中，它起着如下重要作用：

①质量控制图可以及时直观地展示出分析过程是否处于统计控制中；②质量控制图可以直接评估“统计受控”状态下测量系统数据；③质量控制图是检验各实验室间数据是否一致的有效方法。

2.1 如果质量控制样的检测数据超出控制限（3σ），则表明此次分析过程未处在“统计受控”状态下，那么样品的检测结果也不可靠。

2.2 常用的质量控制图有：平均值控制图（X）、均值—极差控制图（X-R）、均值—标准差控制图（X-S）等。

2.3 正确绘制质量控制图需要注意的事项：①质量控制样品物理或化学性质应均匀稳定，其数量要满足有效和规定时间内统计量的测定所需。②逐日分析质量控制样品，达20次以上后计算统计值。当积累了新的20批数据，应重新绘制质量控制图，作为下一段的控制依据。③在日常分析时，质控样品和被测样品同时进行分析，然后将质量控制样品测试结果标于图中，判断分析过程是否处于控制状态。④控制限的计算。常规控制图控制限分别位于中心线两侧的3σ距离处。当用有限次测量的标准差S代替σ时，应按照GB/T 4901-2001的规定进行统计计算。见表1。⑤绘制质量控制图可疑数据的处理：一组观测值可疑值的取舍准则有：拉依达准则、肖维勒准则、格拉布斯准则、罗马诺夫斯基准则、狄克逊准则。尤其是狄克逊准则，它使用极差法剔除可疑值，无需计算X及S，使用简便且适用小样本，已列为ISO和ASTM的推荐方法。

可疑数据的统计检验步骤：①用给定的公式计算统计量；②根据需要选定显著性水平，如5%、1%、0.1%等。一般选用5%，高精度测量可选用1%；③按自由度和选定的显著性水平，从相应的统计数据表中查出统计量的临界值；④将统计量的计算值与临界值比较，从而判断被检验的数值是否属离群值。

3 加标回收率法

测定加标回收率是内部质量评价的一个方法，通过测定回收率，可以判断样品在处理过程中的损失或污染情况，在一定程度上能反映测试结果的准确度。目前，分析工作者常用在样品中加入已知标准物的办法来测定回收率。需要注意的是，标准物通常为简单的离子化合物，而样品中的被测组分存在形态往往比较复杂，还受其它组分的干扰，这样测得的回收率不能反映实际的回收率。因此最好采用加入与被测样品基体相同或相似的标准物质来测定回收率。如果加标回收率满足要求，这样从一个侧面反映出检测结果的可靠性。一般每批产品应随机抽取10%-20%的样品进行加标回收。

实际工作中，很多样品没有标准物质，也只能采用标准加入法测定回收率。使用之前，须设法验证标准加入法的可靠性。

回收率范围在相关文献里都可以查到，现将 GB/T 27404-2008《实验室质量控制 食品理化检测》关于回收率的规定列表如表2。

4 不同分析方法比对法

不同分析方法比对是实验室内或实验室间分析结果质量评价的又一个比较好的方法，它可以发现多组数据之间有无系统误差。不同分析方法测量为不等精度测量，常用t检验法评判组与组之间有无系统偏差。具体步如下：

对于m组测量值：

由给定的显著性水平α以及自由度ν查出临界tα值，tα（ν）值表见表3，也可在相关文献中查到。若统计量|t|值小于临界tα值，则说明两组数据是一致的，无明显系统误差。[4]该方法计算繁琐，且一次只能比较两组数据。

5 人员比对法

对不同操作人员在相同的条件下，按照同一方法测量同一样品，获得的两组数据进行统计检验，判断是否存在粗大误差，进而评价两个操作人员的检验质量。

对于两组测量值：一个样本的平均值为X1，容量为n1，标准偏差为S1；另一个样本的平均值为n1，容量为n2，标准偏差为S2。作统计量t：

当μ1＝μ2成立时（假设μ1和μ2为两个样本总体真值），t服从自由度ν（n1+n2-2）的t分布，由给定的显著性水平α，查出临界tα值（见tα（ν）值表），若统计量|t|值小于临界tα值，则说明μ1和μ2是一致的，否则存在显著性差异。此方法不能发现系统误差。

6 能力验证法

能力验证法也是一个质量评价比较好的方法之一，它可以与多家实验室的数据进行比较，从而发现系统误差。数据统计处理和能力评价方法参见GB/T28043-2011《利用实验室间比对进行能力验证的统计方法》或CNAS-GL02：2006《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》。其中Z值统计法如下：

数值的统计判定原则：

|Z|≤2 满意结果；

2＜|Z|＜3 有问题；

|Z|≥3 不满意或离群结果。

缺点是，在一个年度内，不能对所有参数进行能力验证。

综上所述，要想提高检验报告质量，实验室对内要对检验结果进行评价，对外要积极参加实验室间比对和能力验证活动，两者兼顾，不可偏废。

参考文献：

[1]GB/T 5750.3-2006，生活饮用水标准检验方法 水质分析质量控制[S].

[2]GB/T 4901-2001，常规控制图[S].

篇5

文章主要阐述了各种金属材料化学成分分析方法的原理和优缺点，并在此基础上，阐述了今后金属材料分析方法的发展方向。

关键词：

金属材料；化学成分；分析方法；现状；发展趋势

引言

金属材料在现代建筑和工业设施建设中起着无可替代的作用，随着新型建筑和工业装备的出现，高性能材料的需求不断增加。例如，北京奥运主场馆“鸟巢”在国内建筑史上首次使用110mm的Q460，由舞阳钢厂的科研人员首次研制成功。此外，随着第三代核电AP1000在国内的建设，SA738与S32101这两种高性能钢材才开始在国内研制与生产。众所周知，金属材料性能的优劣主要是由组织结构决定，同时组织结构会随其元素种类和相对含量的不同而改变[1-3]。因此，准确分析材料元素种类和含量，对于新性能材料的研发和合理利用至关重要。金属材料中比较重要的元素为碳、硅、锰、硫和磷，对材料的性能影响最显著。对材料的物理性能影响最大的元素是碳，碳含量的高低直接影响钢铁组织变化，例如奥氏体钢和马氏体钢，从而影响钢材的物理性能。硅作为脱氧剂，炼钢过程必不可少。沸腾钢的含硅量很低，而在镇静钢中硅的含量一般为0.12%～0.37％。钢中硅含量的增加，会相应提高屈服强度和抗拉强度，例如调质结构钢中硅含量增加1.0%～1.2%，强度可提升15%～20%。但是，硅含量的提高会降低钢材的伸长率和收缩率，冲击韧性明显降低。硫作为钢中的有害元素，在炼钢过程引入，会降低韧性和延展性，造成钢材在热加工过程开裂，因此钢材含硫量都严格控制，例如Q235B要求硫≤0.045%[4]。磷作为钢中有害元素，会降低钢的塑性，同时影响其焊接性能和冷弯性能，所以一般钢种要求磷≤0.045%，优质钢含磷量更低。要掌握金属材料的性能，必须准确分析元素含量，并在此基础上研发性能更加优异的材料。尤其微量元素硼、铝、氮、钒、钛和铌等，例如SA738Gr.D要求硼≤0.0007%，Q345B要求铝≤0.015%[5]。这就要求我们合理的利用化学分析方法，足够精确地分析相关元素含量。

1化学分析方法

随着分析技术的发展，分析金属材料的化学成分先后出现的方法有重量法、滴定法、分光光度法、原子光谱法（原子发射光谱法和吸收光谱法）和电感耦合等离子质谱法等[6-8]。其中，重量法、滴定法和分光光度法主要基于离子之间的化学反应，分析化学学科出现时实验人员已经熟练掌握，需要简单的仪器设备即可展开测试，并且易于应用。后面的方法为近几十年新研发出的，物理学研究深入到原子核阶段以后才相继出现，并且随着技术的进步，仪器的研发会朝着效率更高、操作更简单的方向发展，不足之处就是设备比较昂贵，无法在中小企业普及。

1.1重量分析法重量分析法是经典的定量分析方法。出现时间较早，使用最成熟。重量法原理是将材料中待测元素通过化学反应转化为转化为可称量的化合物，经过过滤-烘干即可准确计算材料中待测元素的含量。当前，重量法主要适用于高含量的Si、S、P、Ag、Cu、Ni和Pb等元素含量的测定。重量法便于操作，但需要合理的沉淀和称量，才能获得准确的测定结果。

1.2滴定分析法滴定分析法，通过两种溶液的相互滴加，并通过显色剂判断反应的终止，按照化学反应计量关系计算待测金属成分含量。根据化学反应机理的不同，可分为酸碱滴定法（主要分析钢铁中的C、Si、P、N、B等元素）、氧化还原滴定法（主要测定Fe、Mn、Cr、V、Cu、Pn、Co和S等）、沉淀滴定法（不常用）和络合滴定法（常用来分析Ni、Mg、Zn、Pb、Al等）四类。此分析方法只需要配置相应的玻璃仪器（比如：滴定管和容量瓶等），成本低廉，易于操作，现在一些中小企业仍在使用。缺点是只能进行单元素分析，分析周期长，不适用于微量元素分析，且分析数据会随操作人员的熟练程度进行波动。

1.3分光光度法分光光度法的理论基础是Beer-Lambert定律，用公式表达为A=KcL，在入射光强度一定的情况下，溶液的吸光度正比于溶液的浓度，通过吸光度的变化即可计算待测元素的浓度。分析待测试样前首先要建立标准溶液的吸收光谱曲线，通过这一曲线进行待测试样元素浓度的定量分析。常用于分光光度法分析的仪器有红外、紫外-可见和原子吸收分光光度计。此方法优点仅需一台分光光度计即可完成，同时兼具灵敏度高，操作简单迅速，应用范围广（周期表中的所有金属元素都可测定，也可测定Si、S、N、B、As、Se、和卤素等非金属元素）。缺点为只可单元素分析，其分析结果的准确性需要依赖灵敏的显色剂，且不同元素之间存在一定的干扰，造成最终的分析结果存在未知偏差。

1.4X射线荧光光谱法X射线荧光光谱法的理论基础：物质的基态原子吸收特定波长的X射线后，外层的电子被激发至高能态，处于高能态的电子极不稳定，又跃回至基态或低能态，同时发射出荧光；荧光强度正比于试样中待测元素浓度，通过测定荧光强度即可确定试样中元素含量。当原子辐射的荧光波长与照射X射线波长不同时，称为非共振荧光，反之，则为共振荧光，分析中应用较多的是共振荧光。此法的优点是检出线低，谱线易于分析，分析迅速，若用激光做激发光源时分析效果更佳。缺点该方法要求样品较高的均一性，同时受基体效应的影响，分析结果存在偏差，通常需要进行一定程度地校正。

1.5原子光谱法

（1）原子吸收光谱法。工作原理为用被测元素纯金属制成空心阴极灯的阴极，该光源辐射出特征波长光，通过分光系统寻找该谱线并至于峰线极大位置，此时吸收池溶液在原子化器的作用下生成该元素的基态原子，基态原子吸收特征波长的光而上升到激发态，根据特征波长光强度的改变进行分析得出金属成分含量。原子吸收光谱仪的核心部分为原子化器，目前的原子化器主要有火焰原子、石墨炉原子和汞/氢化物发生原子器（专测Hg、As、Bi、Pn和Sn等）这三种，比较常用的是火焰原子和石墨炉原子吸收光谱仪。火焰原子吸收光谱法，其工作原理为利用火焰的高温燃烧使试样原子化进行元素含量分析的一种方法。优点：火焰稳定、读测精度好、基体效应小和噪声小。缺点：点火麻烦、原子化效率低造成精度和灵敏度差，只可分析液体样品。石墨炉原子吸收法是利用电流加热石墨炉产生阻热高温使式样原子化，并进行辐射光谱吸收分析的方法。相比于火焰原子吸收法，分析试样几乎全部参加原子化，且有效避免了火焰气体对原子浓度的稀释，此外激发态原子在吸收区停留时间长达1-10-1数量级，因此分析灵敏度和检出限得到了显著的改善。优点：样品利用率高、灵敏度高（检测限低）、低的化学干扰、液体样品和固体样品均可分析。缺点：设备操作复杂，不如火焰法快速简捷，对试样的均匀性要求高和有较强的背景吸收，测定精度不如火焰原子吸收法。

（2）原子发射光谱法。原子发射光谱法是依据物质中的基态原子获得外界传递的能量后，外层电子会经历“低能级—高能级—低能级”，多余的能量以相应的谱线释放，即发射光谱。根据发射光谱就可判断相应元素种类和含量。目前利用原子发射光谱法研制的分析仪器有光电直读光谱仪和电感耦合等离子发射光谱仪。此类方法仪器的共同优点为多元素同时分析，分析周期短。光电直读光谱仪，其工作原理是用电火花激发材料表面，材料表面的原子经激发而发生电子跃迁，从而发射出材料内部元素的特征谱线。优点：测试时间短（几分钟内可以准确分析20多种元素）；适用于较宽的波长范围；使用的浓度范围广（可同时进行高低含量元素的分析）。缺点为：由于出射狭缝固定，对分析钢种经常变化的用户不太适用；谱线易漂移，需要定期校准；不能分析小尺寸和不规则样品。电感耦合等离子原子发射光谱仪（ICP）也是一种新型的原子发射光谱法，工作原理为待测物质被环状高温等离子体光源加热至可达6000-8000K，待测物质原子由产生电子跃迁，从而辐射出特征谱线进行元素含量测定。ICP根据进样系统的不同又分为固体进样、液体进样和气体进样三类。ICP要比直读光谱仪器的检出限更低，灵敏度高[9]。缺点对进样系统要求非常严格，无法分析部分难溶和非金属元素。溶液进样系统需要将式样要做成溶液样品，此过程要用酸碱溶样，会对操作人健康造成一定伤害，用时较长。

1.6电感耦合等离子体质谱法电感耦合等离子体质谱法是在电感耦合等离子发射光谱仪的基础上发展起来的一种较灵敏的元素分析方法。相比于电感耦合等离子发射光谱仪，增加了一个四极质谱仪，质谱仪分离不同质荷比的激发离子，最后测量各种离子谱峰强度的一种分析方法。电感耦合等离子质谱仪主要用于测定超痕量和同位素比值，比如对金属材料中的微量元素、镧系元素、难熔金属元素和贵金属元素的含量进行测定[10]。优点为操作简单、测试周期短、灵敏度高（达ng/ml或更低）。缺点实际检测成本高制约其广泛使用，目前主要用于地质学中金属矿石微量、痕量和超痕量的金属元素测定。

1.7激光诱导等离子体光谱法该方法是一种新兴的分析技术，是原子发射光谱法的一种。利用高功率激光作用于物质表面，产生瞬态等离子体，光谱仪对等离子体辐射光谱进行分析，就可以确定材料中待分析元素的含量。可用于固体、液体和气体中元素定性和定量分析。所需设备比教简单，操作方便，可以同时进行多种元素含量测定，分析效率有效提高，此外还可满足远程分析的需要。缺点适用范围较窄，目前主要用来测量不锈钢中的微量元素[9]。

2展望

随着工业的发展和建筑要求的提高，研发新型和高性能金属材料的需求日益增加，各种痕量元素的快速与简便测定变得愈加重要。文中介绍的主流分析方法或多或少都有一些缺点。比如：直读直读光谱仪只能分析特定尺寸块状样品；部分电感耦合等离子光谱仪需要酸或碱溶样，溶样过程处理不当会危害环境和人体健康，相应延长了测试周期等。基于此，现有的一些操作方法已经不能满足实际应用需要，这就迫切需要我们研发使用方便，分析周期短，灵敏度高，检出限低和绿色环保的新方法和新仪器。因此，我们广大测试人员和仪器制造商应共同努力，推动金属材料化学分析实验方法及仪器不断进步。

参考文献

[1]赵黎锋.各种金属材料成分分析方法现状与趋势[J].科技创新报，2012，（05）．

[2]李军.金属材料成分分析方法探讨[J]．中国高新技术企业，2015，（13）．

[3]狄海燕.新技术下金属材料成分分析技术发展前景[J]．科技创新与应用，2014,（26）．

[4]GB/T700-2006碳素结构钢[S]．[5]GB/T1591-2008低合金高强度结构钢[S]．

[6]胡江桥.金属材料成分分析技术现状及发展趋势[J].中国新技术新产品，2013，（10）．

[7]李大为.金属材料成分分析方法现状与趋势[J].工业设计，2012，（3）．

[8]程美洁.金属材料成分分析技术现状及发展趋势[J].资源节约与环保，2015，（8）．

[9]程栋,陈海峰.电感藕合等离子发射光谱在金属材料分析中的应用[J].电站辅机，2007，（1）．