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2.4 提高分析结果准确度的途径
学习掌握了误差的产生及规律后,便可以根据实际情况,考虑如何减少分析过程中的误差,以提高分析结果的准确度。
2.4.1 选择合适的分析方法
各种分析方法的准确度和灵敏度是不相同的,应根据分析工作的要求、组分含量的高低、分析试样的组成和实验室所具备的条件等,选择合适的分析方法。
一般来说,对于常量组分的测定,常选用滴定分析法和沉淀重量法,其灵敏度虽不高,但能获得比较准确的结果,其方法的相对误差≤0.2%;对于微量或痕量组分的测定,常选择仪器分析方法进行测定。因为仪器分析法一般来说灵敏度较高,其相对误差比较大,如Er=2%~8%,但对于低含量组分的测定,引入的绝对误差并不大,因此,这样大的误差是允许的;对于组分较为复杂的试样,应尽量选用共存组分不会干扰即选择性较好的分析方法。
2.4.2 减小测量误差
尽量减小测量误差,可以提高分析结果的准确度。例如,一般分析天平的称量误差为±0.0001g,若采用差减法进行称量,一份样品需称两次,可能引起的称量误差为±0.0002g。为了使测量时的相对误差在0.1%以下,称样量就必须≥0.2g,其计算方法如下:
式中,m(s)为试样质量。
同理,在滴定分析中,滴定管读数常有±0.01mL的误差,记录一次体积需要读数两次,可造成±0.02mL的误差。所以为了使测量时的相对误差在0.1%以下,消耗滴定剂的体积必须在20mL以上,最好使体积在25mL左右,以减小体积误差。
对于微量组分的测定,一般允许较大的相对误差。例如,用分光光度法测量微量铜时,设方法的相对误差为2%,则在称取0.5g试样时,试样的称量误差小于0.5g×2%=0.01g就行,没有必要称准至±0.0001g。为了提高称量的准确度,可提高约一个数量级,本例中,宜称准至±0.001g左右。如果强调称准至±0.0001g,不仅徒劳,而且说明操作者对误差的概念不清楚。
2.4.3 减小随机误差
由前面的讨论可知,随机误差符合正态分布规律,并且具有相消性。从式(2-16)可知,平均值的标准偏差()与测定次数的平方根成反比(
),如图2-5所示。
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图2-5 平均值的标准偏差与测定次数的关系
由图2-5可知,增加平行测定次数,可使平均值的标准偏差减小。因此,在消除了系统误差的前提下,平行测定次数越多,平均值越接近真值。故而可以通过增加平行测定次数和取平均值的办法来减小随机误差。一般来说,对于同一试样,通常要求平行测定2~4次。因为由图2-5可知,测定次数超过10次的意义不大,而且无限增加平行测定次数还会造成试剂和时间的浪费。
2.4.4 检验和消除系统误差
由于系统误差是由某些固定的原因造成的,因而可以检验和消除系统误差,以提高分析结果的准确度,通常采用以下方法。
2.4.4.1 对照试验
(1)与标准试样的标准结果对照 标准试样可以是管理样和合成试样。管理样是指事先经过很多有经验的分析人员用多种方法反复多次分析,结果比较可靠的未经权威机构认可的试样;合成试样是指用纯化合物配制成的与分析样品组成相近,含量已知的试样。因此,标准试样的结果比较可靠,可供对照试验选用。一般应尽量选择与试样组成相近的标准试样进行对照分析,将测定结果与标准值进行比较,用统计方法进行检验,确定有无系统误差。
(2)与标准方法进行对照 一般选用国家颁布的标准分析方法或公认的经典分析方法进行对照试验。对测定结果用统计方法进行检验以判断有否系统误差。
(3)回收试验 如果对试样组成不完全清楚,则可采用回收试验法。它是指先向试样中加入已知量的待测组分,与未加的另一份同量试样进行平行测定,进行对照试验,然后计算加入的待测组分是否被定量回收,以此判断是否存在系统误差。
(4)“内检”和“外检” “内检”是安排本单位不同分析人员对同一试样进行对照试验;“外检”是在不同单位之间对同一试样进行对照试验。“内检”和“外检”可以检验分析人员之间、实验室之间是否存在系统误差和其他问题。
2.4.4.2 空白试验
由蒸馏水、试剂和器皿等带进杂质所造成的系统误差,可以做空白试验加以扣除。空白试验是指在不加入待测试样的情况下,按照试样分析同样的操作步骤和条件进行的试验。试验所得的结果为空白值,从试样分析结果中扣除空白值,就可得到较可靠的分析结果。当空白值较大时,应找出原因并加以消除。如:提纯试剂或改用其他适当的器皿等。
2.4.4.3 校准仪器
通过校准仪器的方法可以减小仪器不够精确引起的误差。例如:在滴定分析中,用于较准滴定管、移液管、容量瓶等的刻度不准和分析天平的砝码不准等引起的系统误差,并在测定结果中引用校正值。