发生介质分子极化,极性分子随高频磁场交替排列,导致分子高速振荡,使加热物内部分 子间产生剧烈的振动和碰撞,致使被加热物质内部的温度迅速升高。分子间的剧烈碰撞搅 动并清除已溶解的试样表面,促进酸与试样更有效地接触,从而使样品迅速地被分解。微 波溶样设备有实验室专用的微波炉和微波马弗炉等。常压和高压微波消解是两种常用的方 法。微波消解的条件应根据微波功率、分解时间、温度、压力和样品量之间的关系来选择。 微波消解具有以下优点 (1)被加热物质里外一起加热,瞬间可达高温。热能损耗少,利用率高。 (2)微波穿透深度强。加热均匀,对某些难溶样品的分解尤为有效。例如,用目前最 有效的高压消解法分解错英石,即使对不稳定的错英石,在2000℃也需要加热2天,而用 微波加热在2h之内即可完成分解。 (3)传统加热都需要相当长的预热时间才能达到加热必需的温度,微波加热在微波管 启动10-15便可奏效,消解时间大为缩短。 (4)封闭容器微波消解所用试剂量少,空白值显著降低,且避兔了痕量元素的挥发损 失及样品的污染,提高了分析的准确性。 (5)微波消解最彻底的变革之一是易实现分析自动化。因此,它已广泛地应用于环境 生物、地质、冶金和其他物料的分析。 25实验数据的记录、处理及分析结果的表示 251实验数据的记录 学生应有专门的、预先编有页码的实验记录本,不得撕去任何一页。绝不允许将数据 记在单页纸或小纸片上,或记在书上、手掌上等。实验记录本可与实验报告本共用,实验 后即在实验记录本上写出实验报告。 实验过程中的各种测量数据及有关现象,应及时、准确而清楚地记录下来。记录实验 数据时,要有严谨的科学态度,要实事求是,切忌夹杂主观因素,决不能随意拼凑和伪造 数据 实验过程中涉及到的各种特殊仪器的型号和标准溶液浓度等,也应及时准确记录下来。 记录实验过程中的测量数据时,应注意其有效数字的位数。 用万分之一的分析天平称量时,要记到小数点后第四位,即±0.0001g。如02500g、 483g;如果用托盘天平(小台秤)称量,则应记到小数后一位。如0.5g、2.4g、107g等 5mL以上滴定管应记到小数后两位,即±001mL;5mL以下的滴定管则应记到小数后第三 位,即±0001mL。如从滴定管读取的体积为24mL时,应记为24.00mL。不能记为24mL 或240mL。50mL以下的无分度移液管,应记到小数点后两位。如5000mL、2500mL、500mL 等。10mL以上的容量瓶总体积可记到四位有效数字。如常用的5000mL、1000mL、2500mL 用分光光度计测量溶液的吸光度时,如吸光度在0.6以下,应记录至0.001的读数,大于 06时,则要求记录至0.01读数。 实验记录上的每一个数据,都是测量结果,所以,重复观测时,即使数据完全相同
26 发生介质分子极化，极性分子随高频磁场交替排列，导致分子高速振荡，使加热物内部分 子间产生剧烈的振动和碰撞，致使被加热物质内部的温度迅速升高。分子间的剧烈碰撞搅 动并清除已溶解的试样表面，促进酸与试样更有效地接触，从而使样品迅速地被分解。微 波溶样设备有实验室专用的微波炉和微波马弗炉等。常压和高压微波消解是两种常用的方 法。微波消解的条件应根据微波功率、分解时间、温度、压力和样品量之间的关系来选择。 微波消解具有以下优点。 （1）被加热物质里外一起加热，瞬间可达高温。热能损耗少，利用率高。 （2）微波穿透深度强。加热均匀，对某些难溶样品的分解尤为有效。例如，用目前最 有效的高压消解法分解错英石，即使对不稳定的错英石，在 2000℃也需要加热 2 天，而用 微波加热在 2h 之内即可完成分解。 （3）传统加热都需要相当长的预热时间才能达到加热必需的温度，微波加热在微波管 启动 10-15s 便可奏效，消解时间大为缩短。 （4）封闭容器微波消解所用试剂量少，空白值显著降低，且避免了痕量元素的挥发损 失及样品的污染，提高了分析的准确性。 （5）微波消解最彻底的变革之一是易实现分析自动化。因此，它已广泛地应用于环境、 生物、地质、冶金和其他物料的分析。 2.5 实验数据的记录、处理及分析结果的表示 2.5.1 实验数据的记录 学生应有专门的、预先编有页码的实验记录本，不得撕去任何一页。绝不允许将数据 记在单页纸或小纸片上，或记在书上、手掌上等。实验记录本可与实验报告本共用，实验 后即在实验记录本上写出实验报告。 实验过程中的各种测量数据及有关现象，应及时、准确而清楚地记录下来。记录实验 数据时，要有严谨的科学态度，要实事求是，切忌夹杂主观因素，决不能随意拼凑和伪造 数据。 实验过程中涉及到的各种特殊仪器的型号和标准溶液浓度等，也应及时准确记录下来。 记录实验过程中的测量数据时，应注意其有效数字的位数。 用万分之一的分析天平称量时，要记到小数点后第四位，即 ±0.0001g。如 0.2500g、 1.3483g；如果用托盘天平（小台秤）称量，则应记到小数后一位。如 0.5g、2.4g、10.7g 等。 5mL 以上滴定管应记到小数后两位，即±0.01mL；5mL 以下的滴定管则应记到小数后第三 位，即±0.001mL。如从滴定管读取的体积为 24mL 时，应记为 24.00mL。不能记为 24mL 或 24.0mL。50mL 以下的无分度移液管，应记到小数点后两位。如 50.00mL、25.00mL、5.00mL 等。10mL以上的容量瓶总体积可记到四位有效数字。如常用的50.00mL、100.0mL、250.0mL。 用分光光度计测量溶液的吸光度时，如吸光度在 0.6 以下，应记录至 0.001 的读数，大于 0.6 时，则要求记录至 0.01 读数。 实验记录上的每一个数据，都是测量结果，所以，重复观测时，即使数据完全相同
也应记录下来。进行记录时,对文字记录,应整齐清洁。对数据记录,应用一定的表格形 式,这样就更为清楚明白。在实验过程中,如发现数据算错、测错或读错而需要改动时, 可将该数据用一横线划去,并在其上方写上正确的数字。 252分析数据的处理 为了衡量分析结果的精密度,一般对单次测定的一组结果x1工…x,计算出算术平均 值x后,应再用单次测量结果的相对偏差、平均偏差、标准偏差、相对标准偏差等表示出 来,这些是分析实验中最常用的几种处理数据的表示方法。 算术平均值为 +12+…+x (2-3) 相对偏差为 100% (2-4) 平均偏差为 =占-对+一到+…+-∑比-到 (2-5) 标准偏差为 相对标准偏差为 ×100 (2-7) 其中相对偏差是分析化学实验中最常用的确定分析测定结果好坏的方法。例如,用 K2Cr2O法五次测得铁矿石中Fe质量分数分别为:3740%,37.20%,37.30%,37.50% 37.30%,其处理方法应为见表2-3 对分析化学实验数据的处理,有时是大宗数据的处理,甚至有时还要进行总体和样本 的大宗数据的处理。例如某河流水质调查,地球表面的矿藏分布,某地不同部位的土壤调 查等等。 表23数据处理 序号 /%。1%|绝对偏差/%|相对偏差/% 37.40 37.20 37.30 37.50 0.43 其它有关实验数据的统计学处理,例如置信度与置信区间、是否存在显著性差异的检
27 也应记录下来。进行记录时，对文字记录，应整齐清洁。对数据记录，应用一定的表格形 式，这样就更为清楚明白。在实验过程中，如发现数据算错、测错或读错而需要改动时， 可将该数据用一横线划去，并在其上方写上正确的数字。 2.5.2 分析数据的处理 为了衡量分析结果的精密度，一般对单次测定的一组结果 1 2 , , n x x x ⋯ ，计算出算术平均 值 x 后，应再用单次测量结果的相对偏差、平均偏差、标准偏差、相对标准偏差等表示出 来，这些是分析实验中最常用的几种处理数据的表示方法。 算术平均值为 1 2 n i x x x x x n n + + + = = ⋯ ∑ （2-3） 相对偏差为 100% xi x x− × （2-4） 平均偏差为 1 2 n i x x x x x x x x d n n − + − + + − − = = ⋯ ∑ （2-5） 标准偏差为 ( ) 2 1 xi x s n − = − ∑ （2-6） 相对标准偏差为 100% s x × （2-7） 其中相对偏差是分析化学实验中最常用的确定分析测定结果好坏的方法。例如，用 K2Cr2O7 法五次测得铁矿石中 Fe 质量分数分别为：37.40%，37.20%，37.30% ，37.50%， 37.30% ，其处理方法应为见表 2-3。 对分析化学实验数据的处理，有时是大宗数据的处理，甚至有时还要进行总体和样本 的大宗数据的处理。例如某河流水质调查，地球表面的矿藏分布，某地不同部位的土壤调 查等等。 表 2-3 数据处理 序号 wFe ／％ wFe／％ 绝对偏差／％ 相对偏差／％ X1 X2 X3 X4 X5 37.40 37.20 37.30 37.50 37.30 37.34 +0.06 -0.14 -0.04 +0.16 -0.04 0.16 -0.37 -0.11 0.43 -0.11 其它有关实验数据的统计学处理，例如置信度与置信区间、是否存在显著性差异的检
验及对可疑值的取舍判断等可参考《分析化学》的有关章节和有关专著 253分析结果的表示 实验数据与分析结果的表示法主要有列表法、图解法和电子表格法。现分别简述如下: 1.列表法 列表法表达实验数据与分析结果简单易行,具有直观、简明、易于参考比较的特点, 记录实验数据多用此法。 列表需标明表名。表名既要简明扼要,一望即知内容,又要完整地表达表中数据的含 义。此外,还应注明获得数据的有关条件。表格的纵列一般为试验号或因变量,横列为自 变量。行首或列首应写上名称及量纲。 记录数据应符合有效数字的规定。书写时应整齐统一,小数点要上下对齐,以利于数 据的比较分析。 2.图解法 用图解法表示实验数据,可使测量数据间的关系表达得更为直观,能清楚地显示出数 据的变化规律:极大、极小、转折点、周期性、变化速率和其它奇异性等;还易从图上找 出所需数据:如标准曲线法求未知物浓度、连续标加法作图外推求痕量物质含量、用滴定 曲线的转折点(一次微商的极大)求电位滴定的终点以及用图解积分法求色谱峰面积等 因此,在各类测量仪器中正日益广泛使用记录仪直接获得测量图形,以便快速得到分析结 果。下面对作图要点作一简述 (1)坐标纸的选择 一般情况下都选用直角毫米坐标纸。如果一个坐标是测量值的对数,则可用单对数坐 标纸,如直接电位法中电位与浓度曲线的绘制。如果两个坐标都是测量值的对数,则要用 双对数坐标纸。电位法中连续加标法则要用特殊的格氏(Gran)图纸来作图求解。 (2)坐标标度的选择 习惯上横坐标表示自变量,纵坐标表示因变量 坐标的标度按下列原则确定:首先应使测量值在坐标上的位置方便易读,即坐标轴上 各线间距代表数量1、2、5为好,应避免代表3、6、7、9。其次,标度应能表达全部有效 数字,图上读出各物理量的准确度应与测量的准确度一致,且使变量的绝对误差不超过坐 标的0.5~1个最小分度,做到既不夸大也不缩小实验误差。第三,直角坐标的两个变量全 部变化范围在两轴上表示的长度要相近,以便正确反映图形特征,直线图应处在坐标分角 线附近(45°)。第四,坐标的起点不一定是零,可用低于最小测量值的某一整数作坐标起 点,高于最高测量值的某一整数作终点(需直线外推截距求值者例外),以充分利用坐标纸。 (3)图纸的标绘 ①各坐标轴应标明其变量名称及单位,并每隔一定距离标明变量的数值(分度值), 但不要将实验数值写在轴旁。标记分度值的有效数字应与测量数据相 ②标绘数据点时,可用符号代表,如用⊙,它的中心点代表测得的数据值,圆的半 径代表测量的精密度。若在一张纸上要绘几条曲线时,其各组数据点应选用不同符号代表 如·■、×、⊙、△等,并在图上说明各符号的意义
28 验及对可疑值的取舍判断等可参考《分析化学》的有关章节和有关专著。 2.5.3 分析结果的表示 实验数据与分析结果的表示法主要有列表法、图解法和电子表格法。现分别简述如下： 1. 列表法 列表法表达实验数据与分析结果简单易行，具有直观、简明、易于参考比较的特点， 记录实验数据多用此法。 列表需标明表名。表名既要简明扼要，一望即知内容，又要完整地表达表中数据的含 义。此外，还应注明获得数据的有关条件。表格的纵列一般为试验号或因变量，横列为自 变量。行首或列首应写上名称及量纲。 记录数据应符合有效数字的规定。书写时应整齐统一，小数点要上下对齐，以利于数 据的比较分析。 2. 图解法 用图解法表示实验数据，可使测量数据间的关系表达得更为直观，能清楚地显示出数 据的变化规律：极大、极小、转折点、周期性、变化速率和其它奇异性等；还易从图上找 出所需数据：如标准曲线法求未知物浓度、连续标加法作图外推求痕量物质含量、用滴定 曲线的转折点（一次微商的极大）求电位滴定的终点以及用图解积分法求色谱峰面积等。 因此，在各类测量仪器中正日益广泛使用记录仪直接获得测量图形，以便快速得到分析结 果。下面对作图要点作一简述。 （1）坐标纸的选择 一般情况下都选用直角毫米坐标纸。如果一个坐标是测量值的对数，则可用单对数坐 标纸，如直接电位法中电位与浓度曲线的绘制。如果两个坐标都是测量值的对数，则要用 双对数坐标纸。电位法中连续加标法则要用特殊的格氏（Gran）图纸来作图求解。 （2）坐标标度的选择 习惯上横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量。 坐标的标度按下列原则确定：首先应使测量值在坐标上的位置方便易读，即坐标轴上 各线间距代表数量 1、2、5 为好，应避免代表 3、6、7、9。其次，标度应能表达全部有效 数字，图上读出各物理量的准确度应与测量的准确度一致，且使变量的绝对误差不超过坐 标的 0.5~1 个最小分度，做到既不夸大也不缩小实验误差。第三，直角坐标的两个变量全 部变化范围在两轴上表示的长度要相近，以便正确反映图形特征，直线图应处在坐标分角 线附近(45°)。第四，坐标的起点不一定是零，可用低于最小测量值的某一整数作坐标起 点，高于最高测量值的某一整数作终点（需直线外推截距求值者例外），以充分利用坐标纸。 （3）图纸的标绘 ① 各坐标轴应标明其变量名称及单位，并每隔一定距离标明变量的数值（分度值）， 但不要将实验数值写在轴旁。标记分度值的有效数字应与测量数据相同。 ② 标绘数据点时，可用符号代表，如用⊙，它的中心点代表测得的数据值，圆的半 径代表测量的精密度。若在一张纸上要绘几条曲线时，其各组数据点应选用不同符号代表， 如·、■、×、⊙、△等，并在图上说明各符号的意义
③绘线时,若两个量成线性关系时,按点的分布作一直线,所绘的直线应尽量接近 各点,但不必通过所有点,应使数据点均匀分布在线的两旁。点与线的距离表示实验数据 的绝对误差。曲线的绘制还要光滑、连续,用曲线板绘制。 (4)图名和说明 绘好图后,应注上图名和测量的主要条件,以及作者姓名和实验日期。 3.电子表格法 在计算机技术飞速发展的今天,利用计算机软件平台进行实验数据的处理已经是十分 方便的事。利用电子表格既可以对所记录的数据进行快速、自动的处理,还可用计算结果 绘出各种图形。本节介绍利用 Microsoft excel电子表格进行实验数据处理的方法。 (1)用 Excel完成回归分析: Microsoft Excel提供了一套数据分析工具,称为“分 析数据库”,用于进行复杂的统计分析。利用“分析数据库”可以非常方便地完成一元线性 回归分析。以次甲基蓝-二氯乙烷萃取分光光度计测定硼的实验结果(见表2-4)为例,介 绍这种回归处理的操作过程: 表24实验结果 度c(pg/mL) 吸光度A 00010.1440.2720.380 702 ①将实验数据按列输入在A1至B8的区域内。 ②按“插入图表”按钮,在出现对话框的“图表类型”中选择“XY散点图”,并在 “子图表类型”中选择“散点图”,按“下一步”。 ③在下一个对话框中的“数据区域”中填上“Al:B8”,并在“系列产生在”框中选 “列”,按“下一步”。 ④在出现的对话框中可按自己意愿填入图的名称、X轴、Y轴的名称等,随后按“下 ⑤在出现的对话框中按自己意愿选择后即可完成标准曲线绘制的第一步 ⑥将鼠标移至图中任一数据点上,单击左键选中此列数据点,而后单击右键并选中“添 加趋势线”,在出现的对话框中的“类型”页选“线性”,在“选项”页中选中“显示公式 和“显示R平方值”,按“确定”便可完成整个绘图过程。本例中给出的回归方程为: A=0.0191+0.1139c R2=09977 (2)用Exce作吸收曲线:用 Excel可方便地绘制一些实验曲线图,如分光光度法的 吸收曲线。以Fe2+邻二氮菲体系为例,表2-5为某同学测得各波长下的吸光度数据 表25不同波长下的吸光度 A/m440 460 500 A 0.0260.051 00960.1650.235 0.3760410 λ/nm 510 515 530 550 0465049604740.4120.2570.1030.0050004 用 Excel制作吸收曲线的过程
29 ③ 绘线时，若两个量成线性关系时，按点的分布作一直线，所绘的直线应尽量接近 各点，但不必通过所有点，应使数据点均匀分布在线的两旁。点与线的距离表示实验数据 的绝对误差。曲线的绘制还要光滑、连续，用曲线板绘制。 （4）图名和说明 绘好图后，应注上图名和测量的主要条件，以及作者姓名和实验日期。 3. 电子表格法 在计算机技术飞速发展的今天，利用计算机软件平台进行实验数据的处理已经是十分 方便的事。利用电子表格既可以对所记录的数据进行快速、自动的处理，还可用计算结果 绘出各种图形。本节介绍利用 Microsoft Excel 电子表格进行实验数据处理的方法。 （1）用 Excel 完成回归分析：Microsoft Excel 提供了一套数据分析工具，称为“分 析数据库”，用于进行复杂的统计分析。利用“分析数据库”可以非常方便地完成一元线性 回归分析。以次甲基蓝-二氯乙烷萃取分光光度计测定硼的实验结果（见表 2-4）为例，介 绍这种回归处理的操作过程： 表 2-4 实验结果 浓度 c（μg/mL） 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 吸光度 A 0.001 0.144 0.272 0.380 0.467 0.581 0.702 ① 将实验数据按列输入在 A1 至 B8 的区域内。 ② 按“插入图表”按钮，在出现对话框的“图表类型”中选择“XY 散点图”，并在 “子图表类型”中选择“散点图”，按“下一步”。 ③ 在下一个对话框中的“数据区域”中填上“A1：B8”，并在“系列产生在”框中选 “列”，按“下一步”。 ④ 在出现的对话框中可按自己意愿填入图的名称、X 轴、Y 轴的名称等，随后按“下 一步”。 ⑤ 在出现的对话框中按自己意愿选择后即可完成标准曲线绘制的第一步。 ⑥ 将鼠标移至图中任一数据点上，单击左键选中此列数据点，而后单击右键并选中“添 加趋势线”，在出现的对话框中的“类型”页选“线性”，在“选项”页中选中“显示公式” 和“显示 R 平方值”，按“确定”便可完成整个绘图过程。本例中给出的回归方程为： A=0.0191+0.1139 c R2=0.9977 （2）用 Excel 作吸收曲线：用 Excel 可方便地绘制一些实验曲线图，如分光光度法的 吸收曲线。以 Fe2+ -邻二氮菲体系为例，表 2-5 为某同学测得各波长下的吸光度数据。 表 2-5 不同波长下的吸光度 λ/nm 440 450 460 470 480 490 495 500 A 0.026 0.051 0.096 0.165 0.235 0.320 0.376 0.410 λ/nm 505 510 515 520 530 540 550 560 A 0.465 0.496 0.474 0.412 0.257 0.103 0.005 0.004 用 Excel 制作吸收曲线的过程为：
①按列将实验数据输入在A1至B16的区域内。 ②按“插入图表按钮”,在出现对话框的“图表类型”中选择“XY散点图”,并在“子 图表类型”中选择“平滑线散点图”,按“下一步”。 ③在下一个对话框中的“数据区域”中填上“A1B16”,并在“系列产生在”框中选 列”,按“下一步” ④在出现的对话框中可按自己意愿填入图的名称、X轴、Y轴的名称等,随后按“下 步 ⑤在出现的对话框中按自己意愿选择后即可完成吸收曲线绘制的第一步。 ⑥将鼠标移至图的X轴处双击,可在出现的对话框中选“刻度”页,将最大和最小 值分别设置成560和420,再将“主要刻度线”设置成20,按“确定”便可完成整个绘图 过程。 4.实验结果表达应注意的事项 (1)实验结果应以多次测定的平均值表示,同时还应给出测定结果的置信区间或标准 偏差。 (2)以何种组成形式表示实验结果要与实验要求相一致。必要时,给出实验结果计算 公式 (3)对试样中某一组分含量的报告,要以原始试样中该组分的含量报出,不能仅给出 供试溶液中该组分的含量。如果在测试前曾对样品进行过稀释,则最后结果应折算为未稀 释前原试样中的含量 (4)实验结果数据的有效数字的位数要与实验中测量数据的有效数字相适应。 254实验报告 实验完毕,应用专门的实验报告本,根据预习和实验中的现象及数据记录等,及时而 认真地写出实验报告。分析化学实验报告一般包括以下内容。 实验(编号)实验名称 实验目的 实验原理 简要地用文字和化学反应式说明。例如,对于滴定分析,通常应有标定和滴定反应方 程式,基准物质和指示剂的选择,标定和滴定的计算公式等。对特殊仪器的实验装置,应 画出实验装置图。 三、主要试剂和仪器 列出实验中所要使用的主要试剂和仪器 四、实验步骤 应简明扼要地写出实验步骤流程 五、实验数据及其处理 应用文字、表格、图形将数据表示出来。根据实验要求及计算公式计算出分析结果并 进行有关数据和误差处理,尽可能地使记录表格化 六、问题讨论 30
30 ① 按列将实验数据输入在 A1 至 B16 的区域内。 ② 按“插入图表按钮”，在出现对话框的“图表类型”中选择“XY 散点图”，并在“子 图表类型”中选择“平滑线散点图”，按“下一步”。 ③ 在下一个对话框中的“数据区域”中填上“A1:B16”，并在“系列产生在”框中选 “列”，按“下一步”。 ④ 在出现的对话框中可按自己意愿填入图的名称、X 轴、Y 轴的名称等，随后按“下 一步”。 ⑤ 在出现的对话框中按自己意愿选择后即可完成吸收曲线绘制的第一步。 ⑥ 将鼠标移至图的 X 轴处双击，可在出现的对话框中选“刻度”页，将最大和最小 值分别设置成 560 和 420，再将“主要刻度线”设置成 20，按“确定”便可完成整个绘图 过程。 4. 实验结果表达应注意的事项 （1）实验结果应以多次测定的平均值表示，同时还应给出测定结果的置信区间或标准 偏差。 （2）以何种组成形式表示实验结果要与实验要求相一致。必要时，给出实验结果计算 公式。 （3）对试样中某一组分含量的报告，要以原始试样中该组分的含量报出，不能仅给出 供试溶液中该组分的含量。如果在测试前曾对样品进行过稀释，则最后结果应折算为未稀 释前原试样中的含量。 （4）实验结果数据的有效数字的位数要与实验中测量数据的有效数字相适应。 2.5.4 实验报告 实验完毕，应用专门的实验报告本，根据预习和实验中的现象及数据记录等，及时而 认真地写出实验报告。分析化学实验报告一般包括以下内容。 实验（编号）实验名称 一、实验目的 二、实验原理 简要地用文字和化学反应式说明。例如，对于滴定分析，通常应有标定和滴定反应方 程式，基准物质和指示剂的选择，标定和滴定的计算公式等。对特殊仪器的实验装置，应 画出实验装置图。 三、主要试剂和仪器 列出实验中所要使用的主要试剂和仪器。 四、实验步骤 应简明扼要地写出实验步骤流程。 五、实验数据及其处理 应用文字、表格、图形将数据表示出来。根据实验要求及计算公式计算出分析结果并 进行有关数据和误差处理，尽可能地使记录表格化。 六、问题讨论