第2章 分析试样的采集与制备
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高中化学竞赛 分析化学 第二章 分析试样的采集与制备
本章重点与难点
重点掌握： 固体试样的取样原则和方法 取样公式的理解和应用 试样分解的一般原则和方法 难点： 根据试样的组成特性、待测组分的性质及 分析目的，选择合适的取样和分解方法
2.1 试样的采集
学习要求： ★ 学会应用采样公式确定采样点和平均试样 采取量 ★ 掌握不同样品的采样原则和方法
分析试样的采集: 指从大批物料中（总体）采取少量样本作为 原始试样，所采试样应具有高度的代表性，采 取的试样的组成能代表全部物料的平均组成。
t 2 n( ) E
单元数n越大；
2、物料越不均匀， s 越大，采样单元数n越大； 3、增加测定次数，则t值变小，采样单元数n减少。
土壤样品的采集
（1）采样点布设方法
• ①对角线布点法；②梅花形布点法；③棋 盘式布点法；④蛇形布点法。 •
（2）采样方法
• ①采样筒取样；②土钻取样；③挖坑取样。
硅酸盐试样的分解
理论依据
酸溶解法
• SiO2比值越小
• 碱金属氧化物碱性越强，越易被酸溶解 • 例 石灰石：主成分CaO ( 45 - 53% )多数 酸溶即可（SiO2为0.2 - 10 %，含硅高需用碱熔） Si含量高，必须
• 粘土：主成分 Al2O3 · 2 SiO2 熔融法 • 5% 65%
使用3:1:1的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物效 果更好
该法的优点是速度快，缺点是因加入试剂引 入杂质；因此，应尽可能使用高纯度的试剂
2.3.5 微波辅助消解法
方法原理：
利用微波的穿透性和激活反应能力加热密闭容 器内的试剂和样品可使制样容器内压力增加,反应温 度提高。 优点：反应速率高；
样品制备的时间短；
2.3.2 熔融法
熔融法：将试样与固体熔剂混匀后置于特 定材料制成的坩埚中，在高温下熔融，分解 试样，通过复分解反应使被测组分转化为能 溶于水或酸的形式，再用水或酸浸取，使其 定量进入溶液。
第二章试样的采取与制备_工业分析
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二、液态物料样品的采集
（一）输送管道中的物料 （二）储罐器中的物料
1．大型储罐中的物料 2．小型储罐中的物料 3．槽车中的物料
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三、固态物料样品的采集
（一）不同包装中固态工业产品的采集 如对于袋装化肥，通常规定50件以内抽取5
件；51～100件，每增10件，加取1件；101～500 件，每增50件，加取2件；501～1000件以内，每 增100件，加取2件；1001～5000件以内，每增 100件，加取1件。将子样均匀地分布该批物料中 ，然后用采样工具进行采集。
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取样钻
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自袋、罐、桶
中采集粉末装
物料样品时，
通常采用取样
钻。取样钻为 钻身750mm， 外径18mm， 槽口宽12mm ，下端30角锥 的不锈钢管或 铜管
取样时，将取 样钻由袋（罐、 桶）口的一角 沿对角线插入 袋（罐、桶） 内的1/3～3/4处， 旋转180后抽 出，刮出钻槽 中物料作为一 个子样。
一、气态物料样品的采集
由于气体物料易于扩散，而容易混合均匀。 工业气体物料存在状态如：动态、静态、正压、 常压、负压、高温、常温、深冷等，且许多气 体有刺激性和腐蚀性，所以，采样时一定要按 照采样的技术要求，并且注意安全。
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采样设备
一般运行的生产设备上安装有采样阀。气 体采样装置一般有采样管、过滤器、冷却器及 气体容器组成。
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（五）钢样样品的采集 1.熔炼阶段分析试样的采集 2.钢材分析试样的取样 3.采集试样的注意事项
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§2.3 试样的制备
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。
二、液态物料样品的采集
（一）输送管道中的物料 （二）储罐器中的物料
1．大型储罐中的物料 2．小型储罐中的物料 3．槽车中的物料
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三、固态物料样品的采集
（一）不同包装中固态工业产品的采集 如对于袋装化肥，通常规定50件以内抽取5
件；51～100件，每增10件，加取1件；101～500 件，每增50件，加取2件；501～1000件以内，每 增100件，加取2件；1001～5000件以内，每增 100件，加取1件。将子样均匀地分布该批物料中 ，然后用采样工具进行采集。
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取样钻
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自袋、罐、桶
中采集粉末装
物料样品时，
通常采用取样
钻。取样钻为 钻身750mm， 外径18mm， 槽口宽12mm ，下端30角锥 的不锈钢管或 铜管
取样时，将取 样钻由袋（罐、 桶）口的一角 沿对角线插入 袋（罐、桶） 内的1/3～3/4处， 旋转180后抽 出，刮出钻槽 中物料作为一 个子样。
一、气态物料样品的采集
由于气体物料易于扩散，而容易混合均匀。 工业气体物料存在状态如：动态、静态、正压、 常压、负压、高温、常温、深冷等，且许多气 体有刺激性和腐蚀性，所以，采样时一定要按 照采样的技术要求，并且注意安全。
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采样设备
一般运行的生产设备上安装有采样阀。气 体采样装置一般有采样管、过滤器、冷却器及 气体容器组成。
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（五）钢样样品的采集 1.熔炼阶段分析试样的采集 2.钢材分析试样的取样 3.采集试样的注意事项
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§2.3 试样的制备
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。
第2章分析试样的采集与制备
（置信区间）
固体试样：不同点采样
气体试样：上中下—大气采样机、针筒、气囊、气瓶
液体试样：不同部位、深度
生物试样：动物、植物样品
Solid Sampling
பைடு நூலகம்
Liquid sampling
Gas Sampling
2.2试样的制备
试样干燥： 烘干（烘箱）、风干（吹、凉） 干燥（干燥器、干燥剂）
固体：
第2章 分析试样的采集与制备
2.1 试样的采集 2.2 试样的制备 2.3 试样的分解 2.4 测定前的预处理
2.1 试样的采集
采样原则：有代表性
固体试样： 采样公式:
n
t
E
2
n为采样单元数，σ为总体标准偏差，E = x -μ
t 为测定次数和置信度有关的统计量。见P61表
依据： X t
n
粗碎（颚式）、过筛、混匀、缩分 中碎（盘式）、过筛、混匀、缩分 细碎（研钵）、过筛、混匀、缩分
四分法缩分
取样最小量经验公式
根据样品最大颗粒直径计算取样量的经验公式
Q ≥ kd 2
Q: 试样最小质量（kg）； k: 缩分常数的经验值（一般取值0.05~ 1 kg.mm-2 ）； d: 试样的最大粒度（mm）
半熔法（烧结法） 坩埚：瓷、铁、镍、银、铂金、塑料等坩埚
（查分析化学手册）
有机试样分解
高温分解，酸提取 干式灰化法
氧瓶燃烧法 湿式消化法: 硝酸和硫酸混合物作为试剂 微波消解法
（查分析化学手册）
2.4 测定前的预处理
✓ 1、试样的状态 ✓ 2、被测组分的存在形式 ✓ 3、被测组分的浓度或含量 ✓ 4、共存物的干扰 ✓ 5、辅助试剂的选择
第二章 试样的采取、制备和分解
§2—1 试样的采集
1、采样数量
数量要求：
1）至少满足三次重复检测的需要；2）有需要时必 须满足备考样品的需要；3）满足样品制备的需要。 数量过多——造成浪费 数量过少——不能满足代表性要求
在满足需要的前提下，样品数量越少越好。一般根 据经验公式计算最低采样量。
§2—1 试样的采集
四、采样记录和样品保存
采样时应记录被采物料的状况和采样操作， 如物料的名称、来源、编号、数量、包装情 况、存放环境、采样部位、所采样品数量、 采样日期、采样人等。 样品采集好后应包装，贴上标签，送至制样 室，如不能及时分析，一般只能存放6个月， 特殊样品另当别论。
冷冻干燥法 样品放在冷冻干燥室内，抽真空至 1.3-6.5bar（10-50mmHg),水变成冰，2-3天后冰 全部升华。 用于水样的浓缩，植物、动物血清和其它含有易 挥发组分的干燥
NBS的果叶、牛肝、菠菜叶、松针、米粉、面粉、 河沉积物等标准物质用冷冻干燥技术，未发现易 挥发的As,Hg等损失，I有明显损失，Br在酸性溶 液中有损失。
0.2
9.03 2.26 0.80
0.3
13.55 3.39 1.20
0.5
22.6 5.65 2.00
1.0
45.2 11.3 4.00
20
40 60 80
0.83
0.42 0.25 0.177
0.069
0.018 0.006 0.003
0.14
0.035 0.013 0.006
0.21
0.053 0.019 0.0将表面刮去0.1m，深入0.3m 挖取一 个子样的物料量，每个子样的最小质量不小于5kg。最后合并 所采集的子样。
第2章-分析试样的采集与制备
6.72 3.36 2.00 0.83 0.42 0.25
筛号 （网目）
80 100 120 140 200
筛孔直径 (mm)
0.177 0.149 0.125 0.105 0.074
例 有试样20kg，粗碎后最大粒度为6mm左右，k值 为0.2，问可缩分几次？若缩分后，再破碎至全部过 10筛，问可再缩分几次？
保存措施：控制溶液的pH、加入化学稳定 试剂、冷藏和冷冻、避光和密封。
常见的保存方法见表2-1
（三）气体试样
汽车尾气、工业废气、大气、压缩气体、气溶物等
1、采样方法 直接法 浓缩法
2、采样器 气囊、收集装置（装有吸附剂或过滤器） 3、保存及处理 通常较稳定，不需采取特别措施保存。 用吸附剂采集的试样，可通过加热脱附、溶剂 萃取等来处理
溶剂： 水 酸 碱
酸：
HCl—— 具有还原性及络合能力：氢以前的金 属或合金、弱酸盐（如碳酸盐）、以 碱金属或碱土金属为主的矿石 宜用玻璃、塑料、陶瓷、石英等器皿， 不宜使用金、银、铂等器皿
注意某些氯化物的挥发损失
HNO3—— 具有氧化性：除某些贵金属及表面易钝化 的铝、铬外，绝大部分金属能被分解 对某些还原性样品，HNO3浓度不同， 分解产物不同（浓、稀HNO3与Cu） HNO3分解样品，在蒸发过程中Si、Ti、 Nb、Zr、W、Mo、Sn、Sb等大部分或全 部析出沉淀（如钨酸），有的元素则生成 难溶的碱式硝酸盐，故常用硝酸与其它酸 混合使用 常用HNO3来破坏碳化物 HNO3+H2O2是溶解毛发、肉类等有机 物的良好混合溶剂之一。
含Mg、Al的耐火材料
熔
Na2CO3、K2CO3
剂
（铂、铁、刚玉坩埚）
NaOH、KOH
筛号 （网目）
80 100 120 140 200
筛孔直径 (mm)
0.177 0.149 0.125 0.105 0.074
例 有试样20kg，粗碎后最大粒度为6mm左右，k值 为0.2，问可缩分几次？若缩分后，再破碎至全部过 10筛，问可再缩分几次？
保存措施：控制溶液的pH、加入化学稳定 试剂、冷藏和冷冻、避光和密封。
常见的保存方法见表2-1
（三）气体试样
汽车尾气、工业废气、大气、压缩气体、气溶物等
1、采样方法 直接法 浓缩法
2、采样器 气囊、收集装置（装有吸附剂或过滤器） 3、保存及处理 通常较稳定，不需采取特别措施保存。 用吸附剂采集的试样，可通过加热脱附、溶剂 萃取等来处理
溶剂： 水 酸 碱
酸：
HCl—— 具有还原性及络合能力：氢以前的金 属或合金、弱酸盐（如碳酸盐）、以 碱金属或碱土金属为主的矿石 宜用玻璃、塑料、陶瓷、石英等器皿， 不宜使用金、银、铂等器皿
注意某些氯化物的挥发损失
HNO3—— 具有氧化性：除某些贵金属及表面易钝化 的铝、铬外，绝大部分金属能被分解 对某些还原性样品，HNO3浓度不同， 分解产物不同（浓、稀HNO3与Cu） HNO3分解样品，在蒸发过程中Si、Ti、 Nb、Zr、W、Mo、Sn、Sb等大部分或全 部析出沉淀（如钨酸），有的元素则生成 难溶的碱式硝酸盐，故常用硝酸与其它酸 混合使用 常用HNO3来破坏碳化物 HNO3+H2O2是溶解毛发、肉类等有机 物的良好混合溶剂之一。
含Mg、Al的耐火材料
熔
Na2CO3、K2CO3
剂
（铂、铁、刚玉坩埚）
NaOH、KOH
工业分析(理论篇)第2章 试样的采取、制备和分解
27
2.2.2液体物料试样的采取
1.采样工具 （3）采样瓶 ①玻璃（或铜制）采样瓶：一般为500mL玻璃瓶，适用于贮 罐、槽车采样，玻璃采样瓶套上加重铅锤，以便沉入液体物料 的较深部位。 ②可卸式采样瓶 加重型采样瓶、底阀型采样器等，液化气的采样常用采样钢 瓶和金属杜瓦瓶。
玻 璃 采 样 瓶
铜 制 采 样 瓶
21
2.2.1.固体物料试样的采取
2.采样方法 （2）运输工具中采样
常用的运输工具是火车车皮或汽车等，发货单位 在物料装车后，应立即采样，而用货单位除采用发 货单位提供的样品外，还要根据需要布点采样。常 用的布点方法为斜线三点法和斜线五点法。子样要 分布在车皮对角线上，首末两点距车角各1m，其 余各点均匀分布于首、末两子样点之间。
24
2.2.1.固体物料试样的采取
2.采样方法 （4）工业制品中采样
工业制品常见的有袋装和罐装，袋装有纸袋、布 袋、麻袋和纤维织袋；
罐装有木质、塑料和铁皮等制成的罐或桶。 一般采用的采样工具为采样探子，确定子样数目 和每个子样的采集量后，即可进行采样。
25
2.2.2液体物料试样的采取
1.采样工具
还有18方块法、棋盘法、蛇形法、对角线法等。
22
2.2.1.固体物料试样的采取
斜线三点法
斜线五点法
18方块法
棋盘法
蛇形法
对角线法
23
2.2.1.固体物料试样的采取
2.采样方法 （3）物料堆中采样 根据物料堆的大小、物料的均匀程度和发货单位 提供的基本信息等，核算应采集的子样数目及采集 量，然后布点采样。 先将表层0.2m厚的部分用铲子除去，再以地面 为起点，每间隔0.5m高处划一横线，每隔1～2m向 地面划垂线，横线与垂线交点即为采样点。
2.2.2液体物料试样的采取
1.采样工具 （3）采样瓶 ①玻璃（或铜制）采样瓶：一般为500mL玻璃瓶，适用于贮 罐、槽车采样，玻璃采样瓶套上加重铅锤，以便沉入液体物料 的较深部位。 ②可卸式采样瓶 加重型采样瓶、底阀型采样器等，液化气的采样常用采样钢 瓶和金属杜瓦瓶。
玻 璃 采 样 瓶
铜 制 采 样 瓶
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2.2.1.固体物料试样的采取
2.采样方法 （2）运输工具中采样
常用的运输工具是火车车皮或汽车等，发货单位 在物料装车后，应立即采样，而用货单位除采用发 货单位提供的样品外，还要根据需要布点采样。常 用的布点方法为斜线三点法和斜线五点法。子样要 分布在车皮对角线上，首末两点距车角各1m，其 余各点均匀分布于首、末两子样点之间。
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2.2.1.固体物料试样的采取
2.采样方法 （4）工业制品中采样
工业制品常见的有袋装和罐装，袋装有纸袋、布 袋、麻袋和纤维织袋；
罐装有木质、塑料和铁皮等制成的罐或桶。 一般采用的采样工具为采样探子，确定子样数目 和每个子样的采集量后，即可进行采样。
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2.2.2液体物料试样的采取
1.采样工具
还有18方块法、棋盘法、蛇形法、对角线法等。
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2.2.1.固体物料试样的采取
斜线三点法
斜线五点法
18方块法
棋盘法
蛇形法
对角线法
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2.2.1.固体物料试样的采取
2.采样方法 （3）物料堆中采样 根据物料堆的大小、物料的均匀程度和发货单位 提供的基本信息等，核算应采集的子样数目及采集 量，然后布点采样。 先将表层0.2m厚的部分用铲子除去，再以地面 为起点，每间隔0.5m高处划一横线，每隔1～2m向 地面划垂线，横线与垂线交点即为采样点。
第二章 分析试样的采集与制备
23
2.3.5 微波消解法
第 二 章 分 析 试 样 的 采 集 与 制 备
利用试样和溶剂吸收微波产生热量 进行试样的分解。该法加热效率高，分 解迅速。一般采用密闭容器，可以加热 到较高的温度和压力，使分解更有效， 还可减少溶剂用量和组分的挥发。 该法可用于有机试样的分解，也可 用于难溶无机材料的分解。
分解试样的主要任务是将试样中待 测组分全部转变为适于测定的形式。一 般需转化为可溶盐的形式进入溶液。在 此过程中： 防止待测组分损失； 避免引入干扰测定的杂质。 其中分解无机试样常采用的分解方 法有溶解法和熔融法；分解有机试样常 采用干（湿）式灰化法和微波消解法。
18
2.3.1 溶解法
第 二 章 分 析 试 样 的 采 集 与 制 备
3
2.1 试样的采集
4
第 二 章 分 析 试 样 的 采 集 与 制 备
试样的采集是指从大批物料中采取 少量样本作为原始分析试样。 要求：代表性、不变性。 分析对象的种类很多，不同的物料 采集试样的方法不同。
5
2.1.1 固体试样的采集
第 二 章 分 析 试 样 的 采 集 与 制 备
特点：种类繁多，形态各异，试样 的性质和均匀程度差别较大。 采样点越多，采样量越大，试样越 具有代表性，但消耗的成本越高。采样 的原则是：采集的试样必须具有代表 性，同时工作量尽可能地少。 同时，采样准确度要求高，试样均 匀度差，也都会增加采样单元数。
解：Q ≥ K ⋅ d 2 = 0.3 × 2 2 = 1.2kg ⎯→ ⎯→ ⎯→ ⎯→ 15 ⎯ 7.5 ⎯ 3.75 ⎯ 1.88 ⎯ 0.94
1 2 3 4
显然在缩分4次后0.94 < 1.2kg，不符合要求。 所以只能缩分3次。
分析化学第2章分析试样的采集与制备
当物料的量较大时，应从不同的位置和深度分别采样， 混合均匀后作为分析试样，以保证它的代表性。
液体试样采样器多为塑料或玻璃瓶 ，一般情况下两者 均可使用。但当要检测试样中的有机物时，宜选用玻璃 器皿；而要测定试样中微量的金属元素时，那么宜选用 塑料取样器，以减少容器吸附和产生微量待测组分的影 响。
液体试样的化学组成容易发生变化，应立即对其进行测试。 不能立即测试，应采取适当保存措施，以防止或减少在存放 期间试样的变化。
保存措施有：控制溶液的pH值、参加化学稳定试剂、冷藏和 冷冻、避光和密封等。 采取这些措施旨在减缓生物作用、化 合物或配合物的水解、氧化复原作用及减少组分的挥发。保 存期长短与待测物的稳定性及保存方法有关。
气体试样
气体试样的采样方法： A.用泵将气体充入取样容器，然后密封。 B.采用装有固体吸附剂或过滤器的装置收集。固体吸附剂用于
应按照一定的原那么、方法进行。这些可参阅相关的国家标 准和各行业制定的标准
2.1.1 固体试样
固体物料的成分分布不均，需要按照一定方式选取不同点 进行采样，以获得有代表性的试样。
采样点的选择方法：
随机采样法
系统采样法
判断采样法 采样的数目与采样的准确度要求、物料组成的不均匀性和颗 粒大小、分散程度有关。
采样方法
静态气体试样：直接采样，用换气或减压的方法将气体试样直 接装入玻璃瓶或塑料瓶中或者直接与气体分析仪连接
动态气体试样：采用取样管取管道中气体，应插入管道1/3直 径处，面对气流方向
常压：翻开取样管旋塞即可取样。假设为负压，连接抽气泵， 抽气取样
固体吸附法取样 用装有吸附剂如硅胶〔吸附带氨基、羟基 的气体〕、活性炭〔吸附苯、四氯化碳〕、活性氧化铝和分 子筛等的柱子吸附气体，吸附的气体用加热法或萃取法解脱， 或与气体工作站连接检测
液体试样采样器多为塑料或玻璃瓶 ，一般情况下两者 均可使用。但当要检测试样中的有机物时，宜选用玻璃 器皿；而要测定试样中微量的金属元素时，那么宜选用 塑料取样器，以减少容器吸附和产生微量待测组分的影 响。
液体试样的化学组成容易发生变化，应立即对其进行测试。 不能立即测试，应采取适当保存措施，以防止或减少在存放 期间试样的变化。
保存措施有：控制溶液的pH值、参加化学稳定试剂、冷藏和 冷冻、避光和密封等。 采取这些措施旨在减缓生物作用、化 合物或配合物的水解、氧化复原作用及减少组分的挥发。保 存期长短与待测物的稳定性及保存方法有关。
气体试样
气体试样的采样方法： A.用泵将气体充入取样容器，然后密封。 B.采用装有固体吸附剂或过滤器的装置收集。固体吸附剂用于
应按照一定的原那么、方法进行。这些可参阅相关的国家标 准和各行业制定的标准
2.1.1 固体试样
固体物料的成分分布不均，需要按照一定方式选取不同点 进行采样，以获得有代表性的试样。
采样点的选择方法：
随机采样法
系统采样法
判断采样法 采样的数目与采样的准确度要求、物料组成的不均匀性和颗 粒大小、分散程度有关。
采样方法
静态气体试样：直接采样，用换气或减压的方法将气体试样直 接装入玻璃瓶或塑料瓶中或者直接与气体分析仪连接
动态气体试样：采用取样管取管道中气体，应插入管道1/3直 径处，面对气流方向
常压：翻开取样管旋塞即可取样。假设为负压，连接抽气泵， 抽气取样
固体吸附法取样 用装有吸附剂如硅胶〔吸附带氨基、羟基 的气体〕、活性炭〔吸附苯、四氯化碳〕、活性氧化铝和分 子筛等的柱子吸附气体，吸附的气体用加热法或萃取法解脱， 或与气体工作站连接检测
分析化学第2章分析试样的采集与制备
生物样品前处理
去除杂质、浓缩待测组分、提高检测灵敏度。
常见生物样品前处理方法
蛋白质沉淀法、液-液萃取法、固相萃取法等。
环境污染物监测中样品采集和保存
环境污染物样品采集原则：代表性、适时性、防止 污染。
环境污染物样品保存方法：冷藏、冷冻、加入保存 剂等。
常见环境污染物样品前处理方法：酸化、碱化、氧 化、还原等。
分析化学第2章分析试样的采 集与制备
目
CONTENCT
录
• 分析试样基本概念与重要性 • 固体试样的采集与制备 • 液体试样的采集与制备 • 气体试样的采集与制备 • 特殊类型试样的采集与制备 • 总结：提高分析试样质量的关键环
节
01
分析试样基本概念与重要性
分析试样定义及作用
定义
分析试样是指从大量物质中选取的一部分，用于进行化学分析的 代表性样品。
破碎和筛分技术
破碎
将大块固体试样破碎成小块，以便后 续处理和分析。常用破碎方法有颚式 破碎机、锤式破碎机等。
筛分
通过筛网将破碎后的固体试样按粒度 大小进行分离。常用筛分设备有振动 筛、旋转筛等。
干燥和保存措施
干燥
去除固体试样中的水分，以避免对分析结果产生影响。常用干燥方法有自然晾 干、烘干、红外线干燥等。
食品分析中样品前处理技巧
食品样品采集原则
01
代表性、适时性、防止污染。
食品样品前处理目的
02
去除干扰物质、提高检测灵敏度。
常见食品样品前处理方法
03
有机物破坏法、蒸馏法、溶剂提取法等。
06
总结：提高分析试样质量的关键环节
严格执行采样规范，确保代表性
01
02
03
去除杂质、浓缩待测组分、提高检测灵敏度。
常见生物样品前处理方法
蛋白质沉淀法、液-液萃取法、固相萃取法等。
环境污染物监测中样品采集和保存
环境污染物样品采集原则：代表性、适时性、防止 污染。
环境污染物样品保存方法：冷藏、冷冻、加入保存 剂等。
常见环境污染物样品前处理方法：酸化、碱化、氧 化、还原等。
分析化学第2章分析试样的采 集与制备
目
CONTENCT
录
• 分析试样基本概念与重要性 • 固体试样的采集与制备 • 液体试样的采集与制备 • 气体试样的采集与制备 • 特殊类型试样的采集与制备 • 总结：提高分析试样质量的关键环
节
01
分析试样基本概念与重要性
分析试样定义及作用
定义
分析试样是指从大量物质中选取的一部分，用于进行化学分析的 代表性样品。
破碎和筛分技术
破碎
将大块固体试样破碎成小块，以便后 续处理和分析。常用破碎方法有颚式 破碎机、锤式破碎机等。
筛分
通过筛网将破碎后的固体试样按粒度 大小进行分离。常用筛分设备有振动 筛、旋转筛等。
干燥和保存措施
干燥
去除固体试样中的水分，以避免对分析结果产生影响。常用干燥方法有自然晾 干、烘干、红外线干燥等。
食品分析中样品前处理技巧
食品样品采集原则
01
代表性、适时性、防止污染。
食品样品前处理目的
02
去除干扰物质、提高检测灵敏度。
常见食品样品前处理方法
03
有机物破坏法、蒸馏法、溶剂提取法等。
06
总结：提高分析试样质量的关键环节
严格执行采样规范，确保代表性
01
02
03
大学二年级分析化学-第2章-分析试样的采集与处理-含视频-例2-1作了修改
机碳等
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水样的调制和保存方法
分析项目
调制和保存方法
Cr(III)
加盐酸调至 pH < 2
Cr(VI)
加 NaOH 调 pH 至 8 ~ 10
Hg2+ 氮化合物
加入 5% HNO3 和 0.01% K2Cr2O7 加盐酸调至 pH < 2，冷暗处
S2－
加 NaOH 调 pH = 12，5 ~10℃
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试样的采集
注意： 样品的来源 样品的性质
相
资源取样
关
原料取样
国
成品取样
家
物证取样
标
等等
准
和
气体、固体、液体
行
光敏性、热敏性、
业
挥发性、化学活性、 标
生物活性……
准
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2.1.1 固体试样的采集
固体物料（矿石、煤炭、土壤、废渣等）试样性质和 均匀程度差别大，一般按一定方式选取不同点进行采 样。 采样方法： 随机采样法（多）、 判断采样法（少）、 系统采样法（少）。
设 E 为分析试样中某组分含量平均值与总体平均 值的差，即误差
则 可变换为：
采样单元数计算公式
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采样单元数的计算
t 分布表可（P59 表 3-3）查得，它与自由度 f 和显著
性水准 有关。
从计算 n 的公式可知， •
要计算 n，必须查到 t，要查到 t 必须知道 n，为解决 此矛盾，可采用“尝试法”（“试差法”）计算。
取 n=5，查表得 t0.10,4 2.13
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水样的调制和保存方法
分析项目
调制和保存方法
Cr(III)
加盐酸调至 pH < 2
Cr(VI)
加 NaOH 调 pH 至 8 ~ 10
Hg2+ 氮化合物
加入 5% HNO3 和 0.01% K2Cr2O7 加盐酸调至 pH < 2，冷暗处
S2－
加 NaOH 调 pH = 12，5 ~10℃
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试样的采集
注意： 样品的来源 样品的性质
相
资源取样
关
原料取样
国
成品取样
家
物证取样
标
等等
准
和
气体、固体、液体
行
光敏性、热敏性、
业
挥发性、化学活性、 标
生物活性……
准
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2.1.1 固体试样的采集
固体物料（矿石、煤炭、土壤、废渣等）试样性质和 均匀程度差别大，一般按一定方式选取不同点进行采 样。 采样方法： 随机采样法（多）、 判断采样法（少）、 系统采样法（少）。
设 E 为分析试样中某组分含量平均值与总体平均 值的差，即误差
则 可变换为：
采样单元数计算公式
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采样单元数的计算
t 分布表可（P59 表 3-3）查得，它与自由度 f 和显著
性水准 有关。
从计算 n 的公式可知， •
要计算 n，必须查到 t，要查到 t 必须知道 n，为解决 此矛盾，可采用“尝试法”（“试差法”）计算。
取 n=5，查表得 t0.10,4 2.13
第二章分析试样的采集与制备
1 固体试样
试样多样化，不均匀试样，应选取不同部位进行采样，以保证所采试样的代表性。
土壤样品: 采集深度0-15cm的表地为试样，按3点式(水田出口，入口和中心点)或5点式(两条对角线交叉点 和对角线的其它4个等分点)取样。每点采1-2kg，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分等步 骤，取粒径小于0.5 mm的样品作分析试样。
将试样与硝酸和硫酸混合物一起置于克氏烧瓶内，煮解，硝酸能破坏大部分有机物和被蒸发，剩 余硫酸冒浓厚的SO3白烟时，再在烧瓶内进行回流，溶液变为透明。消化过程中，硝酸将有机物氧 化分解，余下无机酸或盐。 用体积比为3：1：1的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物进行消化，能收到更好的效果 湿式消化法的优点是速度快，缺点是因加入试剂而引入杂质，尽可能使用高纯度的试剂
分析方法分为干法分析（原子发射光谱的电弧激发）和湿法分析 试样的分解：注意被测组分的保护 常用方法：溶解法和熔融法 对有机试样,灰化法和湿式消化法
1 溶解法（湿法分解，采用适当的溶剂将试样溶解配成溶液。）
常用溶剂为水、酸、碱及混酸等， 酸有盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氢氟酸、磷酸； 混酸有王水、硝酸+高氯酸，HF+硫酸、HF+硝酸等； NaOH溶液用于溶解一些两性金属（Al）和氧化物
破碎：
粗碎、中碎、细碎
鄂式粉碎机 粗碎
盘式粉碎机
中碎
细碎
过筛（选择不同筛号的筛子筛分）
粗细颗粒化学成分常常不同，筛分时，未通过筛孔的粗颗粒要进一步破碎，直至全部过筛为止。 丢弃粗颗粒会影响分析试样代表性。
混合与缩分 (破碎后取部分代表性样，继续破碎，使试样量逐步减小）
缩分－四分法取样图解 缩分次数不是随意定的，而是根据需 保留试样量确定的。保留的试样量与试样颗 粒度有关。
分析化学第六版第2章 分析试样的采集与制备及答案
分析化学自检自测第二章分析试样的采集与制备1．从大量的分析对象中采取少量分析试样，必须保证所取的试样具有( D ) A．一定的时间性B．广泛性C．稳定性D．代表性2．某矿石的最大直径为30mm,若采样时的K=0.05, a=2, 则应取样( D )A．1.5g B．1.5Kg C．4.5g D．45Kg; E．不少于分析要用的量3．对较大的金属铸件，正确的取样方法是：( D )A．在铸件表面锉些金属屑作试样；B．在铸件表面各个部位都要锉些金属屑，混合后作试样；C．用锤砸一块下来试样；D．在铸件的不同部位钻孔穿过整个物体或厚度的一半，收集钻屑混合作试样4．试样粉碎到一定程度时，需要过筛，过筛的正确方法是：( B )A．根据分析试样的粒度选择合适筛子；B．先用较粗的筛子，随着试样粒度逐渐减小，筛孔目数相应地增加；C．不能通过筛子的少量试样，为了节省时间和劳力，可以作缩分和处理去掉；D．对不能通过筛子的试样，要反复破碎，直至全部通过为止；E．只要通过筛子的试样量够分析用，其余部分可全部不要。
5．某矿石的原始试样为30Kg，已知K=0.2, 当粉碎至颗粒直径为0.83mm时，需缩分几次？( D )A．4次B．5次C．6次D．7次E．8次6．分析中分解试样的目的，是要将试样转变为：( E )A．沉淀；B．单质；C．简单化合物；D．气态物质；E．水溶性物质。
7．下列有关选择分解方法的说法，哪些是不妥的？( A )A．溶（熔）剂要选择分解能力愈强愈好；B．溶（熔）剂应不影响被测组分的测定；C．最好用溶解法，如试样不溶于溶剂，再用熔融法；D．应能使试样全部分解转入溶液；E．选择分解方法要与测定方法相适应。
8．在使用氢氟酸时要注意：( B D )A．在稀释时极易溅出；B．有腐蚀性；C．氟极活泼遇水激烈反应；D．分解试样时，要在铂皿或聚四氟乙烯容器中进行；。
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4 生物试样
其组成因部位和时季不同而有较大差异
采样应根据需要选取适当部位和生长发育阶段 进行，除应注意有群体代表性外，还应有适时 性和部位典型性
鲜样分析的样品，应立即进行处理和分析，生 物试样中的酚、亚硝酸、有机农药、维生素、 氨基酸等在生物体内易发生转化、降解或者不 稳定的成分，一般应采用新鲜样品进行分析
2 熔融法
熔
剂
分
为
酸
性
熔
剂
和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碱
性
熔
剂
。
K
2S
2O
与
7
KHSO4为酸性熔剂，铵盐也属酸性溶剂，它们与
碱性氧化物反应。
NaOH,Na2CO3,Na2O2等为碱性溶剂，用于分解 大多酸性矿物
熔剂
试样
碳酸钠
硅酸盐、粘土、高岭土、碳酸盐、 磷酸盐、氟化物等
氢氧化钠 硅酸盐、粘土、耐火材料、黑钨矿
过氧化钠
几乎所有矿石（钼矿、铬铁矿、黑 钨矿、锆英石等）
用体积比为3：1：1的硝酸、高氯酸和硫酸的 混合物进行消化，能收到更好的效果
湿式消化法的优点是速度快，缺点是因加入试 剂而引入杂质，尽可能使用高纯度的试剂
高压分解技术： 将试样和试剂置于密封反应 器（PTFE)中加热 高温高压，酸活性增强，提高了酸分解能力， 酸用量少 有效防止易挥发元素损失 污染小 对试样粒度大小要求不严格（1mm左右） 缺点：温度小于250 ℃；样重小；难分解试样 可能不完全；密封
铵盐
方铅矿、黄铁矿、硫化矿等
KHSO4与K2S2O7 铌、钽酸盐，Fe、Ti、Al氧化物矿
KHF2与NH4HF2 锆石、绿柱石、铌钽酸盐
偏硼酸锂
岩石，硅酸盐，土壤，陶瓷，钢渣 等
坩埚材料
铂
铁、镍、银 锆、镍、墨
瓷、TFE、铂 瓷、石英、铂 鉑、银 石墨，铂
3 半熔法
又称为烧结法，它是在低于熔点的温度下，使 试样与熔剂发生反应。通常在瓷坩埚中进行。 常用MgO或ZnO与一定比例的Na2CO3混合物作 为熔剂
微波（0.75-3.75mm)辅助消解法
利用试样和适当的溶(熔)剂吸收微波能产生热量加热试 样，微波产生的交变磁场使介质分子极化，极化分子在 高频磁场交替排列导致分子高速振荡，使分子获得高的 能量，这两种作用，试样表层不断被搅动破裂，促使试 样迅速溶(熔)解 微波能直接转递给溶液中的各分子，溶液整体快速升温， 加热效率高 微波消解一般采用密闭容器，这样可以加热到较高温度 和较高压力，使分解更有效，同时也可减少溶剂用量和 易挥发组分(As,B,Cr,Hg,Se,Sb，Sn等）的损失 微波消解法可用于有机和生物样品的氧化分解，也可用 于难熔无机材料的分解
食品试样
根据试样种类、分析项目和采用的分析方法制定试 样的处理步骤。 可用“随机取样”和“缩分”, 防止污染要求更严 预干燥：含水试样干燥至衡重，计算水分 脱脂: 对含脂肪高的样品，置于乙醚（100g样品需 500ml乙醚）中，静止过夜，除去乙醚层，风干 研磨成细而均匀的分析试样
2 液体试样
液体试样一般比较均匀，取样单元可以较少
熔 成
C沉r淀O 4，2 －过留滤在，溶再液将中滤。液F
e、Mn 酸化，
等 制
重 备
金 分
属 析
形 试
成 液
氢 。
氧 这
化 样
物 可
避免铁、锰等元素的干扰。
总之，要根据试样的性质，分析项目要求和上 述原则，选择一种合适的试样分解方法。
Q为保留样品的最小质量(kg) d为样品中最大颗粒直径(mm) K为固体试样特性系数或缩分常数，它由各部门根据 经验拟定，通常在0.05～1之间，因固体物料种类和性质 不同而异。
采集平均试样时的最小质量
筛号/目
3 6 10 20 40 60 80
筛孔直 径/mm K=0.1
6.72 4.52 3.36 1.13 2.00 0.40 0.83 0.069 0.42 0.018 0.25 0.006 0.177 0.003
大气试样
静态气体试样: 直接采样，用换气或减压的方法将气体 试样直接装入玻璃瓶或塑料瓶中或者直接与气体分析仪 连接
动态气体试样: 采用取样管取管道中气体，应插入管道 1/3直径处，面对气流方向
常压，打开取样管旋塞即可取样。若为负压，连接抽气 泵，抽气取样
固体吸附法取样: 用装有吸附剂如硅胶（吸附带氨基、 羟基的气体）、活性炭（吸附苯、四氯化碳） 、活性氧 化铝和分子筛等的柱子吸附气体，吸附的气体用加热法 或萃取法解脱，或与GC连接检测
• 根据分析项目要求
• 采样多变性：河水—上、中、下（大河：左右 两岸和中心线；中小河：三等分，距岸1/3处）； 湖水---从四周入口、湖心和出口采样；海水--粗分为近岸和远岸；生活污水---与作息时间和 季节性食物种类有关；工业废水---与产品和工 艺过程及排放时间有关
•水样的保存和予处理 对于不同测定项目，采 用不同目的的保存方法
其中： E m X
1 固体试样
试样多样化，不均匀试样应，选取不同部位进 行采样，以保证所采试样的代表性。
土壤样品: 采集深度0-15cm的表地为试样，按3点式(水田出口， 入口和中心点)或5点式(两条对角线交叉点和对角线 的其它4个等分点)取样。每点采1-2kg，经压碎、风 干、粉碎、过筛、缩分等步骤，取粒径小于0.5 mm 的样品作分析试样。
最小质量/Kg
0.2
0.3
0.5
9.03 13.55 22.6
2.26 3.39 5.65
0.80 1.20 2.00
0.14 0.21 0.35
0.035 0.053 0.088
0.013 0.019 0.031
0.006 0.009 0.016
1.0 45.2 11.3 4.00 0.69 0.176 0.063 0.031
应按照一定的原则、方法进行。这些可参阅相关的 国家标准和各行业制定的标准
采样单元数
若测量误差很小, 分析结果的误差主要是由采样引起的
整批物料中组分平均含量区间为:
m
X
ts
n
EmX
m: 整批物料中组分平均含量， : 为试样中组分平均含 量，
ts采::与样各测公个定试式次样: 数单和元置含n信量度标有准tEs关偏的差2 统的计估量计，值，n: 采样单元数
3 气体试样
• 用泵将气体充入取样容器；采用装有固体吸 附剂或过滤器的装置收集；过滤法用于收集 气溶胶中的非挥发性组分
• 固体吸附剂采样：是让一定量气体通过装有 吸附剂颗粒的装置，收集非挥发性物质
• 大气试样，根据被测组分在空气中存在的状 态(气态、蒸气或气溶胶)、浓度以及测定方 法的灵敏度，可用直接法或浓缩法取样 • 贮存于大容器(如贮气柜或槽)内的物料，因 密度不同可能影响其均匀性时，应在上、中、 下等不同处采取部分试样后混匀
试样分解最好结合干扰组分的分离，简单、快 速进行测定
铝合金中Fe、Mn、Ni的测定，如用NaOH溶液溶解
试样，此时Fe、Mn、Ni形成氢氧化物沉淀，然后过
滤，再用酸溶解沉淀，制成分析试液，可避免大量Al
的 剂
干扰。又如铬铁矿中铬的测定 进行熔融，然后用水浸取熔
， 块
若时用，NCar2被O2氧作化为
低温灰化法
用射频放电来产生活性氧游离基，这种游离基的 活性很强，能在低温下（100℃）分解有机物和 生物物质
干式灰化法的优点是不需加入或只加入少量试剂， 这样避免了由外部引入的杂质，而且方法简便
缺点是因少数元素（C,I,Br,Hg)挥发或器皿壁上 吸附金属而造成损失
5 湿式灰化法
将试样与硝酸和硫酸混合物一起置于克氏烧瓶 内，加热，硝酸能破坏大部分有机物和被蒸发， 最后剩余硫酸冒浓厚的SO3白烟时，在烧瓶内 进行回流，溶液变为透明
第2章 分析试样的采集与制备
2.1 试样的采集与预处理 2.2 试样的分解
2.1 分析试样的采集和预处理
试样的制备: 试样的采集和预处理 分析试样的采集: 指从大批物料中采取少量样本作
为原始试样，所采试样应具有高 度的代表性，采取的试样的组成 能代表全部物料的平均组成。
根据具体测定需要，遵循代表性原则随机采样 根据状态: 气，固，液等 根据对象: 环境,矿物岩石,生物,金属与合金,食品等
生物样品中药残留测定样品
生物试样：肌肉、肝、肾、皮肤、血液、蛋奶， 尿液，血浆、粪便等；对组织样品宜分取一个 完整的解剖部分 储存生物材料的容器材料有塑料和玻璃，注意 储存期间吸附：塑料易吸附脂溶性组分，玻璃 易吸附碱性物质 固体样品制备除一般程序外，还有离心、过滤、 防腐和抑制降解等 血样：血浆、血清、血液 尿样注意酸败和细菌污染， 4度冷藏和加入氯
应采取适当保存措施，以防止或减少在存放期 间试样的变化
保存措施有：控制溶液的pH值、加入化学稳 定试剂、冷藏和冷冻、避光和密封等。 采取 这些措施旨在减缓生物作用、化合物或配合物 的水解、氧化还原作用及减少组分的挥发。保 存期长短与待测物的稳定性及保存方法有关。
水样
• 根据水种类：天然水（河、湖、海、地下）； 用水（引用、工业用、灌溉）；排放水（工业 废水、城市污水）
沉积物: 用采泥器从表面往下每隔1米取一个试样，经压碎、 风干、粉碎、过筛、缩分，取小于0.5 mm的样品作 分析试样。
金属试样: 经高温熔炼，比较均匀，钢片可任取。对钢锭和铸 铁，钻取几个不同点和深度取样，将钻屑置于冲击 钵中捣碎混匀作分析试样。
固体试样制备 破碎和过筛
混合与缩分
平均试样采取量与试样的均匀度、粒度、易破碎度有关， 可按切乔特采样公式： Q≥Kd2
用来分解铁矿及煤中的硫。其中MgO、ZnO的 作用在于其熔点高，可以预防Na2CO3在灼烧时 熔合，而保持松散状态，使矿石氧化得更快、 更完全，反应产生的气体容易逸出。