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浅析分析化学中标准曲线绘制及常见问题的解决

邓艳芳
  
科学探索媒体号
2023年50期
山西晋丰煤化工有限责任公司 山西晋城 048400

摘要:在分析化学实验中,常用标准曲线法进行定量分析,通常情况下的标准工作曲线是一条直线,它的作用是用来确定未知浓度溶液中化学物质的浓度。

关键词:分析化学;标准曲线;注意事项;常见问题

一、标准曲线的定义与意义

标准曲线是指通过测定一系列已知组分的标准物质的某理化性质,从而得到该性质的数值所组成的曲线。标准曲线是标准物质的物理/化学属性跟仪器响应之间的函数关系。

在分析化学实验中,常用标准曲线法进行定量分析,通常情况下的标准工作曲线是一条直线,它的作用是用来确定未知浓度溶液中化学物质的浓度。标准曲线通过建立已知浓度与测定结果之间的关系,可以通过测定结果来推算未知浓度溶液中化学物质的浓度。用于各种化学分析方法中例如光谱法、电化学分析法、比色法等,以及其他需要定量分析的实验中。

二、标准曲线的绘制方法

1、准备一系列已知浓度的标准溶液,这些标准溶液的浓度应该涵盖测定范围内的各个浓度等级。例如,在测定某个物质的浓度时,可以准备一系列浓度从10%到100%的标准溶液。这些标准溶液可以由已知浓度的化学品配制得到。

2、使用合适的分析方法对这些标准溶液进行测定。例如,可以使用光谱仪测定溶液的吸收率,或者使用电化学方法测定溶液的电流或电位等。测定结果应该能够与溶液的浓度成正比关系。

3、将得到的测定结果与已知浓度建立起关系式。通常,这种关系式可以通过线性回归分析来得到。线性回归可以在散点图上拟合一条直线,使得测定结果与已知浓度的误差最小。

4、用得到的关系式推算未知浓度溶液中化学物质的浓度。对于实验中的未知样品,可以测定其浓度对应的测定结果,并通过关系式来计算出其浓度。

三、标准曲线绘制前期注意事项

1、仪器应校验好。

2、移取液体体积要精确,保证迅速准确,尽可能用一根移液管;为减小人为误差,同一种液体要一个人操作。

3、保证标准品的纯度,所用标准品最好是新打开的,纯度较高的固体或溶液,防止污染。

4、所用容器要保证洁净。

5、根据标准品理化性质注意加样的先后顺序。

6、标准曲线的样品数一般为7个点,但至少要保证有5个点。

7、若还是有某个点误差较大,应舍弃。

8、样品的浓度等指标是根据标准曲线计算出来的,所以首先要把做标准曲线看作是比做正式实验还要重要的一件事,否则后面的实验结果无从谈起。

9、设置标准曲线样品的标准浓度范围要有一个比较大的跨度,并且要能涵盖你所要检测实验样品的浓度,即样品的浓度要在标准曲线浓度范围之内,包括上限和下限。而对于呈s型的标准曲线,尽量要使实验样品的浓度在中间坡度最陡段,即曲线几乎成直线的范围内。

10、最好采用倍比稀释法配制标准曲线中的标准样品浓度,这样就能够保证标准样品的浓度不会出现较大的偏离。

11、检测标准样品时,应按浓度递增顺序进行,以减少高浓度对低浓度的影响,提高准确性。

12、做出的标准曲线相关系数因实验要求不同而有所变动,但一般来说,相关系数r至少要大于0.98,对于有些实验,至少要0.99甚至是0.999。

四、常见问题及解决方案

1、标准曲线需不需要人为增加(0,0)点

通常的标准系列多是配制0、1、2、3mg/L系列这样的说法,没做实验人为添加(0,0)很不妥,因为很多时候0管进入仪器可能也有响应值,这也是我们考察试剂空白的一个重要步骤。这个0管在某些时候非常重要,所以,标准曲线的0管也是做好标准曲线的重要考虑点。

2、标准曲线需不需要减掉试剂空白来做

仪器测出来标准系列的响应值可以减掉试剂空白或减掉0管的响应值来做,工作中我们也常用0管来做仪器调零。其实没有必要那么麻烦,即使空白或0管有响应值,在构建标准曲线时,我们已经认为该响应值就是0浓度,也就是扣除了这个空白的。

3、什么时候用Y=bx和二次曲线

标准曲线我们通常采用的是 Y=abX,曲线拟合完必须要做统计检验且要做统计完备的线性检验和失拟检验,然后再做a与0的差别检验,如果a与0的统计学上无差异,就可以考虑用Y=bX的拟合曲线,拟合出来后同样做线性检验和失拟检验,如果线性检验合格(P<0.05)且失拟检验合格(p>0.05)此时就可以采用 Y=bX。如果Y=abX时拟合不合格,就考虑采用二次曲线做失拟检验。如果 Y=a bX 和二次曲线都满足拟合检验和失拟检验合格,则采用Y=abX形式,这样符合统计学上参数最少的统计简洁性原则。

4、标准曲线去查含量时是先减空白信号算样品含量还是先算出空白含量相减

工作中我们常要减掉空白得到样品含量,现有国家标准方法有的推荐先算出空白含量,用样品含量相减,也有推荐先用样品信号减空白信号然后去标准曲线推算含量。而且这两种算法常常差距很大。其实这种差距往往是低含量水平时才出现,在低含量水平通过标准曲线推算含量时,本身不确定度就很大,这两种方法都可以。个人推荐先用样品信号减空白信号然后去标准曲线推算含量,因为这样出来的含量不确定度要小一些,而先算出空白含量再相减就增加了1次标准曲线推算含量时的不确定度,因为好的测量永远是不确定度小的测量。

五、标准曲线的检验

1、精密度检验

标准曲线的精密度检验:精密度检验就是看试验点距离拟合的直线的距离有无异常,所以也称线性检验(拟合检验),需用F检验,P<0.05作为线性检验合格的标准。

2、截距检验与斜率检验

标准曲线的截距检验和斜率检验分别考察Y=abX中a和b与0的统计学差异,a与0有差别说明有试剂空白或系统误差,而b若与0没差别说明仪器的灵敏度根本达不到分析要求。

标准曲线的检验应该是线性检验结合失拟检验,以及残差的正态性检验结合才是统计学上比较完备的。

要想绘制出合格的标准曲线、使用好标准曲线真心不易,必须将以上各个方面的条件都考虑进去。总之,基于标准曲线在分析化学中具有重要的作用,它不仅能够提供定量化分析的方法,为实验人员提供准确性和精密度较高的数据,同时也为质量控制和质量保证提供了基础。通过标准曲线的建立和应用,可以更好地进行化学分析和实验研究。

参考文献:

[1]张绯华.浅谈分析化学中的数据处理[J].南平师专学报,2006,25(2)

[2]周仁公.理论标准曲线在分析化学吸光光度法中的应用[J].曲阜师范大学学报(自然科学版),1981(04):68-72.

(作者单位:山西晋丰煤化工有限责任公司)

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