第1章 绪论
　　1.1 分析化学的任务和作用
　　分析化学（analytical chemistry）是研究物质组成和结构信息的科学。作为化学学科的重要分支，分析化学的任务主要是鉴定物质的化学组成，测定物质有关组分的含量及化学结构。通俗地说，分析化学是测量物质的组成和结构的学科，它回答样品里“有什么”（定性分析）和“有多少”（定量分析）的问题。
　　分析化学提供有关物质组成和结构的信息，促进了生命科学、材料科学、环境科学和能源科学的发展，在国民经济发展、资源开发利用、医药卫生、国防建设等诸多领域中发挥了重要作用，被称为国民经济和科学技术的眼睛。
　　药品作为一种特殊商品，其质量直接影响用药的有效和安全，关系到国民的生命安全和健康水平。因而各国政府对药品的研究开发、生产、储存、运输和使用，都有严格的法律法规和管理体制，通过颁布国家药品标准等方式对药物质量进行全面监督管理。而药品标准所用的方法就是以药物为分析对象的分析技术，分析化学为药物的分析检测提供了理论、方法和手段。
　　分析化学是药学各专业重要的专业基础课。分析化学课程的学习要求学生不仅能系统地掌握分析化学的基础理论、基本概念、实验仪器和实验技能，了解分析化学学科在生命科学前沿的发展热点，而且能够较全面地提高学习能力和综合素质，为后续专业课的学习打下良好的基础。
　　1.2 分析化学方法的分类
　　分析化学方法按分析任务分类，可分为定性分析（qualitative analysis）、定量分析（quantitative analysis）和结构分析（structural analysis）；按分析对象分类，可分为无机分析和有机分析；按照方法原理分类，可分为化学分析和仪器分析；按照试样用量分类，可分为常量分析、半微量分析、微量分析、超微量分析等。
　　1.2.1 定性分析、定量分析与结构分析
　　定性分析的任务是鉴定试样的元素、离子、基团以及化合物的组成；定量分析的任务是测定物质中有关组分的含量；结构分析的任务是研究物质分子或晶体的结构。在试样成分已知时，可以直接进行定量分析。否则，需先进行定性分析，而后进行定量分析。对于新发现的化合物，需*先进行结构分析，以确定分子结构。对于复杂体系样品经常需要先分离，而后进行定性分析及定量分析。
　　1.2.2 无机分析与有机分析
　　无机分析的对象是无机物。在无机分析中要求鉴定试样的化学组成及组分的含量，分属于无机定性分析和无机定量分析。有机分析的对象是有机物，包括测定元素组成、官能团分析及结构分析。
　　1.2.3 化学分析与仪器分析
　　以物质的化学反应为基础的分析方法称为化学分析法。根据化学反应的现象和特征，鉴定物质的化学组成的方法称为化学定性分析法；根据化学反应中试样和试剂的用量，测定物质组成中组分含量的方法称为化学定量分析法。化学分析法仪器简单，结果准确，应用范围广泛，又称为**分析法。
　　以物质的物理或物理化学性质为基础的分析方法称为仪器分析法。仪器分析法大多具有快速、灵敏度高、专属性强的特点，根据其原理又可分为电化学分析、光谱分析、质谱分析、色谱分析等。
　　1.2.4 常量、半微量、微量与超微量分析
　　根据分析过程中试样的取样量，即固体样品的试样质量或液体样品的试液体积，可将分析方法分为常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析（表1-1）。
　　表1-1 分析方法的取样量
　　在化学分析中，一般采用常量或半微量分析方法。进行微量分析及超微量分析时，大多需要采用仪器分析方法。
　　根据试样中被测组分的含量，又可将分析方法粗略分为常量组分分析（>1%）、微量组分分析和痕量组分分析（<0.01%）。应注意被测组分的含量和取样量属于不同的概念，不能混淆。因而，微量组分分析不一定是微量分析，常量组分分析可采用常量分析方法，也可能使用半微量或微量分析方法。
　　对痕量组分含量的表示有时还常用非法定计量单位ppm、ppb、ppt，ppm表示质量比或体积比为；（partspermillion），ppb表示质量比或体积比为10-9（partsperbillion），ppt表示质量比或体积比为10-12（partspertrillion）。
　　1.3 分析化学的起源、发展和展望
　　1.3.1 分析化学的起源和发展
　　分析化学有悠久的历史，其起源和萌芽可以追溯到古代炼金术。古代农业、医药业和金属冶炼等技术的发展都离不开对物质组成的了解，由此推动了各种定性和定量检测技术的发展，但没有形成系统的理论。直到19世纪末，质量守恒定律、元素周期律和溶液平衡理论的建立与发展奠定了分析化学的理论基础，分析化学由检测技术发展成为一门*立的学科。
　　20世纪以来，分析化学经历了三次巨大的变革。**次变革在20世纪初，溶液四大平衡（酸碱平衡、氧化还原平衡、络合平衡及沉淀平衡）理论的发展，使化学分析的理论趋于成熟和完善；第二次变革在第二次世界大战前后至20世纪60年代，物理学、电子学、半导体及原子能
　　技术的发展促进了仪器分析的发展；第三次变革是20世纪70年代末至今，分析化学学科以现代分析仪器和计算机技术的结合为手段，以提高分析方法的灵敏度、准确度和选择性，实现自动化和智能化为目标，以化学计量学、过程分析、形态分析、无损分析、在线分析以及联用技术的发展为标志，在理论、方法、技术、仪器方面都有了前所未有的进展，发展到了具有综合性和交叉性特征的分析科学阶段。
　　1.3.2 现代分析化学的发展趋势
　　21世纪是科学技术日新月异、迅猛发展的新世纪。生命科学、材料科学、环境科学的迅速发展，对分析化学提出了更高的要求，也为其发展提供了机遇。随着科学技术的发展，当代分析化学的研究和应用范围越来越广泛，除了传统的化学、生物学、医药学、材料科学和环境科学等领域外，还涉及化学信息学、生物信息学、纳米分析化学和芯片分析化学等新兴分支学科，在基因组学、蛋白质组学和代谢组学中的分析、生物单分子及单细胞分析、各类探针和传感技术研究、与重大疾病相关的生物分析等方面都有较大的发展。
　　当前分析化学的发展方向是高灵敏度、高选择性、高自动化、数字化和智能化；运用先进的科学技术发展新的分析原理，研究建立原位（insitu）、体内（invivo）、实时（realtime）、在线（online）的新型动态分析以及无损探测和多元监测的理论、技术、方法及仪器已成为当代分析化学发展的主流和热，存。
　　21世纪的分析化学将进一步突破纯化学领域，作为多学科性的交叉学科，与生物学、数学、物理学、计算机学等学科紧密结合，为科技发展、人类进步作出更大的贡献。
　　（中国药科大学 胡育筑）
　　第2章 误差和分析数据处理
　　由于受方法、仪器、试剂和分析者等因素的影D向，任何定量分析的结果都不可能与真实值完全一致，不可避免地会产生误差。此外，一个分析全过程要经过多个步骤才能完成，每步测量的误差都会影响分析结果的准确性。因此，我们进行定量分析时，必须掌握误差的来源、性质以及减免方法，实验数据的有效数字及相关运算的规贝IJ，应用统计学处理数据的方法以及相关的分析质量控制的基本知识。
　　2.1 测量误差
　　了解测量误差的特点和类型，有利于分析误差，找出产生误差的原因并设法消除，正确评价分析测试结果。测量数据中存在的误差主要有两种表示方法:绝对误差与相对误差。根据误差的来源和特点，把误差分为系统误差和偶然误差。
　　2.1.1 绝对误差与相对误差
　　测量值与真值（真实值）之差称为绝对误差（absolute error）。若以代表测量值，以代表真值，则绝对误差为
　　（2-1）
　　绝对误差以测量值的单位为单位，若为正值，即测量值大于真值，称为正误差，若为负值，即测量值大于真值，称为负误差。
　　绝对误差与真值之比称为相对误差（relative error）。相对误差反映测量误差在测量结果中所占的比例，用！表示，通常以％或％。表示，则单次测量值!的相对误差表示为
　　（2-2）
　　如果不知道真值，可以用多次测量值的平均值代替式（2-2）中的进行计算。
　　2.1.2 系统误差和偶然误差
　　系统误差（systematic error）也称可定误差（determinate error），是由某种确定的原因引起的，一般以固定的方向（正或负）和大小重复产生。根据系统误差的来源，又分为方法误差、仪器或试剂误差及操作误差三种。
　　偶然误差（random error）又称随机误差（accidental error）或不可定误差（indeterminate error），是由实验过程中不确定因素的随机变动引起的单次测量值对平均值的偏移。
　　偶然误差反映了测量值的变异性。单次测量产生的偶然误差大小和正负不固定；而多次测量产生的误差分布符合正态分布，表现为大误差出现的概率小，小误差出现的概率大。
　　系统误差与偶然误差有时不能决然区分。例如，观察滴定终点颜色的改变，有人总是偏深，产生属于操作误差的系统误差。但在多次测定观察滴定终点时，又不可能完全一致，因而产生偶然误差。
　　2.1.3 准确度和精密度
　　准确度和精密度是评价分析质量*重要的指标。
　　1.准确度与误差
　　准确度（accuracy）表示分析结果与真值接近的程度。误差越大，准确度越低；反之，准确度越高。准确度的大小用绝对误差或相对误差表示；进行多次平行测量时，以其结果的算术平均值与真值间的误差判断准确度。
　　【例2-1】若测得纯NaCl中Cl的质量分数为60.52%，而其真实含量（理论值）为60.66%。计算测定结果的绝对误差和相对误差。
　　解绝对误差
　　相对误差
　　应注意，定量分析的结果用相对误差衡量比绝对误差显得更为合适。例如，用分析天平称量两个样品，一个是0.0021g，另一个是0.5432g，二者的绝对误差都是0.0001g，但相对误差前一个是（1/21）X100%；另一个是（1/5432）X100%，前者比后者大得多。因此，对于高含量组分测量的相对误差可以要求严些，如常量化学定量分析，相对误差一般允许为3%。；而对于低含量组分测定的相对误差则允许大些，如微量分析相对误差可放宽为1%甚至更大。
　　评价一个分析方法的准确度，可将测定结果与另一个已知准确度的方法平行测定的结果进行比较；也可应用回收率实验进行验证。原料药用已知纯度的对照品进行测定，制剂用含已知量被测物的模拟样品进行测定。回收率（％）为回收量（测得量）和加人量的比值（%）。对基质复杂或无法获得全部组分纯品的样品，可向样品中加人已知量被测物测定计算加样回收率。
　　2.精密度与偏差
　　在一定测试条件下，对同一均匀样品，平行测量的各测量值之间互相接近的程度称为精密度（precision）。各测量值间越接近，精密度就越高；反之，精密度越低。精密度可用平均偏差'相对平均偏差、标准偏差与相对标准偏差表示。
　　平均偏差若令代表一组平行测定的平均值，则定义单个测量值的偏差d为
　　（2-3）
　　d值有正有负。各单个偏差绝对值的平均值称为平均偏差（average deviation）:
　　（2-4）
　　式中，n表示测量次数。注意平均偏差总是正值。
　　相对平均偏差相对平均偏差（relative average deviation，RAD）定义为
　　（2-5）
　　相对平均偏差是平均偏差的相对值，使用更为客观方便，有时也用千分率（％。）表示。标准偏差标准偏差（standard deviation，S）又称标准差，定义如式（2-6）所示。