（1）实验室样品的采取

样品是从大量物质中选取的一部分物质。确切地说它是采用一定的科学方法从整体抽出可代表整体平均组成状况的少量物料。这一操作过程称为“取样”。样品的组成和整体物料的平均组成相符合的程度，称为“代表性”。符合程度越大，代表性就越好。

由于总体物质的不均匀性，用样品的测定结果推断总体必然引入误差，该误差称为“取样误差”。取样误差可分为随机误差和系统误差。增加取样次数，加大取样量，可以减少取样的随机误差。而取样的系统误差只有通过严格的取样质量保证工作方可避免或消除。

① 均匀样品的采取　对于金属样品、水样、液态/气态样品，以及一些组成较均匀的化工产品等，取样比较简单，任意取其一部分或稍加搅匀后取其中一部分即成为具有代表性的试样。但即便如此，也还应根据试样的性质，力求避免可能产生不均匀性的一些因素。例如，玻璃成品的取样，可在玻璃切边处随机取20mm×60mm长条3～4条（约50～100kg），洗净、烘干。在喷灯上灼烧，投入冷水中炸成碎粒，再洗净、烘干，作为实验室样品。

② 不均匀样品的采取　矿石、煤炭、土壤等一些颗粒大小不一、成分混杂不齐、组分不均匀的试样，选取具有代表性的均匀试样是一项较为复杂的操作。为了使采取的试样具有代表性，必须按照一定的程序，自物料的各个部位，取出一定数量大小不同的颗粒。取出的份数越多，则试样的组成与所分析物料的平均组成越接近。

例如，矿山原料的取样一般采用刻槽、钻孔或沿矿山开采面分格取样等方法。已进厂的成批原材料（如石灰石、白云石、长石、菱镁石、煤、沙子等），如果在运输过程中没有取样，进厂后可在分批存放的料堆上取样。

水泥生产过程中生料和水泥都是粉料物料，而且是连续生产、连续输送。一般都是取一定时间间隔的平均样（如每小时、每班、每天等），可采用人工定时取样或自动连续取样两种方法。一般水泥厂的熟料样仍是人工采取。对于出厂水泥可取连续样，也可按编号在每个编号的水泥成品堆上20个以上不同部位取等量样品，总数不少于10kg，混合后作为实验室样品。

陶瓷生产过程中，在取注浆泥和釉料浆样品时，取样前要充分搅拌均匀，然后按上中下左右前后7个不同位置各取1～2份，混合。塑性泥料取样应在练泥机挤出来的泥条上进行。

在任何分析过程中，取样是最为关键的步骤。取样的关键是要有代表性！在取样过程中，应严格控制样品的必要量。样品的多少取决于所要求的精密度、材料的不均匀性和颗粒的大小等。

平均试样采取量可通过采样公式计算获得。

m = Kd²（2.1）

式中，m为采取平均试样的最低质量，kg；d为试样中最大颗粒的直径，mm；K是经验常数，根据物料的均匀程度和易碎程度等而定，通常K值取0.05～1.0。

由式（2.1）可知，试样的最大颗粒越小，最低质量也越小。

例2.1　在采取矿石的平均样品时，若此矿石最大颗粒的直径为20mm，矿石的K值为0.06，则应采取的样品最低质量是多少？

解：根据式（2.1）计算得：

m = 0.06 × 20² = 24（kg）

计算结果表明，采取的最低质量为24kg，这样取得的试样，组成很不均匀，数量又太多，不适于供分析直接使用。若将上述样品最大颗粒破碎至4mm，则：

m = 0.06 × 4² = 0.96≈1（kg）

此时，试样的最低质量可减至1kg，因此，采样后必须通过多次破碎、混合、缩分试样量进而制备成适于作分析用的试样。

事实上，取样理论的通用处理不可能很完美，取样技术随待测组分及其物理性质的不同而不同。一般地，各行业及相关技术部门对各类物料的取样方法都有明确的规定，这些取样方法是经过广泛、详尽地试验而得到的，其规定明确具体❶。

需指出的是：取样中必须小心谨慎，必要时需采取适当的安全措施，要保证取样设备和储存容器不污染样品。样品的标签上应清楚标明相关信息，如样品的来源、取样日期与时间以及待测组分等。

（2）试样的制备

对于固体试样，初步取得的样品经过多次破碎、过筛、混匀以及缩分，即制成符合分析用的试样。这一过程称为试样的制备。

① 破碎　将原始试样破碎并研磨成精细粉末是处理固体试样的首要步骤。破碎包括粗碎、中碎、细碎和粉磨四个环节。

注意：在破碎过程中要防止试样组成的改变。

② 过筛　在样品破碎过程中，每次碎后都要过筛，未通过筛孔的粗粒物料应再次破碎，直到样品全部通过指定的筛子为止。

注意：不能强制过筛或丢弃筛余。总试样筛分时不应产生灰尘。

③ 混匀　混合样品的方法一般有锥堆法和掀角法。锥堆法适用于大量物料，掀角法则适用于少量细碎物料。

④ 缩分　缩分是以科学的方法逐渐缩小样品的数量，且不致破坏样品的代表性的过程。缩分是整个样品制备过程中非常重要的一个环节，应严格按照规定方法进行。

常用的缩分方法有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。图2.1～图2.3分别为锥形四分法、正方形挖取法和格槽式分样器法原理示意图。

图2.1　锥形四分法原理示意图

图2.2　正方形挖取法原理示意图

图2.3　格槽式分样器法原理示意图

1—加料斗；2—进料口；3—格槽；4—收集槽

在称取分析试样前要根据试样的大致组成和性质在不同温度下进行烘干处理，以除去湿存水而不改变其组成和形态，处理好的试样应保存在干燥器中待称量。

液体或气体样品，便于均匀，初始所采取的样品数量可以较少，其缩分手续也比较简单。

样品制备的基本要求：

●　样品溶于合适的溶剂（对于测定液体样品的分析方法）。

●　基底干扰被除掉或者大部分被除掉。

●　最终待测的样品溶液的浓度范围适合所选定的分析方法。

●　方法符合环保要求。

●　方法容易自动化。

具体采样和缩分的方法，则根据分析对象的性质、形态、均匀程度和分析测定目的要求的不同而有所差异。如地质矿样、食品、生物试样等，取样和制样的方法是不相同的。

（查阅：各种物质分析的专著以及相关的分析化验手册及规程）

（3）试样的分解

试样的分解是定量分析工作的重要步骤之一。它不仅直接关系到待测组分是否转变为适合的测定形态，也关系到以后的分离和测定。在定量分析测定中，除了干法分析（如光谱分析、差热分析等）外，通常都是用湿法分析，也就是说在溶液中对被测组分进行测定。

对可溶性试样进行溶解，对难溶性试样要进行分解，使在试样中以各种形态存在的被测组分都转入溶液并成为某一可测定的状态。

在供分析用的样品中，称取进行测定时所需的样品的操作叫作“称样”。此时称得的样品通称“试样”。每次称取试样的多少，应根据待测组分在样品中的大致含量、测定方法可能达到的准确程度、量取试样所用仪器的精确程度以及分析测定的目的和要求来确定。试样经溶解或分解后所得的溶液称为“试液”（亦称“待测液”）。

在溶解或分解试样时，应根据试样的化学性质采用适当的处理方法。对无机物的试样分解常采用湿法（酸溶或碱溶）及熔融法（酸性物质熔融或烧结）。对有机物或生物样品则常需进行湿法或干法分解（亦称“消化”）。

在分解试样时总希望尽量少引入盐类，以免给测定带来困难和误差，因此，分解试样尽量采用湿法，即溶解法。在湿法中选择溶剂的原则是：能溶于水的先用水溶解，不溶于水的酸性物质用碱性溶剂，碱性物质用酸性溶剂；还原性物质用氧化性溶剂，氧化性物质用还原性溶剂。

试样分解的要求：

●　溶解或分解应完全，使被测组分全部转入溶液。

●　在溶解或分解过程中，被测组分不能损失。

●　不能从外部混进预测定组分，并尽可能避免引进干扰物质。

除了在常温和加热溶解外，近来微波溶解技术的应用也日渐受到关注。微波溶样最具创新之处之一是其简易性，相对于传统的火焰、电炉和熔炉溶样技术，它能实现自动化。

对液体或气体样品则可不经上述处理，直接量取一定质量或体积进行测定。

总之，分解试样时要根据试样的性质、分析项目的要求和上述原则，选择一种合适的分解方法。

（4）干扰组分的消除与分离

分析的对象常常是比较复杂的，除待测组分外还含有多种其他组分，尤其在矿物、天然产物中，伴生元素多，并且性质还很相近。这些无疑给分析测定带来了干扰问题。因此，在测定之前要将干扰除去或采取措施将干扰组分转变为不干扰的形式。在解决这个问题时，首先应尽量选择使共存组分对测定结果不发生影响的方法，即选择性好的方法；或创造适宜条件提高测定方法的选择性，达到无须做处理便排除干扰的目的。

干扰是指在分析测试过程中，由于非故意原因导致测定结果失真的现象（有意造成的失真称为过失！）。干扰主要是由样品中与待测组分性质相似的共存物引起的，或者是某种外因给出与待测组分相同的信号响应，从而产生错误的结果。

干扰是产生分析误差的主要来源。消除干扰是一门艺术，也是分析测试最耗时费力的一个环节。消除干扰的主要方法有掩蔽、分离和富集。

① 掩蔽　在消除干扰的方法中，目前最普遍的是采用掩蔽的方法，这种方法在操作上简便、易行且有效。其基本原理是采用加入一种被称为掩蔽剂的试剂，使其只与干扰组分发生化学反应，致使共存干扰组分转化成另一种形式，从而消除干扰。这种处理称为“掩蔽”（掩蔽原理将在第6章6.3.4节中系统介绍）。

② 分离　在既没有选择性好的方法又无合适的掩蔽方法时，则必须进行“分离”处理以排除干扰。分离的最基本要求是被测组分的损失可忽略不计。干扰组分分离得越彻底越好！

常用的分离方法有沉淀分离、萃取分离、离子交换分离等。但是，分离操作比较麻烦，并且在分离过程中被测组分总会有一定程度的损失，因此，寻找其他消除干扰的方法很重要。

③ 富集　在痕量分析中，往往测定的组分浓度很低，不能直接测定，也可应用分离的手段将被测组分浓集起来，这种处理称为“富集”，借以提高试样中分析组分的含量而达到可直接测定的目的。