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技师参评
论 文

分析化学中的数据处理及其应用

1、分析化学发展史
2、在学习中不断领悟分析化学
3、分析化学中的误差来源及排除办法
4、回归分析在水泥生产中的应用

作者： 康俊兰
单位： 陕西省永寿水泥有限责任公司
部门： 化验室

分析化学发展史
分析化学是研究获取物质化学组成和结构信息的分析方法及相关理论的科学，是化学学科的一个重要分支。分析化学的主要任务是鉴定物质的化学组成（元素、离子、官能团、或化合物）、测定物质的有关组分的含量、确定物质的结构（化学结构、晶体结构、空间分布）和存在形态及其与物质性质之间的关系等。
分析化学这一名称虽创自玻意耳，但其实践运用与化学工艺的历史同样古老。古代冶炼、酿造等工艺的高度发展，都是与鉴定、分析、制作过程的控制等手段密切联系在一起的。在东、西方兴起的炼丹术、炼金术等都可视为分析化学的前驱。
古代认识的元素，非金属有碳和硫，金属中有铜、银、金、铁、铅、锡和等等。
分析化学有悠久的历史，在科学史上，分析化学曾经是研究化学的开路先锋，它对元素的发现，相对于原子质量的测定，定必定律，倍比定律等化学基础定律的确定，矿产资源的勘探利用等，都做出了极大地贡献。
18世纪分析化学的代表人物首推贝采利乌斯。他引入了一些新试剂和一些新技巧，并使用无灰滤纸、低灰分滤纸和洗涤瓶。他是第一位把原子量测得比较精确的化学家。
19世纪分析化学的杰出人物之一是弗雷泽纽斯，他创立一所分析化学专业学校(此校至今依然存在)；并于1862年创办德文的《分析化学》杂志，由其后人继续任主编至今。他编写的《定性分析》、《定量分析》两书曾译为多种文字，包括晚清时代出版的中译本，分别定名为《化学考质》和《化学求数》。他将定性分析的阳离子硫化氢系统修订为目前的五组，还注意到酸碱度对金属硫化物沉淀的影响。在容量分析中，他提出用二氯化锡滴定三价铁至黄色消失。
20世纪60年代，魏斯提出环炉技术。仅用微克量样品置滤纸中，继用溶剂淋洗，而后在滤纸外沿加热以蒸发溶剂，遂分离为若干同心环。如离子无色可喷以灵敏的显色剂或荧光剂，既能检出，又能得半定量结果。
近来分析化学中的新技术有激光在分析化学中的应用、流动注射法、场流分级等。场流分级所用的场可以是重力、磁、电、热等，样品流经适当的场时能进行分级，故称为场流分级。目前，该法已成功地用于有机大分子(如血球、高聚物等)之分级。可以预期它在无机物分离方面也将得到应用。
分析化学有极高的实用价值，对人类的物质文明作出了重要贡献，广泛的应用于地质普查、矿产勘探、冶金、化学工业、能源、农业、医药、临床化验、环境保护、商品检验、考古分析、法医刑侦鉴定等领域。
在学习中不断领悟分析化学
回忆起自己的化学学习史，在初高中时期，接触到物质的定性测定，对于复杂的物质定量分析，浅尝辄止，由于许多的理论虽然成立，却对其意义无从深究，例如：酸碱指示剂的应用：酚酞的变色范围是PH8.0~9.6，在强碱滴定强酸试验中通常采用酚酞作为指示剂，理论计算得化学计量点时PH=7.0（室温），而此值并不在酚酞的变色范围内，为何依然选用酚酞作为指示剂，一起滴定的结果会产生怎样的误差？诸如此类的问题，由于自身缺乏详细而周密的理论知识，学习的主动性不是很强。
专业的化学知识是作为一名化学人首先应当具备的，无机化学学习已经让我们对于这门学科深奥的知识内涵和庞大的知识体系有所了解，而接触到有机化学课程学习，足以让我们领会到一名化学人应该持有严谨的治学态度。我对这门课的感触颇深：一套完整的理论体系背后，必然有着一套严密的数学推理过程。分析化学的任务是确定物质的化学组成，测量物质各组成成分的含量及表征物质的化学结构，形态等。为了完成这些任务，必然需要严格的公式推理，在我看来分析化学与其说是化学学科的一门分支，不如说它是架在化学学科和数学学科之间的一道桥梁。望着满满的数学公式，还有形状各异的曲线，心灵的震撼足以让我产生恐惧——如此多的公式要怎样记忆，即使记住又该怎样用？但是，随着老师的详细授教，我的认识有所改变，虽然有繁多的计算公式，但清晰的推理过程为我们的记忆工作做了很好的铺垫。除此以为，在不同的环境和条件下，数据的微元也使得计算式变得简单，在误差允许的范围内，优化了数据的处理。
学习时间虽然短暂，但它将对我以后的化学学习产生很大的影响，尤其是其所需求的严谨的治学态度，会使我们终身受用。
分析化学中的误差来源及排除办法
摘要：在分析学习中，无论是从理论课的学习还是实验的操作总会由于误差的存在而导致实验结果与其真实值之间存在差距，往往也是分析化学初学者学习的软肋，为了能够更好的掌握数据的处理方法，还有对实验结果作出合理的评估，故对于误差作以深入研究。
误差的分类：据误差的性质不同，可将误差分为：系统误差、偶然误差和随机误差三大类。
系统误差又称作可定误差或可测误差。是由于某种固定的原因造成的，具有重复性、单向性、可测性的特点;它影响分析结果的准确性.我们应根据具体的实验条件，系统误差的特点，找出产生系统误差的主要原因，采取适当措施降低它的影响。
产生系统误差的原因有以下几种
1、方法误差（理论误差）。
2、仪器误差.
3、试剂误差。
4、主观误差。
系统误差有些是定值的，是由固定原因造成,在各次测定中这类误差的结果大致相同,并且始终偏向一方,(如仪器的零点不准，有些事累积性的，如长期磨损的设备仪器或者容器,操作者观察能力、不良习惯等.), 多次测量求平均值并不能消除系统误差。可以校正仪器或者选用更科学可行的操作方法,尽量减少这类误差.
又比如电脑在进行数据处理的过程中，也会有误差，如在处理数据型字段的时候，由于处理位数的不一样，所得结果是有误差的，与我们计算中采用四舍五入法得出的结果类似。
偶然误差又称为非确定误差或随机误差。是有某些难以控制且无法避免的偶然因素造成的误差,它的形成没有一定规律.其产生因素十分复杂，如电磁场的微变，仪器的摩擦，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员的感觉器官的生理变化等，以及它们综合影响都可以成为产生随机误差的因素。
及时测试系统的灵敏度足够高，在相同的测量条件下，对同一量进行多次等精度测量时，仍会有各种偶然的，无法预测的不确定因素干扰而产生测量误差，其绝对值和符号不可预知，所以随机误差不能用修正或采取某种技术措施的办法来消除。
虽然单次测量的随机误差没有规律，但多次测量的总体却服从统计规律，通过对测量数据的统计处理，能在理论上估计出对测量结果的影响。测量值的随机误差分布规律有正态分布、t分布、三角分布和均匀分布等，但大多数情况下，会采用正态分布对随机误差进行统计和分析。
过失误差也就是过失错误,在工作上应属于责任事故,是不容发生的.它的产生往往可能由于粗枝大叶,不遵守操作规程、过度疲劳等人为因素造成(如器具不洁净,试验溶液或沉淀损失、试剂加错等).
减少误差是提高分析结果准确性的很好途径,减少误差的办法有以下几种：
1、 在操作、读数、记录、计算等各个方面,不产生误差.
2、 严格遵守操作规程,想方设法消除误差;增加测定次数以减少偶然误差.
3、 选择合适的分析方法、使用校正后的仪器、使用较纯的试剂、进行空白试验、进行比对试验等各种有效的方法减少误差.
在实际工作中，我们要严格遵守操作规程，扎实认真、一丝不苟,养成良好习惯,如果发现过失误差，所测结果不得参与计算平均值,应该剔除.
回归分析法在水泥生产中的应用
出厂水泥质量必须按照相关的水泥产品标准严格检验和控制，由于水泥产品的特殊性，检验结果滞后，我们不可能等到3天和28天强度都检验出来才发放水泥，这是不可能也是不现实的，所以要求我们充分理用数理统计和生产实践经验，总结汇总出科学可行的方案。必须严格执行国家标准首先必须遵信以下几点要求：
1、 按照水泥产品标准规定，出厂水泥所有技术指标都应有相应的确认程序，并且形成书面文件、定期根据生产条件，原材料变化进行及时修正。
2、 当出磨水泥质量稳定时，且28天抗压强度在一统计期平均变异系数≤4.5%（强度等级32.5 CV1≤3.5% 强度等级42.5 CV1≤3.0%）时，可以用出磨水泥进行确认。其中强度指标应建立出磨水泥早期强度与出厂水泥3天和28天强度关系式。
3、 当出磨水泥质量出现波动或28天抗压强度在一统计期平均变异系数＞4.5%（强度等级32.5CV＞13.5% 强度等级42.5＞CV13.0%）时，应取出厂水泥进行确认。
4、 其中早期强度可按JC/T738《水泥强度快速检验方法进行》.
下面就一组实验进行验证：
试验号
x
y
x2
y2
x*y
1
18.3
37.4
334.89
1398.76
684.42
2
18.4
38.1
338.56
1451.61
701.04
3
18.2
37.9
331.24
1436.41
689.78
4
18.3
37.6
334.89
1413.76
688.08
5
18.5
38.4
342.25
1474.56
710.4
6
18.4
38.3
338.56
1466.89
704.72
7
18.6
37.9
345.96
1436.41
704.94
8
18.8
38.8
353.44
1505.44
729.44
9
18.7
38.6
349.69
1489.96
721.82
10
18.3
37.6
334.89
1413.76
688.08
11
18
37.2
324
1383.84
669.6
12
18.1
37.6
327.61
1413.76
680.56
13
18.2
37.7
331.24
1421.29
686.14
14
18.2
37.6
331.24
1413.76
684.32
15
18.5
38.2
342.25
1459.24
706.7
16
18.6
38.6
345.96
1489.96
717.96
17
18.3
37.9
334.89
1436.41
693.57
18
18.2
38.1
331.24
1451.61
693.42
19
18.3
38.3
334.89
1466.89
700.89
20
18.1
38
327.61
1444
687.8
∑
367
759.8
6735.3
28868.32
13943.68
注：表中X代表出厂水泥早期（3天或早期）强度，Y代表28天强度。
根据以上实验结果计算出：X平=18.35 Y平=37.99 S=0.43 CV1=1.1%
利用回归法计算出X和Y的线性关系为： Y=8.81+1.59X
也就是说出厂水泥早期强度和28天强度有一定的规律，在原材料不变的情况下我们完全可以根据早期强度预测出后期强度。所以水泥生产过程的检验和分析尤其重要，它的准确性直接关系到国计民生的安全和一切关乎生活的每一个细节。

引用标准:GB175_2007 通用硅酸盐水泥 JC/T738《水泥强度快速检验方法》
参考文献:国家职业技能鉴定培训教材《材料成分检验》（水泥）