第一章 基本知识一——药物分析基础知识
药物分析是我国药学专业中规定设置的一门主要专业课程,是整个药学科学领域中一个重要的组成部分。药物分析也是分析化学中的一个重要分支,它随着药物化学的发展逐渐成为分析化学中相对独立的一门学科,在药物的质量控制、新药研究、药物代谢、手性药物分析等方面均有广泛应用。
药物分析的主要对象是药品,《中华人民共和国药品管理法》已明确规定:“药品是指用于预防、治疗、诊断人的疾病,有目的地调节人的生理机能并规定有适应证或者功能主治、用法和用量的物质,包括中药材、中药饮片、中成药、化学原料药及其制剂、抗生素、生化药品、放射性药品、血清、疫苗、血液制品和诊断药品等”。
药品不同于一般产品,是用于防病、治病、诊断疾病、增强机体抵抗力的特殊商品。为了保证用药的安全、合理和有效,在药品的研制、生产、供应以及临床使用过程中都应该执行严格的科学管理制度,并采用各种有效的药物分析方法,对药品进行严格的分析检验,从而实现药品的全面质量控制。
药物分析是运用化学的、物理学的、生物学的以及微生物学的方法和技术来研究化学结构已经明确的合成药物或天然药物及其制剂质量的一门学科。它包括药物半成品、成品的质量检验,药物生产过程的质量控制,药物贮存过程的质量考察,临床药物分析,体内药物分析等等。
一、药物分析的主要任务
药品是人们用以防病治病的,与人的生命相关联的物质,是维持人们生命与健康的物质。用之得当,可以祛病健身;用之不当,则会危害健康,甚至危及生命。另外,无论在公众意识,还是国家的法律中,生命和健康权利是最基本的人权。因此,药品的质量应该受到高度重视。
随着我国医药卫生事业的发展,药物分析已由单纯的质量监督检验工作转向药物质量的全面控制。为了全面控制药物质量,在药品的生产、贮存、供应、调配以及临床使用过程中都应该经过严格的分析检验,药品质量监督已深入到药学领域中的各个方面。药物分析的主要任务表现在以下方面。
(一)对药品质量进行检验
按照国家颁布的药品质量标准,对药品进行严格的分析检验,作出合格与否的结论,提供能否药用的依据。国家各级法定药品检验机构、药厂、药品经营公司、药品使用机构的质量检验部门等,负责对药品进行层层控制。
(二)对药品的生产过程进行质量控制
药品质量是生产出来的,不是检验出来的。为了全面控制药品质量,必须对药物的生产过程进行质量控制,找出影响药品质量的关键工序,进行重点监控,促进药品生产发展的正常化、规范化,为合理使用国家资源作出应有的贡献。
(三)对药品贮存的质量进行监督与控制
对药品进行长期稳定性研究,对药品贮存过程的质量进行观察、检测,为药品提供科学合理的贮存条件及养护,以保证药品从生产到流通、使用整个环节的质量合格。
(四)积极开展临床药物分析
研究药物进入生物体内的吸收、分布、代谢、排泄等过程,研究药物的作用特性和机制,从而达到合理用药,更好地发挥药效的目的。
为了全面控制药品的质量,药物分析工作应与生产单位紧密配合,积极开展药物及其制剂在生产过程中的质量控制,严格控制中间体的质量,并发现影响药品质量的主要工艺,从而优化生产工艺条件,促进生产和提高质量;也应与供应管理部门密切协作,注意药物在贮藏过程中的质量与稳定性考察,以便采取科学合理的贮藏条件和管理方法,保证药品的质量。值得重视的是,药品质量的优劣和临床用药是否合理会直接影响临床征象和临床疗效。所以,配合医疗需要,开展体内药物分析是十分重要的。研究药物进入体内的变化,如药物在体内的吸收、分布、排泄和代谢转化过程,有利于更好地指导临床用药,减少药物的毒副作用。研究药物分子与受体之间的关系,也可为药物分子结构的改造,合成疗效更好且毒性更低的药物提供信息。
二、药品的质量和质量标准
(一)药品质量
药品质量指能满足国家药品质量标准的要求和医疗、患者需求的特性的总和。药品质量概念可以理解为药品的物理、化学、生物药剂学、安全性、有效性、稳定性、均一性等指标符合规定标准的程度。
物理学指标包括药品制剂的重量、气味、外观等指标。
化学指标包括药品活性成分化学、生物化学特性变化等指标。
生物药剂学指标包括药品的崩解、溶出、吸收、分布、代谢、排泄等指标。
安全性指标包括药品的“三致”、毒性、不良反应和副作用、药物相互作用和配伍、使用禁忌等指标。
有效性指标包括药品针对规定的适应证,在规定的用法、用量条件下治疗疾病的有效程度指标,我国采用“痊愈”、“显效”、“有效”来表示有效程度。
稳定性指标包括药品在规定的储藏条件下,在规定的有效期内,保持其物理、化学、生物药剂学、安全性、有效性指标稳定的指标。
均一性指标包括药品活性成分在每一单位(片、粒、瓶、支、袋)药品中的物理、化学、生物药剂学、安全性、有效性、稳定性等指标等同程度的指标。
药品质量不仅是指药品的含量和以上七大质量指标,还包括直接接触药品的包装材料的质量、药品包装及标签说明书的质量、药品广告及宣传品的质量等。
药品包装材料特性和质量、包装及标签、使用说明、广告及宣传品中的信息与药品质量有关。药品活性成分含量合格不等于其崩解、溶出、吸收质量指标合格,而崩解、溶出、吸收不合格的药品其有效性和安全性难以符合规定要求。直接与药品接触的包装材料的化学特性、透光性、透气性也会影响药品的质量和质量稳定性。药品包装材料特性和质量、包装及标签、使用说明、广告及宣传品中的信息是正确储藏、运输、使用药品的重要依据。储藏条件信息不明确,会因储藏条件选择不当导致药品在储藏过程中质量发生变化;药品包装、标签、使用说明、广告及宣传资料给出的适应证或功能主治、用法和用量、禁忌或注意事项、忠告、药品分类标识等信息不完整,会因使用不当导致降低甚至失去疗效并可能因药品不合理使用导致严重的毒、副作用,甚至危及用药者的生命安全。
(二)药品质量标准
1.药品质量标准的概念
药品标准是国家对药品质量规格及检验方法所作的技术规定,是药品生产、供应、使用、检验和管理部门共同遵循的法定依据。
药品标准属于强制性标准。国家食品药品监督管理局设置有国家药典委员会,负责药品标准的制定和修订工作。
药品质量标准包括【药品名称】、【性状】、【鉴别】、【检查】、【含量测定】、【类别】、【贮藏】、【制剂】等内容的详细规定。
例如:《中华人民共和国药典》2010年版一部收载一枝黄花中药材、饮片的质量标准如下。
一枝黄花
Yizhihuanghua
SOLIDAGINIS HERBA
本品为菊科植物一枝黄花Solidago decurrens Lour.的干燥全草。秋季花果期采挖,除去泥沙,晒干。
中药材
【性状】 本品长30~100cm。根茎短粗,簇生淡黄色细根。茎圆柱形,直径0.2~0.5cm;表面黄绿色、灰棕色或暗紫红色,有棱线,上部被毛;质脆,易折断,断面纤维性,有髓。单叶互生,多皱缩、破碎,完整叶片展平后呈卵形或披针形,长1~9cm,宽0.3~1.5cm;先端稍尖或钝,全缘或有不规则的疏锯齿,基部下延成柄。头状花序直径约0.7cm,排成总状,偶有黄色舌状花残留,多皱缩扭曲,苞片3层,卵状披针形。瘦果细小,冠毛黄白色。气微香,味微苦辛。
【鉴别】
(1)叶表面观:上表皮细胞多角形,垂周壁略呈念珠状增厚。下表皮细胞垂周壁波状弯曲,气孔不定式,略下陷。非腺毛有两类:表皮非腺毛由3个细胞组成,壁薄,顶端1个细胞常萎缩成鼠尾状,较小;叶缘非腺毛睫毛状由3~7个细胞组成,壁稍厚,长180~500μm。
(2)取本品粉末2g,加石油醚(60~90℃)50mL,超声处理30min,放冷,滤过,弃去石油醚液,药渣挥干溶剂,加70% 乙醇30mL,加热回流1h,放冷,滤过,滤液蒸干,残渣加甲醇1mL使溶解,作为供试品溶液。另取一枝黄花对照药材2g,同法制成对照药材溶液。再取芦丁对照品,加甲醇制成每1mL含0.5mg的溶液,作为对照品溶液。照薄层色谱法(附录ⅥB)试验,吸取供试品溶液5~10μL、对照药材溶液和对照品溶液各5μL,分别点于同一以含4%磷酸氢二钠溶液制备的硅胶G薄层板上,以乙酸乙酯-甲醇-甲酸-水(8∶1∶1∶1)为展示剂,展开,取出,晾干,喷以3%三氯化铝乙醇溶液,晾干,置紫外光灯(365nm)下检视,供试品色谱中,在与对照药材色谱和对照品色谱相应的位置上,显相同颜色的荧光斑点;再喷以5% 三氯化铁乙醇溶液,供试品色谱中,在与对照药材色谱和对照品色谱相应的位置上,显相同颜色的斑点。
【检查】 水分:不得过13.0%(附录ⅨH第一法)。
总灰分:不得过8.0%(附录ⅨK)。
酸不溶性灰分:不得过4.0%(附录ⅨK)。
【浸出物】 照水溶性浸出物测定法(附录X A)项下的热浸法测定,不得少于17.0%。
【含量测定】 照高效液相色谱法(附录ⅥD)测定。
色谱条件与系统适用性试验:以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以乙腈甲醇0.4% 醋酸溶液(16∶8∶76)为流动相;检测波长为360nm。理论板数按芦丁峰计算应不低于2500。
对照品溶液的制备:取芦丁对照品适量,精密称定,加甲醇制成每1mL含0.1mg的溶液,即得。
供试品溶液的制备:取本品粉末(过三号筛)约2g,精密称定,置具塞锥形瓶中,精密加入70% 乙醇50mL,称定重量,加热回流40min,放冷,再称定重量,用70% 乙醇补足减失的重量,摇匀,滤过,取续滤液,即得。
测定法:分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各10μL,注入液相色谱仪,测定,即得。
本品按干燥品计算,含无水芦丁(C27H30O16)不得少于0.10%。
饮片
【炮制】 除去杂质,喷淋清水,切段,干燥。
【性味与归经】 辛、苦,凉。归肺、肝经。
【功能与主治】 清热解毒,疏散风热。用于喉痹,乳蛾,咽喉肿痛,疮疖肿毒,风热感冒。
【用法与用量】 9~15g。
【贮藏】 置干燥处。
2.制定药品质量标准的原则
药品质量标准要反映出我国医药工业和科学技术的整体水平,充分研究并利用国内外现有的药品标准资源,考虑中西药及生物制品的不同特点、实际情况和发展差异性,坚持特色与先进、科学与实用、规范与提高的原则。具体体现在如下方面。
(1)必须坚持质量第一,充分体现“安全有效、技术先进、经济合理、不断完善”的原则,并要尽可能采用国外先进药典标准,采取扩大收载和更新淘汰标准的并举措施,使其能起到促进提高质量、择优发展的作用。
(2)从生产、流通、使用各个环节了解药品质量的影响因素,有针对性地规定检测项目,切实加强对药品内在质量的控制。保证药品在生产、贮存、销售和使用过程中的质量可控性。
(3)检验方法的选择应根据“准确、灵敏、简便、快速”的原则,既要考虑实际条件,又要反映新技术的应用和发展。
3.我国药品标准的分类
截止2002年12月1日,我国已完成全部上市药品国家标准的修订工作,取消地方药品标准。上市药品只有国家药品标准,国家药品标准分为《中华人民共和国药典》和国家药品监督主管部门颁布的药品标准(简称局颁药品标准)。局颁药品标准又分为《国家中成药标准汇编》和《新药转正标准》。国家药品标准属于法定药品标准,具有一定的法律约束力。
除国家药品标准之外,目前还存在企业药品标准、临床研究药品标准、暂行或试行药品标准等。企业药品标准通常高于国家药品标准,属非法定药品标准,只在企业内部具有约束力。临床研究药品标准需要得到药品监督主管部门的批准,只在药品临床试验期间有效,属临时性药品标准。暂行或试行药品标准也需要得到药品监督主管部门的批准,是新药批准试生产期间执行的药品标准,也属临时性药品标准。该药品标准试行两年后,经批准后暂行或试行药品标准可上升为国家药品标准。
三、药物分析方法的发展趋势
传统的药物分析,大多是应用化学方法分析药物分子,控制药品质量。在20世纪80年代以前,容量分析法在药物分析方法中一直占有主导和统治地位。然而,现代药物分析无论是分析领域,还是分析技术都已经大大拓展。从静态发展到动态分析,从体外发展到体内分析,从品质分析发展到生物活性分析,从单一技术发展到联用技术,从小样本分析发展到高通量分析,从人工分析发展到计算机辅助分析。
随着科学技术的发展,药物分析新技术在不断涌现,以求满足药物科学发展的需要。如手性色谱学、高效毛细管电泳、色谱与光谱联用、色谱与质谱联用(LC/MS)、色谱与磁共振谱联用技术(LC/NMR)、近红外光谱以及计算机辅助药物分析,使药物分析方法向自动化、智能化和微量化发展。其中毛细管电泳法是一种将电泳技术与色谱技术相结合的新型分离分析方法,可以分离、分析从离子到中性分子、从小分子到大分子的各种化合物,具有分离效率高、速度快及分析仪器自动化程度高等特点。毛细管电泳法可用于多种药物分离、手性药物拆分和血药浓度测定等。药物分析联用技术如LC/MS, LC/NMR等,将色谱的高分离性能与NMR、MS强大的结构确证能力相结合,具有快速、灵敏和高通量的特点。LC/MS已成为药物分析、药物体内外代谢研究、药物及其代谢物的高通量分析、药物杂质和降解物的鉴别、手性杂质分析等方面,应用最广泛和最有价值的技术之一。LC/NMR也已用于药物杂质、反应混合物、降解产物、天然产物、体内体外代谢物的分离与结构分析。
我国药物分析方法虽然已有了长足的进步,但是与国外相比还有一定的差距。药物分析要发展,就必须重视新仪器、新技术、新方法的研究和开发,提高药物分析工作者的素质,以缩短与世界先进水平的差距。随着电子技术和计算机技术的发展,药品质量控制方法的种类不断推陈出新、数量日益增长,药物分析技术势必向微量、灵敏、准确、简便、快速、自动化的方向发展。
药物分析的发展趋势与分析化学的发展趋势相一致。目前药物分析化学的研究焦点是复杂介质中的微量(痕量)药物成分分析。其主要特点如下。
(1)复杂介质。即所研究的药物成分不是处于纯净状态,而是处在复杂的混合体系中。比如各种药物制剂(包括复方制剂)、天然药物(包括中成药)、生化药物和体液中的药物等。
(2)所研究药物成分的量是微量(痕量)的。解决“复杂介质中的微量(痕量)药物成分分析”需要当前最先进的分析技术和手段。
随着现代科学的不断进步,现代药物分析的方法与技术的发展,有以下特点。
(1)分析方法趋向微量、灵敏、专属、简易、快速和自动化。
(2)检验技术趋向定量化。
(3)色谱分析、光谱分析联用。
(4)分析技术、数学方法与计算机技术相结合。
四、药品分析检验工作的基本程序
药品分析检验工作是药品质量控制的重要环节,药品检验人员必须树立药品质量第一的观念;具备高度的责任感、严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风;要做到细心、耐心和专心;还要具有熟练、正确的操作技能,从而保证检验工作的准确性、公正性和客观性。
药品分析检验工作开始之前应明确需检验药品的检验依据即药品质量标准,可从《中华人民共和国药典》(简称中国药典)、局颁药品标准等中进行查阅确定。
1.《中华人民共和国药典》的收载范围
(1)收载防病治病所必需的、疗效肯定、副作用小并有标准能控制或检定质量的品种。
(2)工艺成熟、质量稳定,或成批工业生产的药品。
(3)医疗常用、品种来源清楚、有鉴别真伪和必要的质量规定的中药材及使用面广、处方合理、工艺成熟的中成药。
(4)临床必需的验方、制剂优先选取。医疗常用的敷料、基质等也适当收载。
(5)部分药用辅料。
2.局颁药品标准的收载范围
(1)国家食品药品监督管理局批准的新药。
(2)上版中国药典收载而现行版药典未列入、疗效肯定并且国内几省仍在生产、使用,需统一标准的品种。
(3)新药转正后标准。
正确理解药品质量标准规定的检验项目和方法,按照药品质量标准、中国药典的规定准备标准品、对照品(对照药材)、检验用化学试剂、检验仪器设备等,然后进入药品分析检验工作,其基本程序一般分为取样、分析检验、检验记录和检验报告。
(一)取样
药品分析检验工作首先需要取样,即从大量的样品中取出具有代表性的小量样品进行分析。为了确保检验结果的科学性、真实性和代表性,分析检验人员必须亲自到现场,先对样品进行全面审查,如样品的名称、数量、批号、规格、来源、包装状况、外观形状等,然后根据随机、客观、均匀合理的抽样原则抽取样品。
取样方法一般是按批进行取样,若批总件数(桶、袋、箱)为x≤3时,按每件取样;当3<x≤300时,按+1的取样量来进行随机取样;当x>300时,按+1的取样量随机取样。一次取样量最少可供三次检验用量,同时还应保证留样观察的用量。
取样后必须如实填写取样记录,内容包括抽取样品的品名、规格、批号、数量、来源、编号、取样日期、取样说明、取样人签名等。每件取样容器和被取样包装上都应贴有取样标签。
(二)分析检验
分析检验时,一般按照药品质量标准中规定的检查项目依次进行。
1.性状检查
(1)外观、嗅觉:取一定量的样品在规定条件下观察其颜色、晶型、外观、气味、澄清度等。
(2)溶解度:药物的化学结构与溶剂的特性对溶解度具有很重要的关系。
(3)物理常数:检定药品质量的重要指标。包括:熔点、馏程、相对密度、凝点、黏度、比旋度、折光率、和吸收系数等。
2.鉴别
鉴别就是依据药物的化学结构和理化性质进行某些化学反应,测定某些理化常数或光谱特征,来判断药物及其制剂的真伪,得出“是”与“否”的结论。
一般,某一项鉴别试验,只能代表药物的某一特征,不能作为判断的唯一依据。因此,药物的鉴别不只由一项试验来完成,而是由一组不同特征的试验项目全面评价一个药物,力求使结论正确无误。例如,中国药典中鉴别项下的试验,有的用来确定母体的,有些是用来鉴别官能团的,还要加上其他理化特征来综合判断。
尽量选取专属性强、灵敏性好的鉴别方法,注意化学法、仪器法相结合。
3.检查
药物在不影响疗效及人体健康的原则下,是可以允许微量的杂质存在的;但其量必须在药品标准规定之内。通常按照药品质量标准规定的项目进行“限度检查”,就是判断药物的纯度是否符合标准的限量规定的要求,所以可称为纯度检查。
检查内容涉及有效性(以临床疗效评价)、均一性(溶出度、装量差异、含量均匀度、生物利用度等)、安全性(异常毒性、降压物质、热源及内毒素、无菌等)。
4.含量测定
含量测定就是测定药物中主要有效成分的含量。一般采用化学分析方法或理化分析方法,通过测定,确定药物的有效成分的含量是否符合药品质量标准的规定。
总的来说,鉴别是用来判断药物的真伪,而检查和含量测定是用来判断药物的优劣。
(三)检验记录
检验记录是检验工作的原始资料,记载整个分析的过程,用钢笔和特种圆珠笔写。具体规定如下。
(1)检验记录的内容应包括:检品名称、代号、批号、规格、来源、送检数量、请检日期、报告日期、检验依据、检验目的、检验方法、计算公式、检验结果、检验人、复核人等。
(2)检验依据应执行现行法定标准或公司内控质量标准,检验项目应按有关标准的术语准确书写。
(3)检验记录要求字迹清晰、记录原始、数据真实、资料完整。检验中的每项检验项目、实验现象和原始数据均应及时完整记录,严禁事先记录或事后补记及转抄。检验原始记录应由复核人核对并签名。
(4)检验结果无论成败,均应详细记录,失败的应及时总结分析,并在检验原始记录上注明。如发现有误,可在错误处划“/”将原数据或文字划掉,但原字迹必须清晰可辨,并在其上方填写更正的数据,然后签名备查。
(5)检验记录完成后,应由复核人对记录内容、计算结果进行复核。复核后的内容,属内容、计算错误,由复核人负责;属检验错误由检验员负责。
(6)检验记录应编号,统一归档保存。
pH值测定检验记录范例与工艺用水微生物限度检查记录范例如下:
pH值测定检验记录
一、操作
1.注射用水供试液的制备取本品______mL(两份),分别用0.45μm微孔滤膜过滤,取滤膜依法操作。
2.纯化水供试液的制备
取本品______mL(两份),加______至______mL;分别用0.45μm微孔滤膜过滤,取滤膜依法操作。
二、检验结果
细菌数:
培养基名称:营养琼脂 培养时间: 小时
霉菌、酵母菌数:
培养基名称:玫瑰红钠琼脂 培养时间: 小时
(四)检验报告
全部项目检验完毕后,写出检验报告,并根据检验结果作出明确的结论。具体要求如下。
(1)检验报告单内容包括:品名、规格、批号、数量、包装、来源、检验依据、取样日期、报告日期、检验项目、检验结果、结论、检验人、复核人、部门负责人。
(2)书写要求:检验报告单应完整,无缺损;有检验数据、有结果、检验者、复核者、负责人签名,字迹清晰、色调一致,书写正确,无漏项、无涂改,检验依据正确,结论明确、肯定。
(3)检验报告单完成后,检验员将检验记录与请检单装订在一起,和检验报告单一同交QC(药品化验员)统计员签收,原始记录留化验室归档。检验报告单经QC主管复核后,交QA(药品质检员)审查,归档保存。
检验报告范例如下:
检验报告书
五、计量仪器认证要求
计量器具是指能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质,包括计量基准、计量标准、工作计量器具。计量检定是指为评定计量器具的计量性能,确定其是否合格所进行的全部工作。计量认证是指政府计量行政部门对有关技术机构计量检定、测试的能力和可靠性进行的考核和证明。
国家对社会公用计量标准器具,部门和企业、事业单位使用的最高计量标准器具,以及用于贸易结算、安全保护、医疗卫生、环境监测方面的列入强制检定目录的工作计量器具,实行强制检定。未按照规定申请检定或者检定不合格的,不得使用。实行强制检定的工作计量器具的目录和管理办法,由国务院制定。规定以外的其他计量标准器具和工作计量器具,使用单位应当自行定期检定或者送其他计量检定机构检定,县级以上人民政府计量行政部门负责进行监督检查。
计量标准器具的使用,必须具备有下列条件。
(1)经计量检定合格。
(2)具有正常工作所需的环境条件。
(3)具有称职的保存、维护、使用人员。
(4)具有完善的管理制度。
医药行业常用的实行强制坚检定工作计量器具有以下:[1]尺;[2]电度表;[3]玻璃液体温度计;[4]体温计;[5]心、脑电图仪;[6]热量计;[7]照射量计(含医用辐射源);[8]砝码;[9]天平;[10]活度计;[11]秤;[12]激光能量、功率计(含医用激光源);[13]定量包装机;[14]超声功率计(含医用超声源);[15]轨道衡;[16]容量器;[17]计量罐、计量罐车;[18]有害气体分析仪;[19]酸度计;[20]酒精计;[21]火焰光度计;[22]密度计;[23]分光光度计;[24]比色计;[25]烟尘、粉尘测量仪;[26]水质污染监测仪;[27]流量计;[28]血球记数计;[29]压力表;[30]血压计。
六、分析误差与数据处理
(一)误差
由于受到分析方法、仪器、试剂、人员和环境等因素的影响,任何一种分析测定结果都不可能是绝对准确的,这些测定值与真实值之间总存在差异,这种差异就是误差。这些误差中包括测量误差和测定误差。
测量误差一般用绝对误差和相对误差来表示。绝对误差是指测量值与真实值之差,可以是正值也可以是负值。绝对误差的绝对值越小,表明测量值越接近真实值。由于绝对误差的数值与测量值的数值有关,不能体现误差在测量值中所占比例,因此在分析测定结果的误差大小时引入相对误差。相对误差是指绝对误差与真实值之比,相对误差没有单位,以百分比来表示。
测定误差一般分为随机误差和系统误差。随机误差又称偶然误差,它是由于分析过程中各种随机因素如温度、光线、气流、气压等环境条件的波动,分析人员操作微小差异以及仪器不稳定等所产生的误差。随机误差可通过重复实验来消除。
系统误差是由于某些比较确定的因素如测定方法不完善、仪器不准确、试剂不纯、操作不当等引起的误差。这些因素对分析结果的影响比较固定,在同一条件下重复试验,其误差的大小和正负总是恒定,使得测定结果始终偏高或偏低。增加测定次数并不能减少系统误差,只有找出产生系统误差的真正原因,在分析过程中采取措施尽量避免或校正,才能保证测定结果准确可靠。
(二)数据处理
1.有效数字
在分析中实际能测定到的数字称为有效数字,在记录有效数字时,规定只允许数的末位欠准,而且只能上下差一个单位。有效数字通常用四位数表示,最后一位数字是估计得到的,例如万分之一的天平称量结果,准确到0.0001g,小数后第四位是估计得到的,有一定的误差,若称取样品的重量分别为0.4320g、5.624g、28.76g即可,故可根据具体称量对象来选用不同精确度的天平。对于滴定管,由于其刻度准确到小数点后一位,第二位是估计数值,故对于10mL以上取样量才能达到四位有效数字,10mL以下的取样量就必须用刻度更精细的滴定管。
2.数据处理
在数据处理时会遇到一组精确度不同的数字计算,其运算原则和取舍规律如下。
(1)尾数的取舍:运算中舍去多余数字时,通常是以“四舍六入五单双”为原则,即四舍去六进一,五前单数进一,五前双数舍去。
(2)加法运算:一组精确度不同的数据,以小数点后面有效数字位数少的一个数字为准,其余各数都用以上原则进行取舍后加减运算。如0.0435、43.26、5.0678三个数相加,应以43.26为基准取舍后再加减运算,运算公式如下:0.04+43.26+5.07=48.37。
(3)乘除运算:一组精确度不同的数据,以有效数字位数最少的一个数字为准,其余各数据都以它为基准取舍后再进行乘除运算。如0.0435、43.26、5.0678三个数相乘,其中有效数最少的是0.0435,以它为基准取舍后再运算,运算公式如下:0.0435×43.3×5.07=9.55。