Цель химического анализа — измерить концентрацию тех или иных веществ в каком-либо объекте или его части. При этом, как правило, непосредственно анализируется лишь малая часть исследуемого объекта.
За редким исключением для анализа достаточно от нескольких миллиграммов до нескольких граммов или максимум десятков граммов вещества.
В большинстве случаев масса исследуемых объектов гораздо больше, причем распределение определяемых веществ в них чаще всего неоднородно.
Такова, например, задача оценки среднего содержания железа в партии железной руды, имеющей массу несколько сот тонн и заведомо состоящую из частей с различной концентрацией железа. В рамках преобладающего большинства указанных задач, кроме задачи локального анализа, например исследование распределения углерода на срезе металлического бруска, обычно заказчика интересует информация о среднем содержании веществ в объекте исследования. В этих случаях проба (навеска, аликвота), вводимая в анализ, должна иметь тот же состав, что и исследуемый объект ("представительная проба”).
Например, проба воды из озера должна иметь тот же состав, что и вся вода в озере (или хотя бы в какой-то его части), проба почвы, взятая для агрохимических целей, должна отражать содержание питательных веществ в почве исследуемого поля и т.д. Весьма типична ситуация, когда состав пробы существенно отличается от состава исследуемого объекта и погрешность пробоотбора соизмерима с погрешностями количественного химического анализа (и даже превосходит их).
Для уменьшения погрешности пробоотбора отбирают несколько проб из разных частей исследуемого объекта и "усредняют" (т.е. тщательно перемешивают, если необходимо - после измельчения). Полученная "усредненная" проба передается на анализ.
Другой способ - отбор многих проб из разных частей исследуемого объекта, анализ каждой пробы и последующее усреднение результатов (например, биохимические исследования). В любом случае планирование пробоотбора для неоднородных объектов представляет собой специальную задачу.
Отбор пробы в таком широком смысле не является обычно задачей специалистов в области химического анализа, а относится к компетенции Заказчика (но это не означает невозможности участия аналитиков в разработке планов отбора проб).
Пробоотбор как стадия аналитической методики начинается в момент поступления пробы в лабораторию. Обычно никаких трудностей не возникает, если проба целиком используется для анализа (например, определение металлов в куске ионообменной смолы, в котором адсорбированы ионы из некоторого объема воды). Проблема возникает в тех случаях, когда масса (объем) этой пробы, уже отобранной и, возможно, обработанной ранее, намного больше, чем требуется для анализа, а сама она существенно неоднородна. Сложности возникают и при работе с нестабильными пробами.
Зачастую однородности можно добиться простым перемешиванием пробы. Однако для правильного выбора способа пробоотбора необходимо знание распределения определяемых веществ в пробах (предварительно перемешанных пробах).