Örnekleme, araştırmacıların büyük bir popülasyondan temsili veriler toplamasına olanak tanıyan analitik kimyada önemli bir adımdır. Yaygın örnekleme yöntemleri arasında rastgele, yargısal, sistematik, katmanlı ve kümelenmiş örnekleme bulunmaktadır.

Rastgele örnekleme, popülasyondaki her numunenin örnekem için seçilme şansının eşit olduğu bir yöntemdir. Bu yöntem, numunelerin rastgele seçilmesini içerir ve genellikle rastegle sayı üreteçleri veya piyango tarzı yöntemler kullanılır. Örneğin, bir polimer levhanın özelliklerini analiz ederken, levha eşit 1 cm x 1 cm'lik bölümlere ayrılabilir ve rastgele bir sayı tablosu kullanılarak analiz için rastgele 10 bölüm seçilebilir. Bu, levha boyunca tarafsız örneklerin seçilmesini sağlar. Rastgele örnekleme, önyargıyı en aza indirir ve tüm popülasyonu doğru bir şekilde temsil eden bir örnek elde edilmesine yardımcı olur.

Amaçlı veya seçici örnekleme olarak da bilinen yargısal örnekleme, araştırmacının yargısına veya uzmanlığına dayanarak çalışma için en uygun görülen bireyleri veya örnekleri seçmeye dayanan olasılık dışı bir yöntemdir. Örneğin, bir araştırmacının balıklardaki poliklorlu bifenillerin (PCB'ler) biyolojik birikimini incelediğini varsayalım. Bu durumda, daha küçük olmak veya sağlıksız görünmek gibi belirli kriterleri karşılayan balıkları seçici olarak örnekleyebilirler. Bu yöntem, düzenleyici kurumların toplanan örneği tanımlamak için belirli kriterler talep etmesi durumunda sıklıkla kullanılır.

Sistematik örnekleme, rastgele bir başlangıç noktası seçildikten sonra, popülasyondan her n'inci bireyi seçmeyi içerir. Örneğin, çevresel çalışmalarda, sistematik örnekleme bir gölden örnekler toplamak için kullanılabilir; göl bir ızgaraya bölünerek her bir bölümden düzenli aralıklarla örnekler alınır, böylece gölün her bölgesinden örnekleme yapılır ve mekansal kapsam sağlanır. Bu yaklaşım, suyun oksijen dağılımı gibi mekansal eğilimleri içeren çalışmalarda yardımcı olur.

Katmanlı örnekleme, popülasyonu araştırmaya yönelik belirli özelliklere dayalı olarak farklı alt gruplara veya katmanlara ayırmayı içerir. Ardından, her katmandan, popülasyondaki temsiline orantılı olarak rastgele örnekler seçilir. Örneğin, kentsel havadaki partikül maddeyi incelerken, katmanlı örnekleme, popülasyonu partikül boyutu kategorilerine (örneğin, ince, kaba) ayırarak kullanılabilir. Ardından, her partikül boyutu grubundan örnekler alınarak bu grupların genel kirlilik seviyelerine katkısı değerlendirilir. Bu yöntem, her alt grup içinde daha hassas bir analiz sağlar ve örnekleme hatasını azaltır.

Kümelenmiş örneklemese, popülasyonu kümelere veya gruplara, ideal olarak popülasyonun mini temsillerine ayırmayı içerir. Birkaç küme rastgele seçilir ve seçilen kümelerdeki herkes örneklenir. Bu yöntem, lojistik kısıtlamaların örnekleme alanlarının sayısını sınırladığı büyük ölçekli çalışmalarda yaygın olarak kullanılır. Örneğin, yeraltı suyu kirliliği üzerine bir çalışma, bir bölgeyi coğrafi sınırlara göre kümelere bölebilir ve ardından tüm mevcut kuyuları örneklemek için birkaç kümeyi (bölgeyi) rastgele seçebilir.