分析化学领域的化学计量探索

2020-02-02滕敏银川诚正达建筑材料检测有限公司

环球市场 2020年36期

滕敏银川诚正达建筑材料检测有限公司

一、化学领域中的量值传递系统分析

现代科学技术和工业领域已形成以下四种量值传递系统：一是校准方法。国家中央权威计量机构去检定用户送检的仪器。这种方法对于像长度、质量、容量、电压、磁场强度和力学量值等物理量的准确传递相当有效。二是公布标准数据（Standard Reference Data，SRD）。这些数据经过严格和权威的评定，配有详细的测量方法，测量人员可以直接使用该数据或者根据该数据复现原有的测量系统。例如，通过具有一定熔点的纯物质来达到温度测量的一致性。三是由国家中央权威计量机构直接向测量人员发播信号。时间间隔和频率信号是由国家中央权威机构以准确稳定的无线电信号发播的，测量人员通过实验装置直接接收这些信号。四是发售“标准物质”（RMs）。ISO/REMCO和我国国家中央权威计量机构已经给出了定义。

二、分析化学领域的化学计量

我们必须建立和架构起适合于运用了“标准物质”的“计量意义测量系统”（Metrology Meaningful Measurement System，MMMS）；着重讨论国家标准物质（NRMs）和参考方法（RMd）为基础的MMMS是以怎样的方式将一致性既尽快又尽量经济地传递到测量中去。同时还必须解读标准物质在该系统中的角色和作用；这个“计量意义测量系统”它有几个组成部分，分别处于不同位置：系统第一部分，是一个合理的自成系统的国际计量单位制（SI），它包括七个基本单位、几个导出单位和一套使用规则。系统第二部分，是“国家级标准物质（NRMs）”，它主要用于标定比它低的工作标准物质；还用于校准高准确度的计量仪器；研究与评定标准方法。系统第三部分，处在该图1位置（见图1），是经过实验被证明准确的测量方法——“参考方法”（RMd）。到目前为止，参考方法为国家级标准物质定值时有以下4类方法：

（1）No.1RMd，由单一实验室采用单一“基准测量法”（Primary Methodof Measurement，PMM）定值。（2）No.2RMd，由一个实验室采用两种或多种不同原理的独立参考方法定值。（3）No.3RMd，使用一种图以国家标准物质和参考方法为基础的“计量意义测量系统”（MMMS）。或多种已证明准确的方法，由多个实验室合作定值。（4）No.4RMd，利用特定方法进行定值，尤其是国际行业约定的定值方法。

下面重点介绍第（1）类参考方法（No.1 RMd），即“基准测量法”。“基准测量法是一种具有最高计量品质的方法；它的操作可以完整地被描述和理解；对于这种方法，可以用SI单位来描述一个量值的完整的不确定度，而不需要参考该量值的任何其他标准。”但是，当应用于分析化学中成分量测量时，就必须全面考量定性和定量两方面，才能保证测量值的计量品质。

图1 第2、3类参考方法的计量意义测量系统（MMMS）

目前分析化学测量中已有下面几种基准测量法运行在MMMS中：

1.同位素稀释质谱法（IDMS）是微量、痕量和超痕量元素的一种基准测量法，可以测量近80%无机元素（部分有机金属元素和有机标记化合物），测量动态范围在μg～pg之间，这种测量结果所涉及量值单位只是物质量/摩尔和同位素丰度比。该法的优点是不需要对被测元素进行定量分离；加入稀释剂后，在同位素达到化学平衡以后的处理过程中的试样损失对分析结果无影响。

2.“恒电流库仑滴定法”（简称“库仑法”）。在20世纪50年代，美国NBS的J.K.Taylor开创了“库仑法”，测定了基准试剂。这种“库仑法”已经检定了苯二甲酸氢钾的酸量值、苯甲酸的酸量值、三（羟甲基）铵基甲烷的碱量值、草酸钠的还原值、三氧化二砷还原值、重铬酸钾的氧化值，以及氯化钾的钾与氯离子、乙二胺四乙酸二钠盐的化验值，在主成分分析方面目前可达到 99.99%以上的纯度，能很好地应用于酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定和络合滴定。

3.滴定法和重量法既是传统、经典的化学分析方法，又是基准测量法，在对新的测量方法进行验证时是其他方法无可替代的。当下，重量法对于配制标准气体，称量扩散管、渗透管很是有效。标准溶液是用重量法和容量法配置的，是日常用于检验分析仪器的综合性能的标准物质。几十年来与我国一样，美国已为数百万次测量提供了可溯源的标准溶液 SRM 3100。

4.有机物质的凝固点下降法是在分子级层面上的基准测量法。方法建立在被测试样为理想溶液或无限稀溶液基础上，所以只能测量高纯度试样（主成分98%以上）；主体成分越高，测量准确度越高。