化學(xué)計量量值溯源能力的方法分析

王勇++崔波

摘 要：化學(xué)計量儀器需要進(jìn)行量值溯源來保證其準(zhǔn)確性，通常采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或檢定規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等技術(shù)依據(jù)。但在實際中，會遇到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或技術(shù)依據(jù)缺失的問題，這就需要采用其他方法來確?；瘜W(xué)計量儀器的量值溯源保證了，文章介紹了比對法、替代法、能力驗證法、經(jīng)典化學(xué)分析法等四種方法，并進(jìn)行舉例分析。

關(guān)鍵詞：化學(xué)計量；量值溯源；分析

引言

化學(xué)計量儀器是監(jiān)測物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和某些物理特性的儀器，在檢驗檢測機(jī)構(gòu)中應(yīng)用十分廣泛。對于一些化學(xué)計量儀器，有技術(shù)規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)作為參考，可以正確操作儀器，準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，確保檢測的準(zhǔn)確性，但是在日常的檢定測試中，也存在一些標(biāo)準(zhǔn)缺失的問題，因此急需一些科學(xué)的解決方法，來提升化學(xué)計量儀器的溯源能力。

1 化學(xué)計量儀器的分類

按照化學(xué)檢測的理論原理和檢測對象，化學(xué)計量儀器一般分為以下幾種類型。

1.1 電化學(xué)儀器

在檢測檢驗中，較為常用的有酸度計、電解儀、離子計、電導(dǎo)率儀等，通過這些儀器，測試檢測對象的電化學(xué)性質(zhì)，包括電位、電導(dǎo)、電流、電量等數(shù)據(jù)。

1.2 分子光譜儀器

常見的儀器有不同性質(zhì)的分光光度計，傅里葉紅外光譜儀以及磷光光譜儀等。通過這些儀器，主要用來檢測物質(zhì)含量，也可以通過儀器檢測確立復(fù)雜化合物的結(jié)構(gòu)。

1.3 原子光譜儀器

比較有代表性的儀器有原子發(fā)射光譜儀、原子吸收光譜儀等，主要原理就是按照物質(zhì)原子在獲取能量之后，可以由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，從而導(dǎo)致輻射光強(qiáng)度發(fā)生變化，同時特殊光譜的強(qiáng)度又和發(fā)光物質(zhì)的含量有著定量關(guān)系。

1.4 色譜儀

主要儀器有多種系列的氣相色譜儀、液相色譜儀以及離子色譜儀。其設(shè)計原理是按照物質(zhì)在固定相和流動相質(zhì)監(jiān)存在差異，從而導(dǎo)致混合物中不同成分相互分離。

1.5 氣體分析儀器

這種儀器與日常生活十分貼近，在環(huán)境監(jiān)測、安全防護(hù)等方面得到廣泛使用，它的原理雖然很多，但是歸根結(jié)底都是將檢測樣品與光電磁熱等發(fā)生作用后，導(dǎo)致氣體分子產(chǎn)生物理化學(xué)特性的變化，通過這一原理設(shè)計出氣體分析儀器。

常用的化學(xué)計量儀器還有波普類儀器、質(zhì)譜儀器以及物理特性儀器，這里不再一一介紹。

2 化學(xué)計量儀器的特點

2.1 規(guī)格種類多

以分光光度計為例，它又可以分為可見分光光度計、紫外分光光度計、紅外分光光度計、近紅外分光光度計等不同類型，從結(jié)構(gòu)上又區(qū)別為濾光、單光束、雙光束、全差示分光光度計等不同規(guī)格。

2.2 結(jié)構(gòu)原理多樣化

化學(xué)計量儀器是按照物質(zhì)的物理化學(xué)特性，將其通過不同途徑轉(zhuǎn)化為光電磁熱等量化信號而進(jìn)行設(shè)計制造的，原理各異，數(shù)據(jù)處理及控制也不同。即使一類儀器，它們的結(jié)構(gòu)也不盡相同，比如說電導(dǎo)率儀器，它們的結(jié)構(gòu)就有棒式、三針、五針、九針的。

2.3 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行量值溯源

少部分儀器有實物標(biāo)準(zhǔn)，如分光光度計可以用濾光片、標(biāo)準(zhǔn)汞燈，大部分化學(xué)計量儀器是沒有實物標(biāo)準(zhǔn)的，需要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來實現(xiàn)量值溯源。作為一種標(biāo)準(zhǔn)量具，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)異于實物標(biāo)準(zhǔn)，它是與化學(xué)計量儀器一對一專用的，也就是說不具有通用性。面臨種類繁多，結(jié)構(gòu)多樣的化學(xué)計量儀器，確實面臨標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)缺失的問題，下一節(jié)將進(jìn)行介紹。

3 化學(xué)計量儀器溯源能力面臨的問題

根據(jù)上一節(jié)分析的化學(xué)計量儀器的特點能夠得出，除了一些儀器有“實物標(biāo)準(zhǔn)”量具，比如分光光度計，能夠進(jìn)行直接測量，其他的都需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行量值溯源和傳遞。所以，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的配備與使用對于化學(xué)計量儀器的溯源有著十分關(guān)鍵的作用?；瘜W(xué)計量儀器溯源的保證還可以根據(jù)堅定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這是一個技術(shù)依據(jù)，我國有120類化學(xué)計量奇異的檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范。

雖然有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、檢定規(guī)程和校準(zhǔn)規(guī)范的溯源保證，但是隨著化學(xué)計量儀器的不斷發(fā)展、更新?lián)Q代以及新的儀器的不斷涌現(xiàn)，呈現(xiàn)出智能化、信息化、靈敏度高的特點，現(xiàn)有規(guī)范和規(guī)程具有一定的滯后性，對化學(xué)計量儀器的溯源帶來一定的困難，需要科學(xué)的方法來提升溯源能力。

4 提升化學(xué)計量儀器溯源能力的方法

本節(jié)重點介紹幾種化學(xué)計量儀器溯源能力的方法，并說明每一種方法適用的情況。

4.1 比對法

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的性質(zhì)和量程出現(xiàn)無法滿足需要的問題時，可以采用比對法進(jìn)行溯源。比如一種測量水質(zhì)的儀器--在線電導(dǎo)率儀，它的量程≤20uS/cm，然而我國標(biāo)準(zhǔn)溶液都是≥133.220uS/cm，面臨著量程無法滿足量值溯源的問題。在美國，已經(jīng)出現(xiàn)量程為520uS/cm的標(biāo)準(zhǔn)溶液，但是該溶液如果接觸到空氣，就會出現(xiàn)量程變化很大的現(xiàn)象。通過比對方法，將美國的電導(dǎo)率儀用10020uS/cm的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校準(zhǔn)處理，將此儀器作為標(biāo)準(zhǔn)與被被校準(zhǔn)儀器串接，同時讀數(shù)，得出校準(zhǔn)結(jié)果。

4.2 替代法

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不能普遍適用的時候，可以采用替代法。比如，熒光檢測器，用當(dāng)前的規(guī)程所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)就無法進(jìn)行檢定。又如色譜儀，雖然有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可以作為量值溯源。但是一些色譜儀的色譜柱經(jīng)常無法用于分離標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在實際檢測中，通常要將測試柱替代色譜柱。對于檢測人員，有著較高的操作技能與實踐能力的要求。需要把色譜儀的各個接頭進(jìn)行拆分重裝，極易破碎或者漏氣，還不易恢復(fù)。但是這都可以通過提高操作水平來實現(xiàn)。因此通過替代法對奇異進(jìn)行重復(fù)性和檢出限的校準(zhǔn)，可以擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的適用范圍。

4.3 能力驗證法

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)出現(xiàn)空缺時，可以采用能力驗證法。比如一些臨床檢驗儀器，其標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)歸為生化領(lǐng)域，不易生產(chǎn)，因此經(jīng)常使用自帶質(zhì)控樣進(jìn)行定期校準(zhǔn)，而缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。但是這些儀器關(guān)乎生命安全，務(wù)必要進(jìn)行校準(zhǔn)。通過能力驗證法，可以解決這一問題。具體解決過程為，將某一待測的儀器作為標(biāo)準(zhǔn)，在不同實驗室內(nèi)用不同型號的儀器進(jìn)行若干次測量，將測量結(jié)果進(jìn)行平均取值，確定為準(zhǔn)確值，作為校準(zhǔn)的數(shù)值依據(jù)。

4.4 經(jīng)典化學(xué)方法比較法

化學(xué)計量儀器是根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)物理特性來設(shè)計制造出來的，換句話說，每一個儀器，歸根結(jié)底都是有相對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)原理。即使一些儀器，沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，沒有檢定規(guī)程和校準(zhǔn)規(guī)范，也能夠找到他們的經(jīng)典化學(xué)方法。也就是說，用檢驗標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法和試劑，用經(jīng)典的化學(xué)分析方法檢測出待檢測物質(zhì)的準(zhǔn)確含量，將這個作為儀器校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

5 結(jié)束語

要確?；瘜W(xué)計量器具的準(zhǔn)確性，就需要進(jìn)行量值溯源。當(dāng)前量值溯源方法有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、檢定規(guī)程和校準(zhǔn)規(guī)范來保證。但是化學(xué)計量儀器種類繁多，同一種類的結(jié)構(gòu)規(guī)格又不盡相同，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的“專一性”以及檢定規(guī)程、校準(zhǔn)規(guī)范的缺乏、滯后又難以適應(yīng)量值溯源的需求。為保證化學(xué)計量儀器量值溯源的能力，除了這些傳統(tǒng)方法之外，還應(yīng)該探索一些方法，比如比對法、替代法、能力驗證法、經(jīng)典化學(xué)分析法，用于化學(xué)計量儀器量值溯源的實踐，從而提升量值溯源的能力。

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