標(biāo)定鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的不確定度分析
在理化分析過程中,一切測量結(jié)果都不可避免地具有不確定度。鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液是常用化學(xué)定量參比物質(zhì),其標(biāo)定值的準(zhǔn)確性直接影響常規(guī)分析質(zhì)量。筆者以GB/T601《滴定分析(容量分析)用標(biāo)準(zhǔn)液的制備》為依據(jù)配制并標(biāo)定鹽酸根據(jù)JJF1059-1999《測定不確定度評(píng)定與表示》分析其測量不確定度。簡述由標(biāo)定過程中得到的不確定度。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 測定方法[1,2] 準(zhǔn)確稱量270℃~300℃干燥至恒重的基準(zhǔn)碳酸鈉(99.95%~100.05%)約0.2g左右,電子分析天平(精度為0.1mg),置于三角瓶中,加入50ml水使之溶解,加指示劑,用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)同時(shí)作試劑空白實(shí)驗(yàn)。
1.2 主要計(jì)量儀器與試劑 電了分析天平:AG204;酸式滴定管:50ml A級(jí)。
1.3 建立數(shù)學(xué)模型 C=m (V1-V2)×0.05300 式中 C:鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度(mol/L);m:基準(zhǔn)無水碳酸鈉的質(zhì)量(g);V1:鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用量(ml);V2:試劑空白實(shí)驗(yàn)中鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用量(ml);0.05300:與1.00ml鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液[C(HCl)=1.000mol/L]相當(dāng)于以克表示的無水碳酸鈉的質(zhì)量。
1.4 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的標(biāo)定結(jié)果 為獲得標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測量的不確定度分量,對同一標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行8次獨(dú)立的標(biāo)定。
2 測量不確定度來源
從檢測過程和數(shù)學(xué)模型分析,標(biāo)定鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度主要來源,由四個(gè)方面所引起。(1)測量的重復(fù)性(A類不確定度);(2)基準(zhǔn)無水碳酸鈉的純度;(3)測量使用的電子分析天平及量具;(4)其他相關(guān)常數(shù)。
3 測量不確定度分析
3.1 A類不確定度的分析 利用表1中的測量結(jié)果,按照A類評(píng)定測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。具體計(jì)算過程:重復(fù)測量的平均值計(jì)算式:=1 n∑8 i=1xi=0.09951mol/L 單次測量的標(biāo)準(zhǔn)差按貝塞爾公式計(jì)算s(x)為 s(x)=∑8 i=1(xi-)2 n-1=0.0001555mol/L 的標(biāo)準(zhǔn)差s()為 s()=s(x) n=0.000155 8=0.0000548mol/L=5.48×10-5mol/L
由測量重復(fù)性引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為U(x):0.0000548/0.09951=0.055%。
3.2 B類不確定度分析
3.2.1 基準(zhǔn)碳酸鈉的純度 基準(zhǔn)碳酸鈉的純度為1.0000±0.0005,視為矩形分布0.00053=0.00029,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:由基準(zhǔn)碳酸鈉的純度引入的相對不確定度u(p)為:0.029%。
3.2.2 天平稱量所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 干燥器與天平稱量倉內(nèi)均放置同質(zhì)硅膠,視為相同濕度,稱量時(shí)無吸潮。電子天平檢定證書標(biāo)出線性為上0.2mg;可視為矩形分布,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:因?yàn)榉Q量采用的是減量法,故稱量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.2mg /3=0.12mg:因?yàn)榉Q量采用的是減量法,故稱量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:2×0.122=0.17mg,則由稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)為:0.17mg/0.2018g=0.084%。
3.2.3 標(biāo)定體積的不確定度 (1)滴定管的校準(zhǔn):滴定使用50ml酸式滴定管(A級(jí)),按照檢定規(guī)程,其最大允許誤差為±0.05ml,相對允許誤差為±0.1%,按照矩形分布,則滴定體積的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V)為:u(V)=0.1%/3=0.0577%。(2)環(huán)境溫度:實(shí)驗(yàn)環(huán)境在空調(diào)條件下,室溫近似20℃。溫度在20℃左右,標(biāo)準(zhǔn)溶液的溫度補(bǔ)正值非常小,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響可忽略不計(jì),所以在不確定度分析中不把一溫度影響引起的不確定度列入考慮范圍。(3)滴定終點(diǎn)的判斷:終點(diǎn)時(shí)的誤差±0.05ml(1滴的體積),兩點(diǎn)分布,現(xiàn)由終點(diǎn)分布判斷引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.05ml:相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.05ml/38.32ml=0.13%標(biāo)定體積的影響引入相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(V)為0.0572+0.132=0.142%。
3.2.4 其他常數(shù) 基準(zhǔn)無水碳酸鈉摩爾質(zhì)量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度很小,可以忽略。
4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
測量重復(fù)性、基準(zhǔn)無水碳酸鈉的純度、天平稱量、標(biāo)定體積等的不確定度相互獨(dú)立,故將上述數(shù)據(jù)合成得鹽酸的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(C)為
0.0552+0.0292+0.0842+0.1422=0.176%。
5 擴(kuò)展不確定度
實(shí)驗(yàn)測得鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.09951mol/L,則測量結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(C)=0.09951mol/L×0.176%=0.000175mol/L。若取包含因子K=2,得測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U=2U(C)=0.00035mol/L。
6 測量結(jié)果的表示
鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度可表示為:(0.09951±0.00035mol/L,K=2)。
參考文獻(xiàn)
1 姚正堂,將已峰.奶制品中蛋白質(zhì)測定的不確定度分析.中華醫(yī)學(xué)研究雜志,2005,5(6):6.
2 國家技術(shù)監(jiān)督局.JJF1059-1999測量不確定度與表示.北京:中國計(jì)量出版社,1997,81.
作者單位: 214171 江蘇無錫,無錫市惠山區(qū)疾病預(yù)防控制中心
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