化学分析不确定度探讨

摘要：本文作者对化学分析不确定度进行了分析探讨，供大家参考。

关键词：化学分析；不确定度；探讨

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

标准物质是具有一种或多种足够均匀和很好确定了的特性量值,用以校准仪器,评价测量方法或给物质赋值的材料或物质。标准物质主要应用于仪器设备校准、检验方法比对、实验室之间比对、实验室内部质量控制等。标准物质具有准确量值的计量标准,是测量时的参比标准。在化学分析过程中,标准物质不仅是化学分析量值溯源的基础,是评估分析人员操作水平的重要依据,也是分析、测量工作质量管理的重要工具。

在我国过去沿用的国家化学基础标准中,对于分析结果的评定一直是使用精密度来度量,即对结果数据的平均偏差和极差进行计算并要求其不超出一定的范围,现今国家最新使用的基础标准版本已经对此进行了很大的改动,主要就是把对分析结果的偏差度量改为使用不确定度来评估结果。侧重于评估这些实验结果在多大程度上是可靠的。这就大大满足用户对于实验结果的信心。而达到这一目的的前提是必须建立对非用户自身机构所得数据的信心,这就客观要求实验室必须引进质量保证措施来确保其能够并且正在提供所需质量的数据。这些质量保证措施包括:使用经确认的分析方法、使用规定的内部质量控制程序、建立测量结果的溯源性。这也是实验室评估不确定度所应具备的必需条件。

1 不确定度的计算及评估

在评估不确定度时,同样也有一定的方法和程序,它同时要求分析人员注意产生不确定度的所有可能来源,正确的做法是集中精力分析最大的不确定分量,因为合成不确定的数值几乎完全取决于那些重要的不确定分量,实际上初步的分析就可快速确定不确定度的来源,当完成不确定度评估后,经过有关质量控制数据验证后,这一不确定度估计值能可靠地使用于以后该方法所得到的结果中。为获得测量结果的不确定度估计值所要进行的工作可概括为以下:

1.1 规定被测量。清楚地写明需要测量什么,包括被测量和被测量所依赖的输入量的关系。

1.2 识别不确定度的来源。列出不确定度的可能来源,包括前一步所规定的关系式中所含参数的不确定度来源,但是也可以有其他的来源,必须包括那些由化学假设所产生的不确定度来源。

1.3 不确定度分量的量化。测量或估计所识别的每一个潜在的不确定度来源相关的不确定分量的大小,通常可能评估或确定与大量独立来源相关的不确定度的单个分量,还要考虑数据是否足以反映所有的不确定度来源,计划其他的实验来保证所有的不确定度来源都得到考虑。

1.4 计算合成不确定度。以上得到的信息是总不确定度的一些量化分量,他们可能与单个来源有关,也可能与几个不确定度来源的合成影响有关。这些分量必须以标准偏差的形式表示,并根据有关规则进行合成,以得到合成标准不确定度。

1.5 扩展不确定度。我们以用工作基准试剂标定标准滴定溶液的浓度为例,标准滴定溶液浓度平均值的扩展不确定度应主要由以下项共同合成:①工作基准试剂的质量的数值的相对标准不确定分量;②工作基准试剂的质量分数的数值的相对标准不确定分量;③被标定溶液体积的数值的相对标准不确定度分量;④工作基准试剂摩尔质量的数值的相对标准不确定分量;⑤被标定溶液浓度的数值修约的相对标准不确定分量;⑥标准滴定溶液浓度平均值的相对不确定度分量。

以上不确定度分量的计算可以通过电子天平称量数值校正,滴定标准溶液温度补正,滴定用玻璃仪器读数校正,计算操作人员正常操作产生的平均偏差等通常方法得到,再把以上计算得到的不确定度分量代入规定的计算公式就可以得出标准滴定溶液浓度平均值的扩展不确定度。

通常在扩展不确定度的计算中,我们应该根据不同的分析测试目的和方法,找出对最终不确定度计算影响最为显著的几个不确定度分量,而对于最终结果影响很小的分量可以引用包括经验公式或经验数值带入计算,如上例中主要的不确定分量包括电子天平称量引入的仪器误差,玻璃仪器本身具有的仪器误差以及滴定溶液温度带入的系统误差,而工作基准试剂摩尔质量的数值误差和质量分数的误差在试剂确定的基础上几乎在不同次实验中保持一致,因此可以在以后的滴定不确定度计算中沿用固定的经验数值或代入经验公式计算。同理,在计算较为复杂的扩展不确定度(如分析农业产品中的农药残留)时,同样使用上述的方法对主要的不确定度引入分量进行区分,通过其特定的计算公式或方法得出具体的不确定度分量,最后合成得到总的扩展不确定度,只是要多考虑影响因素的复杂性和多样性,计算结果也更加的周全和科学。对实验方法的评估更为准确和客观。

最后还有需要强调的一点是不论在任何扩展不确定度的计算中,都要严格禁止由于人员操作或仪器故障所产生的过失误差,并且当条件(如人员、环境、计量器具)改变时,应重新进行不确定度的计算,这是保障分析测试工作正常进行的前提。也是保障扩展不确定度计算正确的基础。

2 标准物质不确定度的选择和使用

正确使用标准物质是保证测量量值准确、可靠的重要手段。选择和使用标准物质应以保证分析、测量的可靠性为原则,考虑标准物质的供应量、相关费用、可获得性及相关测量技术选择和使用合适的标准物质。

3 结束语

在化学分析过程中,标准物质不仅是化学分析量值溯源的基础,是评估分析人员操作水平的重要依据,也是分析、测量工作质量管理的重要工具。其弊端在于只能对实验结果的精密度进行评价,而对于实验方法的可行性和科学性无法作出客观评估,这就导致可信的结果不一定适宜和合理,因此必须引入的一个有用的方法就是测量不确定度。就考核过程中评分标准的制定等问题进行探讨。