化學(xué)計(jì)量及其在化學(xué)分析中的重要作用

田野

【摘 要】化學(xué)計(jì)量學(xué)是化學(xué)科目中一門(mén)新興的課程分支，主要由數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、化學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成，是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的科目，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步的產(chǎn)物?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)在化學(xué)分析中具有重要的作用，主要表現(xiàn)在化學(xué)定量構(gòu)效關(guān)系、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、波譜化學(xué)、模式識(shí)別法以及多元校正分析法等的應(yīng)用。本文就化學(xué)計(jì)量及其在化學(xué)分析中的重要作用進(jìn)行了以下的闡述。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)計(jì)量；化學(xué)分析；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；技術(shù)保障；溯源性

化學(xué)計(jì)量作為一個(gè)新生事物，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)缺乏了解，加上傳統(tǒng)的舊觀念，很容易把化學(xué)計(jì)量當(dāng)做化學(xué)分析，對(duì)兩者模糊不分。因此必須要對(duì)化學(xué)計(jì)量與化學(xué)分析加以區(qū)分，首先要從化學(xué)計(jì)量入手。充分認(rèn)清和理解化學(xué)計(jì)量，才會(huì)認(rèn)識(shí)到其在化學(xué)分析中的作用，才能更好的服務(wù)于化學(xué)分析。化學(xué)計(jì)量對(duì)商務(wù)、貿(mào)易甚至全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了越來(lái)越大的影響，作用越來(lái)越突出，本文簡(jiǎn)要介紹了化學(xué)計(jì)量和它在化學(xué)分析中的重要作用。

1.化學(xué)計(jì)量的基本概念

化學(xué)主要是指研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)和變化規(guī)律的自然科學(xué)，在整個(gè)研究和應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)有許多的測(cè)量活動(dòng)，所有測(cè)量活動(dòng)都在計(jì)量學(xué)的研究范疇之內(nèi)。對(duì)化學(xué)測(cè)量的測(cè)量方法、測(cè)量精確度和測(cè)量值溯源性的研究就是化學(xué)計(jì)量。所謂的溯源性就是指利用連續(xù)的比較鏈，把計(jì)量結(jié)果跟有關(guān)的計(jì)量基準(zhǔn)聯(lián)系起來(lái)的特性?；瘜W(xué)計(jì)量通常研究標(biāo)準(zhǔn)器具、測(cè)量技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，還可以在國(guó)際范圍內(nèi)統(tǒng)一物理化學(xué)特性的量值，并且對(duì)量值進(jìn)行傳遞?；瘜W(xué)計(jì)量中的量值傳遞，就是把計(jì)量單位量值按照國(guó)家基準(zhǔn)逐級(jí)的傳送到工作用的計(jì)量器具中，保證測(cè)量獲得的數(shù)值具有準(zhǔn)確性和一致性。量值傳遞作為保證計(jì)量結(jié)果可靠準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)，是計(jì)量器具量值統(tǒng)一的重要手段。沒(méi)有量值的傳遞，也就不可能使用量值，更不用說(shuō)統(tǒng)一量值的問(wèn)題了。

化學(xué)計(jì)量還可以解釋為在化學(xué)和化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確可靠的量值和單位統(tǒng)一的活動(dòng)。化學(xué)計(jì)量作為計(jì)量學(xué)的一個(gè)分支，是對(duì)化學(xué)進(jìn)行測(cè)量的學(xué)科，也是對(duì)化學(xué)測(cè)量的理論與實(shí)踐綜合研究的學(xué)科。

2.化學(xué)計(jì)量在化學(xué)分析中的作用

2.1兩者的關(guān)系

化學(xué)計(jì)量產(chǎn)生于定量分析，所以化學(xué)計(jì)量更加廣泛的運(yùn)用在化學(xué)分析的范圍領(lǐng)域內(nèi)?；瘜W(xué)計(jì)量和化學(xué)分析既相互聯(lián)系又有很大區(qū)別，兩者不是一回事，在準(zhǔn)確量值的實(shí)驗(yàn)中它們是一致的，但從量值傳遞角度看他們又有著質(zhì)的區(qū)別?；瘜W(xué)計(jì)量作為實(shí)驗(yàn)過(guò)程，能夠保證量值的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性，主要目的就是化學(xué)分析質(zhì)量的提高，量值傳遞系統(tǒng)具有科學(xué)性和法制性，保證了化學(xué)計(jì)量的獨(dú)立性。

2.2量值的傳遞

化學(xué)計(jì)量中的量值傳遞是利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為媒介進(jìn)行傳遞的。在化學(xué)分析過(guò)程中，由于該過(guò)程比較復(fù)雜，溯源鏈很容易被打斷，所以實(shí)現(xiàn)溯源是很困難的。有這樣一個(gè)典型的化學(xué)分析過(guò)程：稱樣、樣品的處理和最后的測(cè)定，處理樣品一般使用化學(xué)法處理，例如蒸發(fā)、萃取分離、溶解、離子交換等，要想建立溯源性就要了解經(jīng)過(guò)處理后的樣品和原始樣品溶液之間的關(guān)系。弄清關(guān)系后就是最后的測(cè)定了，測(cè)定主要的方法包括重量法、庫(kù)倫發(fā)、滴定法，還可以采用相對(duì)比較法進(jìn)行測(cè)定，這時(shí)要考慮以下兩個(gè)問(wèn)題：標(biāo)準(zhǔn)曲線建立時(shí)可能會(huì)引起誤差，校準(zhǔn)曲線可能會(huì)使用不當(dāng)。由此在樣品處理和最后測(cè)定的階段，溯源鏈很容易被打斷，要想解決這個(gè)問(wèn)題必須要借助化學(xué)成分的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)首先必須要具有明確的化學(xué)成分，這些成分是通過(guò)可靠準(zhǔn)確地方法進(jìn)行測(cè)定了的，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的化合物或者元素量值都具有很好的溯源性，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在化學(xué)分析中作為校準(zhǔn)物或者基準(zhǔn)物來(lái)使用。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有以下幾個(gè)特征：特性良好，而且特性都是穩(wěn)定均勻的；良好的特性是通過(guò)檢定了的，準(zhǔn)確度具有明確的范圍；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要是用來(lái)校準(zhǔn)計(jì)量?jī)x器、檢定、確定材料特性值和評(píng)價(jià)測(cè)量方法的。

對(duì)未知的樣品進(jìn)行化學(xué)分析時(shí)，不管采用哪種分析法，都要選擇形態(tài)和化學(xué)組成與樣品非常相似的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析，如果分析結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)值的誤差范圍內(nèi)時(shí)，則可以說(shuō)明樣品的處理和最后的測(cè)定沒(méi)有造成明顯的損失和污染，可以得出對(duì)樣品的分析結(jié)果是可信的，分析結(jié)果的溯源鏈因而能夠得以建立，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在整個(gè)過(guò)程中起到了傳遞標(biāo)準(zhǔn)的重要作用。

標(biāo)準(zhǔn)方法和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)傳遞量值的過(guò)程包括了六個(gè)環(huán)節(jié)：基本單位，公認(rèn)的定義計(jì)量法，標(biāo)準(zhǔn)方法、現(xiàn)場(chǎng)方法、研究和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方法、研究和評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)方法。在測(cè)量系統(tǒng)中基本單位這一環(huán)節(jié)是有最高準(zhǔn)確度的，決定了溯源測(cè)量的準(zhǔn)確度；公認(rèn)的定義計(jì)量法指在正確的理論條件下，量值可以直接進(jìn)行計(jì)算，可以消除系統(tǒng)的誤差；標(biāo)準(zhǔn)方法是在準(zhǔn)確度已知條件下，對(duì)準(zhǔn)確度進(jìn)行證明的方法；現(xiàn)場(chǎng)方法主要指各種計(jì)量方法。

2.3建立基準(zhǔn)試劑的純度基準(zhǔn)

作為量值傳遞的基礎(chǔ)，計(jì)量基準(zhǔn)可以是物質(zhì)模型還可以是根據(jù)理論定義制造的基準(zhǔn)裝置，這種裝置能夠?qū)崿F(xiàn)這種計(jì)量單位?；瘜W(xué)計(jì)量近年來(lái)已經(jīng)建立了基準(zhǔn)，基準(zhǔn)試劑的基準(zhǔn)就是其中的一種。基準(zhǔn)試劑主要是指這樣一種化學(xué)試劑：主體化學(xué)成分具有很高的含量，通常在化學(xué)分析中作為原始標(biāo)準(zhǔn)，還可以稱為容量基準(zhǔn)。

利用基準(zhǔn)試劑純度檢定系統(tǒng)圖可以很好地描述純度基準(zhǔn)的確定。絕對(duì)測(cè)量法一般采用精密庫(kù)倫法，理論基礎(chǔ)是法拉第的電解定律，通過(guò)一系列的測(cè)量，可以求解出基準(zhǔn)試劑的純度，再把此標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為媒介，把準(zhǔn)確量值傳送到現(xiàn)場(chǎng)。建立基準(zhǔn)試劑的純度基準(zhǔn)，可以統(tǒng)一化學(xué)分析中的量值，還可以對(duì)量值可溯源性起到保障。計(jì)量檢定在化學(xué)計(jì)量中具有重要性和必要性，可以通過(guò)計(jì)量基準(zhǔn)器具來(lái)標(biāo)定計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)器具，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)器具來(lái)標(biāo)定工作器具，從而校準(zhǔn)了化學(xué)分析儀器，量值的統(tǒng)一性得到了保證，化學(xué)分析質(zhì)量也得到了提高。

3.化學(xué)計(jì)量的未來(lái)

化學(xué)計(jì)量在計(jì)量學(xué)中是個(gè)起步比較晚的分支學(xué)科，它的應(yīng)用讓計(jì)量超越了之前純物理量的范圍范疇，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的推廣使用，使得計(jì)量的檢定系統(tǒng)超越了先前的逐線傳遞模式。隨著貿(mào)易、科技和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的應(yīng)用日益廣泛，化學(xué)計(jì)量的技術(shù)水平不斷提高，其在化學(xué)分析中的作用越來(lái)越受到關(guān)注，得到了廣泛的重視。

4.結(jié)語(yǔ)

化學(xué)計(jì)量能夠?yàn)閲?guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和科技創(chuàng)新提供基本的技術(shù)保障，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，化學(xué)計(jì)量的作用越來(lái)越重要，在現(xiàn)代生產(chǎn)、社會(huì)生活和科技研究各方面都發(fā)揮著舉足輕重的作用，化學(xué)計(jì)量的結(jié)果直接影響到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、法規(guī)和政治等決策內(nèi)容的準(zhǔn)確性?；瘜W(xué)計(jì)量在化學(xué)分析中的重要作用主要體現(xiàn)在其對(duì)各種測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性的保證方面。保證化學(xué)計(jì)量的準(zhǔn)確性，不僅是計(jì)量學(xué)科的重要研究?jī)?nèi)容，在化學(xué)分析方面也有著重要的作用意義，更是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]蔣軍輝，徐小娜，楊慧仙，陳云生，譚琰.GC-MS聯(lián)用技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法分析厚樸葉揮發(fā)油成分[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2012（5）.

[2]高蘇亞，范濤，王黎，楊莉?qū)?紅外光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法在中藥研究中的應(yīng)用[J].應(yīng)用化工，2012（2）.