分析化學(xué)中玻璃器皿及分析儀器的校正教學(xué)

馮建波 吳春艷

摘要：玻璃器皿及分析儀器的校正在分析檢驗(yàn)工作中具有極其重要的作用。結(jié)合具體校正實(shí)驗(yàn)過程，闡述了用衡量法對單標(biāo)線容量瓶和用純化水校正滴定管操作，并給出了滴定管校正曲線及其繪制步驟;講解了繪制鐠釹濾光片的吸收曲線和分光光度計(jì)其他性能校正。

關(guān)鍵詞：玻璃器皿;分析儀器;校正;操作

中圖分類號：G718.5 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）45-0242-04

分析化學(xué)是一門傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)已日臻完善。近幾年來我院學(xué)生參加了全國職業(yè)院校技能大賽——《化學(xué)檢驗(yàn)工》技能競賽，從競賽的實(shí)際情況及我院工業(yè)分析與檢驗(yàn)專業(yè)畢業(yè)生在企業(yè)從事分析檢測工作情況反饋意見來看，同學(xué)們對玻璃器皿和分析儀器的校正工作知道甚少，更不知道校正操作及其重要性。而使用校正過玻璃器皿和分析儀器是提供可靠分析數(shù)據(jù)的保障，也是保證分析誤差最小化的措施之一，在分析檢驗(yàn)工作中具有極其重要的作用。因此，在今后分析化學(xué)中要加強(qiáng)玻璃器皿和分析儀器校正的相關(guān)教學(xué)。

在分析化學(xué)教學(xué)中涉及到準(zhǔn)確計(jì)量的玻璃器皿和分析儀器可歸納為以下幾類：

1.稱量類：機(jī)械天平（已處于淘汰狀態(tài)）、電子天平等。

2.計(jì)量類：量筒、量杯、單標(biāo)線容量瓶、滴定管、分度吸量管等。

3.電化學(xué)類：恒電流庫侖儀、酸度計(jì)等。

4.光化學(xué)類：可見光-紫外分光光度計(jì)、原子吸收分光光度計(jì)等。

5.色譜類：氣相色譜儀、液相色譜儀。

下面重點(diǎn)講解單標(biāo)線容量瓶、滴定管、可見光分光光度計(jì)的校正教學(xué)。

一、單標(biāo)線容量瓶校正操作（衡量法）

采用衡量法。衡量法是用天平稱量單標(biāo)線容量瓶中純化水的質(zhì)量，然后按照該溫度下純化水的密度，計(jì)算出單標(biāo)線容量瓶的容積。

1.單標(biāo)線容量瓶外觀要求。單標(biāo)線容量瓶的玻璃應(yīng)清澈、透明。應(yīng)具有下列標(biāo)記：廠名和商標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溫度（20℃），標(biāo)稱總?cè)萘颗c單位，準(zhǔn)確度等級A或B。

2.單標(biāo)線容量瓶的瓶口與瓶塞之間的密合性要求。當(dāng)純化水注至標(biāo)線，將瓶塞塞緊，當(dāng)用手指壓緊瓶塞，上下顛倒10次，再次顛倒時(shí)，在倒置狀態(tài)下保持10秒，結(jié)束后，用濾紙?jiān)谌优c瓶口周圍擦看，不應(yīng)有水滲出。

3.單標(biāo)線容量瓶校正。取洗凈干燥的單標(biāo)線容量瓶，稱重后加入純化水，使液面達(dá)標(biāo)線以下約5mm處，用毛細(xì)滴管將液面準(zhǔn)確地調(diào)至標(biāo)線，準(zhǔn)確稱重單標(biāo)線容量瓶與純化水的重量。計(jì)算純化水的質(zhì)量，用實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)1mL水質(zhì)量（查附表1）來除水質(zhì)量，即可計(jì)算出單標(biāo)線容量瓶的實(shí)際毫升數(shù)，即20℃時(shí)真實(shí)容積。

二、滴定管校正操作

1.滴定管玻璃應(yīng)清澈、透明，分度線和所量數(shù)值應(yīng)清晰、完整、耐久，分度線應(yīng)平直，分格均勻并必須與器軸相垂直，相鄰兩分度線的中心距離應(yīng)大于1 mm。

2.滴定管應(yīng)具有下列標(biāo)記：廠名和商標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溫度（20℃），等待時(shí)間txxS，標(biāo)稱總?cè)萘颗c單位XXmL，準(zhǔn)確度等級A、B或Ex。

3.滴定管活塞密合性：當(dāng)純化水注至最高標(biāo)線時(shí)，活塞在任意關(guān)閉情況下（不涂油脂）停留20分鐘，漏水量應(yīng)不超過一小格。

4.滴定管容量允差：純化水流出時(shí)間和等待時(shí)間，分度線寬度等均應(yīng)符合下表規(guī)定。

5.滴定管的標(biāo)定：加純化水于滴定管中，使液面達(dá)到最高標(biāo)線以上約5mm處，用活塞慢慢地將液面準(zhǔn)確地調(diào)至零位。將已稱量的稱量杯放在滴定管尖端下，完全開啟活塞，當(dāng)液面降至距檢定分度線以上5mm處，關(guān)閉活塞等待30S，然后在10S內(nèi)用活塞將液面準(zhǔn)確調(diào)至被檢定分度線，準(zhǔn)確稱重稱量杯與純化水的質(zhì)量，計(jì)算純化水質(zhì)量。用同樣方法測其他刻度處的純化水質(zhì)量。

數(shù)據(jù)處理：由附表1查得K■，按下列公式計(jì)算滴定管各段純化水校正值。

△V=m*K■-V1

△V：校正值mL

V：滴定管讀數(shù)mL

m：稱出純化水質(zhì)量g

K■：換算系數(shù)，由附表1查得。

不同容量滴定管標(biāo)定點(diǎn)確定：

1～10mL滴定管：半容量和總?cè)萘慷c(diǎn)。

25mL滴定管：

A級;0～5mL、0～10mL、0～15mL、0～20mL、0～25mL

B級;0～12.5mL、0～25mL

50mL滴定管：

A級;0～10mL、0～20mL、0～30mL、0～40mL、0～50mL

B級;0～12.5mL、0～25mL、0～37.5mL、0～50Ml

三、滴定管校正曲線

對于已經(jīng)校正為合格的滴定管，在實(shí)際滴定中要考慮玻璃受熱膨脹等因素的影響，為準(zhǔn)確滴定，需要作滴定管校正曲線。

首先把要校正滴定管編號，清洗干凈，活塞涂上凡士林，檢漏，裝入新煮沸冷至室溫的蒸餾水至刻度上，記錄蒸餾水溫度，排氣泡，調(diào)液面至0.00mL刻度處。然后由滴定管放出10.00mL蒸餾水至事先稱重的具塞瓶中，蓋上瓶塞，再稱出裝蒸餾水后的質(zhì)量，兩次之差，即為放出蒸餾水的質(zhì)量。用同樣的方法稱出滴定管由0到20.00mL，0到25.00mL，0到30.00mL，0到40.00mL，0到50.00mL刻度間蒸餾水的質(zhì)量。用實(shí)驗(yàn)溫度蒸餾水質(zhì)量除以相對應(yīng)溫度下校正的水密度，即可得滴定管各部分容積的實(shí)際毫升數(shù)。

V校=V實(shí)-V讀

V實(shí)=M/ρ

M=M瓶+水-M瓶

V校：校準(zhǔn)點(diǎn)的校正值mL

V實(shí)：校準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)際容積mL

V讀：校準(zhǔn)點(diǎn)的放出體積讀數(shù)mL

M：校準(zhǔn)點(diǎn)的放出蒸餾水質(zhì)量g

M瓶+水：校準(zhǔn)點(diǎn)的放出蒸餾水質(zhì)量和瓶質(zhì)量g

M瓶：空瓶質(zhì)量g

ρ：水的密度g/mL

例：在15℃由滴定管放出10.03mL水，稱其質(zhì)量為10.04g，15℃的校正值為0.99792g/mL，因此可計(jì)算出放出水的實(shí)際體積為10.04/0.99792=10.06（mL），因此滴定管這段體積的誤差為10.06-10.03=+0.03mL，使用時(shí)實(shí)際應(yīng)為10.03+0.03=10.06（mL），這才是真實(shí)體積。

下面是一支50mL、A級“編號A01”滴定管校正實(shí)例。

滴定管校正曲線的繪制步驟如下：

（1）在Excel表輸入數(shù)據(jù)

00

10 ? ? ?-0.01

20 ? ? ?-0.01

30 ? ? ?-0.02

40 ? ? ?-0.02

50 ? ? ?-0.03

（2）插入圖形

選中數(shù)據(jù)區(qū)→插入→圖表→XY散點(diǎn)圖→選中折線散點(diǎn)圖→下一步→下一步→輸入標(biāo)題“A01號滴定管校準(zhǔn)曲線”，X軸名稱“標(biāo)準(zhǔn)容量（mL）”，Y軸名稱“累計(jì)校正值（mL）”→完成。

（3）設(shè)計(jì)刻度線

縱座標(biāo)軸處右鍵→座標(biāo)軸格式→刻度最小值-0.05，最大值+0.05，主要刻度單位0.01，次要刻度單位默認(rèn)。

橫座標(biāo)軸處右鍵→座標(biāo)軸格式→刻度最小值0，最大值50，主要刻度單位5，次要刻度單位1。

（4）設(shè)計(jì)網(wǎng)格線

右鍵單擊圖部分→圖表選項(xiàng)→X軸選主要網(wǎng)格線，次要網(wǎng)格線→Y軸選主要網(wǎng)格線。

（5）去掉灰色底色

右鍵單擊圖區(qū)→數(shù)據(jù)糸列格式→線形→自定義→樣式、顏色、粗細(xì)→數(shù)據(jù)標(biāo)記→自定義→→樣式、前景色、背景色。

四、分光光度計(jì)的校檢

為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，新購買或使用半年的分光光度計(jì)應(yīng)定期進(jìn)行校檢，校檢內(nèi)容包括：波長校檢、透射比正準(zhǔn)確度的檢驗(yàn)、穩(wěn)定度的檢驗(yàn)、吸收池（比色皿）配套性檢驗(yàn)。

1.波長校檢。分光光度計(jì)出廠運(yùn)輸、使用過程中，由于機(jī)械振動(dòng)、溫度變化、燈絲變形、燈座松動(dòng)，經(jīng)常會(huì)使測量波長同實(shí)際波長不符，導(dǎo)致測定誤差，影響測定結(jié)果的精度，為此經(jīng)常需要校檢。

在可見光區(qū)檢驗(yàn)波長準(zhǔn)確度的方法是繪制鐠釹濾光片的吸收曲線（見圖2）。鐠釹濾光片的吸收峰為528.7nm和807.7nm。如果測出的峰的最大吸收波長與儀器標(biāo)示值相差±3nm以上，則需要細(xì)微調(diào)節(jié)波長刻度校正螺絲（不同型號的儀器調(diào)整方法有所不同，應(yīng)按儀器說明書進(jìn)行）。如果測定最大吸收波長與儀器波長標(biāo)示值相差大于±10nm，則需調(diào)整鎢燈燈泡的位置，或檢修單色器的光學(xué)系統(tǒng)。

2.透射比正準(zhǔn)確度的檢驗(yàn)。透射比正確度檢驗(yàn)的具體操作是：質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（K2Cr2O7）=0.006000%重鉻酸鉀的0.001mol·L-1HClO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，以0.001mol·L-1HClO4標(biāo)準(zhǔn)溶液為參比液，以1cm的石英比色皿分別在235nm、257nm、313nm、350nm波長處測定透射比，與表2所列標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)值比較，根據(jù)儀器的級別，其誤差應(yīng)在允許的范圍內(nèi)。

3.穩(wěn)定度的檢驗(yàn)。在儀器測量波長范圍兩端向中間靠10nm處，例如儀器工作波長范圍為320nm至820nm，則在330nm和810nm處，調(diào)零點(diǎn)后，蓋上樣品室蓋（打開光門），使光電管受光，調(diào)透射比為95%;若是數(shù)顯式分光光度計(jì)，調(diào)透射比至100%，觀察3min讀取透射比的變化，即為光電流穩(wěn)定度。

4.吸收池（比色皿）配套性檢驗(yàn)。在定量分析中，尤其是在紫外光區(qū)測定時(shí)，需要對吸收池（比色皿）配套性檢驗(yàn)，以消除吸收池的誤差，提高測定的準(zhǔn)確度。

操作是：石英吸收池在220nm處裝蒸餾水;在350nm處裝質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（K2Cr2O7）=0.006000%重鉻酸鉀的0.001mol·L-1HClO4標(biāo)準(zhǔn)溶液;玻璃吸收池在600nm處裝蒸餾水;在400nm處裝質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（K2Cr2O7）=0.006000%重鉻酸鉀的0.001mol·L-1HClO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，以一個(gè)吸收池為參比池，調(diào)節(jié)透射比為100%，測量其他各吸收池的透射比，透射比的偏差小于0.5%的吸收池可配成一套。

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