【原创】[第三届原创参赛]氢氧化钠标准溶液浓度不确定度评定

abcdefghijkl123

2010/12/31

私聊

实验室管理/LIMS

氢氧化钠标准溶液浓度不确定度评定

1．氢氧化钠标准溶液的配制与标定

1.1 方法氢氧化钠标液按照GB/T601-2002规定进行配制与标定

1.2 主要仪器、试剂及实验环境

分析天平:FA2104型,最大允许误差为±0.2mg

滴定管:标称容量为50mL,分度值为0.1 mL, A级,容量允许误差为±0.05 mL

邻苯二甲酸氢钾:工作基准试剂,纯度为99.95%～100.05%,天津市化学试剂研究所生产

氢氧化钠:分析纯;

酚酞指示液:10g/L

实验用水:去除CO2的蒸馏水,临用时现制

实验温度环境:25℃

1.3 配制与标定

(1) 配制:移取饱和的氢氧化钠5.4 mL,用水稀释至1000 mL,摇匀。

(2) 标定:将邻苯二甲酸氢钾置于电烘箱中,于105℃～110℃干燥至恒重后称取约0.6g置于锥形瓶中,用50mL去除CO2的蒸馏水溶解,加2滴酚酞指示液,用氢氧化钠标液滴定至溶液呈粉红色并保持30s不褪色为止。同时做空白试验。记录邻苯二甲酸氢钾的质量，标定过程和空白试验消耗氢氧化钠标液的体积，计算氢氧化钠标液的浓度。

1.4 数学模型

氢氧化钠标准溶液的浓度按式(1)计算

C= (1)

式中: C—氢氧化钠标准溶液的浓度; moL/L

m—邻苯二甲酸氢钾的质量; g

P—邻苯二甲酸氢钾的纯度;

M—邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量 g/ moL

V₁—标定过程中消耗氢氧化钠标准溶液的体积, mL

V₂—空白试验消耗氢氧化钠标准溶液的体积, mL

2. 测定数据

两人八平行测定数据见表1

表1 氢氧化钠标准溶液浓度标定数据

项目	m(g)	V₁ (mL)	V₂ (mL)	C(moL/L)
***	0.6024 0.6027 0.6118 0.6029	26.73 26.74 27.14 26.74	0.01 0.01 0.01 0.01	0.11048 0.11041 0.11050 0.11053
***	0.6035 0.5930 0.5973 0.6075	26.77 26.31 26.50 26.95	0.01 0.01 0.01 0.01	0.11051 0.11049 0.11049 0.11050
平均值	0.6026	26.74	0.01	0.1105
标准偏差(S)	3.52×10^-5

注: 标定温度为25℃,温度校正值为-0.03 mL,滴定管校正值为+0.01 mL,空白试验V₂ =0.01 mL

3. 不确定度的评定

3.1 A类相对标准不确定度分量μ_{A, rel( )},即重复标定(两人八平行) 氢氧化钠标准溶液所引入的不确定度μ_{A, rel( )}

μ_{A, rel( )}= (2)

3.2 B类相对标准不确定度分量μ_{B, rel( )}

根据式(1), 氢氧化钠标准溶液浓度平均值的B类相对标准不确定度分量按式(3)合成

μ_{B, rel( )}=

—邻苯二甲酸氢钾质量的相对标准不确定度分量

—邻苯二甲酸氢钾纯度的相对标准不确定度分量

—邻苯二甲酸氢钾摩尔质量的相对标准不确定度分量

—标定实际消耗的氢氧化钠标液体积的相对标准不确定度分量

—氢氧化钠标液浓度数值修约的相对标准不确定度分量

3.2.1 邻苯二甲酸氢钾质量的相对标准不确定度分量

实验时使用分析天平以差减法称得邻苯二甲酸氢钾的质量,每个质量数值由两次称量值相减得到,故邻苯二甲酸氢钾的质量的相对标准不确定度分量按式(4)计算

= (式4)

式中: a_m—分析天平的最大允许误差,

k—包含因子,

由检定知: a_m=±0.2mg,按均匀分布, k = ,由表1知,m=0.6026g,将a_m, k, m各数据代入(式4)计算得: =2.7×10^-4

3.2.2 邻苯二甲酸氢钾纯度的相对标准不确定度分量

邻苯二甲酸氢钾纯度的相对标准不确定度分量按式(5)计算

= (5)

式中:a_p—邻苯二甲酸氢钾纯度的扩展不确定度

根据试剂供应商提供的资料, a_p =±0.05%,按均匀分布考虑, k = ,因邻苯二甲酸氢钾为工作基准试剂,P取100%,将以上数据代入式(5)计算=2.9×10^-4

3.2.3 邻苯二甲酸氢钾摩尔质量的相对标准不确定度分量

邻苯二甲酸氢钾摩尔质量的相对标准不确定度分量按式(6)计算

(6)

式中： —邻苯二甲酸氢钾分子中各元素的相对原子质量引入的相对标准不确定度分量，g/moL

—邻苯二甲酸氢钾摩尔质量数值修约误差引入的相对标准不确定度分量，g/ moL

—邻苯二甲酸氢钾分子中某元素的原子个数

—邻苯二甲酸氢钾分子中某元素相对原子质量引入的相对标准不确定度分量，g/moL

—邻苯二甲酸氢钾摩尔质量数值修约误差区间的半宽度，g/moL

由文献查得各元素的相对原子质量及其扩展不确定度，按均匀分布考虑，k = ，代入（6）式得

3.2.4 氢氧化钠标准溶液实际消耗体积的相对标准不确定度分量

(1) 滴定管校正引入的标准不确定度分量为

= (mL)

(2) 温度变化引入的标准不确定度分量

室温的变化为(25±5)℃,液体的体积变化明显大于滴定管的体积变化,因此考虑前者,V₁=26.74 mL,V₂=0.01 mL,水的体积膨胀系数为2.1×10^-4/℃,按B类评定,考虑以均匀分布, k = ，则温度变化引入的标准不确定度分量为 (mL)

(mL)

将与及与的标准不确定度分量量合成得:

(mL)

(mL)

(mL)

3.2.5 氢氧化钠标液浓度数值修约的标准不确定度分量

氢氧化钠标液浓度数值修约的标准不确定度分量按式(7)计算

(7)

式中: —两人八平行实验测定的氢氧化钠标液浓度平均值修约误差区间的半宽度, moL/L

计算结果要求保留4位有效数字,故取5位小数,即 =0.00005 moL/L,按均匀分布, k = ，代入式(7)得: =2.6×10-4

将 , , , , 的计算结果代入式（3）得，氢氧化钠标液浓度平均值的B类相对不确定度分量为 moL/L

3.3合成标准不确定度 :

氢氧化钠标液浓度平均值的合成标准不确定度按式(8)合成:

moL/L

3.4扩展不确定度

氢氧化钠标液浓度平均值的扩展不确定度按式(9)计算:

= (9)

置信概率p=95%,按正态分布考虑,k = 2,计算得 =4×10^-4 moL/L

4.结果与与讨论

置信概率p=95%,取取包含因子k = 2,0.1 moL/L氢氧化钠标液浓度平均值的扩展不确定度 moL/L,相对扩展不确定度 .氢氧化钠标液浓度平均值的标定结果为 =(0.1105±0.0004)moL/L。