在印染分析化验过程中,一切测量结果都不可避免地具有不确定度.高锰酸钾标准溶液是一种常用化学定量参比物质,其标定值的准确性直接影响常规分析质量.笔者以《印染分析化验手册》第一篇第九章第三节标准溶液的制备及标定为依据配制并标定高锰酸钾溶液,依据JJFl059—1999《测定不确定度评定与表示》分析其测量不确定度.简述由标定过程中得到的不确定度. 1 实验部分
1.1主要计量仪器与试剂
电子分析天平;棕色酸式滴定管:50 mL A级. 1.2测定方法
准确称量105~110℃干燥至恒重的基准草酸钠(99.95%~100.05%)约0.2 g左右,电子分析天平(精度为0.1 mg),置于锥形瓶中,加入100 mL硫酸溶液(8:92)中使之溶解,用高锰酸钾标准液滴定,近终点时加热至65℃,继续滴定至溶液呈粉红色保持30 S为终点,同时作空白试验.计算公式:c=m/[(V1一V2)x0.067 00],式中:c为高锰酸钾标准滴定溶液的浓度(mol/L);m为基准无水草酸钠的质量(g);V1为高锰酸钾标准滴定溶液用量(mL);V2为空白试验中高锰酸钾标准滴定溶液用量(mL);0.067 00为与1.00 mL高锰酸钾标准溶液[c(1/5 KMn04)=1.000 mol/L]相当于以克表示的无水草酸钠的质量.
1.3 高锰酸钾标准滴定溶液的标定结果 表1 高锰酸钾标准滴定溶液的标定结果
为获得标准溶液重复测量的不确定度分量,对同一标准溶液进行10次独立标定.测定数据见表1
2测量不确定度来源
从检测过程和数学模型分析,标定高锰酸钾标准溶液的不确定度主要来源,由五个方面所引起的:(1)测量的重复性;(2)基准无水草酸钠的纯度;(3)测量使用的电子分析天平及量具;(4)增加反应速度需要的酸度和近终点的温度;(5)其他相关常数. 3不确定度分量的评定和计算
3.1重复性测定引入的相对标准不确定度Urel(A)
利用表1中的测量结果,采用A类方法评定,与重复性有关的合成标准不确定度均包含在其中.重复测量的平均值计算式:
单次测量的标准差按贝塞尔公式计算c(x)为:
C的标准差S(
)为:
由测量重复性引起的相对标准不确定度为:Urel=0.000 065 6/0.099 56=0.066%. 3.2基准草酸钠的纯度引入的相对标准不确定度Urel(c)
基准草酸钠的纯度为1.000 0±0.000 5,视为矩形分布
.
3.3 天平称量所引入的相对标准不确定度Urel(m)
干燥器与天平称量仓内均放置同质硅胶,视为相同湿度,称量时无吸潮.电子天平检定证书标出线性为±0.1mg,可视为矩形分布,不确定度为量采用减量法,故称量的标准不确定度为:
;因为称
;则由称量引入的相对标
准不确定度Urel(m)为:0.085 mg/0.201 9 g=0.042%. 3.4标定体积的相对不确定度Urel(y)
3.4.1滴定管的校准:滴定使用50 mL棕色酸式滴定管(A级),按照检定规程,其最大允许误差为±0.05 mL,相对允许误差为±0.1%,按照矩形分布,则滴定体积的相对标准不确定度Urel(m)为:
.
3.4.2环境温度:实验环境在空调条件下,室温近似20℃.温度在20℃左右,标准溶液的温度补正值非常小,对实验结果影响可忽略不计,所以在不确定度分析中不把这一温度影响引起的不确定度列入考虑范围.
3.4.3滴定终点的判断:终点时的误差±0.05 mL(1滴的体积),两点分布,现由终点分布判断引入的标准不确定度为0.05 mL,相对标准不确定度为0.05 mL/30.31 mL=0.165%.标定体积的影响引入相对标准不确定度Urel(y)为:
3.5增加反应速度需要的酸度及温度
增加反应速度需要的酸度及近终点的温度引起的标准不确定度很小,可以忽略. 3.6其他常数
基准无水草酸钠摩尔质量引起的标准不确定度很小,可以忽略. 4合成标准不确定度Urel(C)
测量重复性、基准无水草酸钠的纯度、天平称量、标定体积等的不确定度相互独立,故将上述数据合成得到的高锰酸钾的相对合成标准不确定度Urel(c)为:
.
5扩展不确定度产M(c)
实验测得高锰酸钾标准溶液的浓度为0.099 56 mol/L,则测量结果的合成标准不确定度u(c)=0.099 56mol/LxO.194%=0.000 19 mol/L.若取包含因子K=2,得测量结果的扩展不确定度U=2u(c)=O.000 38 mol/L. 6测量结果的表示
本次实验中,高锰酸钾标准滴定溶液的浓度可表示为:[(0.099 56±0.000 38)mol/L,K=2]. 7结论
通过对标定高锰酸钾标准滴定溶液的不确定度进行评定,表明高锰酸钾标准滴定溶液的不确定度最主要来源是高锰酸钾标准滴定溶液消耗的体积产生的不确定度.其次是标定重复性所产生的不确定.
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