化学计量中不确定度的具体问题研究

【摘要】由于化学计量中的不确定度会对测量计算的准确性产生影响，继而影响产品的质量。因此，为尽可能减少化学计量误差，使化学计量的应用效果得到最大限度的提升，本文通過阐述不确定度的概念及其计算方式，深入分析化学计量中不确定度的成因，并根据实际情况提出解决化学计量中不确定度问题的方法，以保证计量的准确性。

【关键词】化学计量；不确定度；产品质量

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.03.027

Study on the Specific Problems of Uncertainty in Chemical Measurement

YU Shizhen

（Tongren Inspection and Testing Institute，Tongren 554300，China）

Abstract：Due to the impact of uncertainty in chemical measurement on the accuracy of measurement calculation and product quality，it is necessary to minimize chemical measurement errors and maximize the application efficiency. This article will explain the concept and calculation method of uncertainty，analyze the causes of uncertainty in chemical measurement，and propose solutions to address uncertainty in chemical measurement based on actual situations to ensure measurement accuracy.

Key words：chemical measurement；uncertainty；product quality

化学计量是对化学反应具体量的计算。通常这些量直接与物理、化学等多个变量存在密切的关系，而针对其中关系的描述依据则是以化学变化中量与能量关系为主。基于化学计量能准确描述量与变量的多重关系，所以化学计量被广泛运用到科学研究、食品、医学以及化工等领域的检验控制工作中。虽然化学计量是一种能够保证产品质量的有效手段，但其本身容易受到各方因素影响而产生不确定度，以致影响最终的计量结果[1]。

因此，为了有效保证化学计量工作的质量，需要构建完善的、多维的化学计量监督与校准体系，以此来实现对不确定度的有效控制，保障化学计量的准确性。目前，研究化学计量中不确定度的具体问题具有重要现实意义，可以高效地完成不确定度控制目标，让化学计量更加标准。

1不确定度的计算与评估

不确定度的评估需要依据一套严密的方法及步骤流程。首先，不确定度评估人员需要对不确定的来源有清楚的认知，通过对不确定分量的分析，再经由相关的质量数据对不确定度进行一系列的验证及评估后，方可确认所获不确定度数据具有相当的可靠度[2]。除此之外，为尽可能确保所测值与精确值更为接近，在开展测量工作时还要积极做好以下几项工作：

1）明确被测量。在进行测量的过程中应明确所需测量的目标以及被测量与输入量的关系。

2）识别不确定度的来源，找出与不确定度来源相关的参数，再将这些参数逐一进行分析。

3）深入分析不确定度分量的量化，对可能存在的不确定度来源的相关不确定分量大小进行测量和估计[3]。

4）对不确定度的合成计算。通过对不确定度的一些量化分量进行综合分析可知其与多方因素有着极为密切的关联。因此，在合成计算不确定度时也要用标准偏差的形式来表示这些不同的分量。合成同样要严格按照相应的规则来进行。

2化学计量中不确定度成因

化学计量工作的开展需要一些高精度仪器设备的辅助。通常化学计量用于测量样品成分，所以需要在保障测量精准性和有效性的基础上对某些化学反应过程进行溯源和分析，这样才能对产品质量予以有效监测。随着科技的不断发展，公众对现代企业产品的质量要求也越来越高，这也意味着现代企业所生产的产品及相关产品的质量检测也要提高标准。对此，要想确保检测结果的准确，则与检测相关的化学计量标准应予以完善，这样才能对计量中产生的不确定度做到有效规避，降低对化学计量准确性的影响[4]。但是，通过对当前化学计量开展的实际情况进行分析发现，不确定度的问题极易产生。影响化学计量中不确定度的成因主要包括以下几项。

2.1标准物质使用与制备中产生的不确定度

化学计量需要使用适当的测量仪器。这些仪器须非常灵敏和准确。化学计量的不确定度与测量装置密切相关。根据相关研究，测量设备是不确定度产生的主要原因。如果设备本身不准确或在测量前未校准，则测量结果将不准确。以实验室使用的pH计为例，要想确保其计量的准确性，需在使用前按照相关标准完成pH计的校准工作，任何疏漏都可能导致结果出现不确定度，因此须高度谨慎。

基于标准物质中所包含的材料及物质具有均匀特性值的特点，可将其作为量值标准进行使用。在具体制备标准物质的过程中，需考虑到计算样品数值存在偏差的情况，一旦出现偏差必然会有不确定度产生，影响后续的计量过程[5]。

2.2仪器设备产生的不确定度

开展化学计量工作涉及诸多理化分析测试仪器的使用，如果使用仪器前未做好相应的检定及校准工作，则会对化学计量结果产生影响，导致化学计量不确定度产生，所以仪器设备也是造成化学计量中产生不确定度的一个主要原因。

在对计量器具校准管理时，所有采购的化学计量器具均要按照相关行业法规和要求送专业机构进行校准。例如，在以pH计测量溶液pH值的实验中，需要用到的仪器设备分别包含实验室pH计、温度计、溶液配制玻璃量器等。而针对上述实验器具，任何一个器具未在使用前做好校准工作，都可能对测量结果产生影响，导致化学计量的不确定度产生[6]。

经过长时间的使用后，仪器的精准度会受到影响。仪器保存不合理或是检验不及时也可能会影响到仪器的精准度。因此，在每次使用仪器前都要做好仪器的检验及校准，避免仪器设备因精准度缺失而导致不确定度产生。例如在化学计量实验中普遍使用的电子式pH计，在每次使用前都应按规范使用流程做好校准工作，待精准度确定后再投入使用，以此最大限度规避不确定度的产生[7]。然而，个别实验室的计量管理人员未重视该环节，通常未校准仪器设备便开始化学计量实验，由此产生了不确定度，对最终的计量结果的准确性带来了影响。

2.3实验人员操作产生的不确定度

在化学测量工作的开展过程中，当实验操作人员出现操作不恰当或者是不合理的情况时，也会导致不确定度产生，继而影响到整个化学计量结果。以实验室应用pH计测量实验为例，操作人员在进行实验时，若稍有不慎使探头与烧杯壁相接触，便会导致最终读数出现误差，往往因为这些问题，使化学计量中出现了不确定度，严重降低整个实验的有效性。再比如，在溶解氧测定仪的检定过程中，由于工作人员未能对测量的时间予以合理控制，又或者在布置测点时存在误差，也会直接影响测量的结果，导致化学计量产生不确定度。

3化学计量中不确定度问题的解决措施

通常化学计量会受到多种因素的影响，所以很容易出现不确定度的问题。为最大限度降低化学计量中不确定度出现的概率，需要采取多元化的解决策略。

3.1合理选择标准物质，保证计量值的准确性

为了保证计量值的可靠性和准确性，需要合理选择标准物质或选择正确的制备方法。通常在制备的过程中应该严格遵循分析测量可靠性的原则，统筹考虑标准物质的供应量、可获得性和相关费用等几个综合性的因素。具体需做好以下几个方面：

1）针对预期分析，需对不确定度的水平予以明确。在化学计量过程中，避免不确定度产生有较大难度，因此可以为不确定度设置一个合理的范围值，将不确定水平控制在该范围内，确保该不确定度产生的影响可以忽略不计。通过对不确定度的合理控制，使其不影响计量结果整体的精准度，这是提升化学计量水平的有效方式。2）关于检定物质的选择。操作人员必须严格按照标准进行选择，在选择后还须做好物质的校准工作，以此确保应用测量的量值水平在预期范围之内。3）操作人员必须确保所选标准物质拥有与被测样品相同的成分含量，同时还要全面关注标准物质的形态，保证所选标准物质具有能够适应实验计划的数量及稳定性。4）对于标准物质与被测样品，所用仪器与方法也要趋同，避免因系统误差而对最终结果产生影响。5）无论标准物质或是被测物质，两者均应严格按照相关标准进行储存，后续使用时要保证在物质的有效期之内。6）在选择标准物质的过程中，应该统筹考虑化学与物理的适用性、供应状况和成本等综合性因素，并分析结果的不确定度，这样便能够保证标准物质的选择尽量倾向较大不确定度，从而有效节省分析成本。

3.2完善化学计量体制，提高计量人员素质

通常化学计量直接关系到产品检验结果的准确性，因此，要想确保化学计量工作的顺利推进，须构建完善且科学的化学计量体制，这也是提高化学计量检测精准度的重要途径。化学计量体制所囊括的具体内容包括：首先要对计量操作的内容予以规范，尤其是对操作人员及仪器设备的管理；其次要对实验的基本操作流程及人员操作予以统筹规范，这样能够保障化学计量数据检测的精准性；最后要将计量数据完整地保存下来，最大限度保障数据的准确性。

完成化学计量体制的构建后，还要鼓励计量人员不断充实化学计量知识，努力提高计量人员自身素质，有效增强化学计量操作的规范意识。在此过程中，相关化学计量人员进行的操作均应依据化学计量检验规范，并严格按照化学计量的规定来进行标准物质数据验证，保证化学计量检验结论的有效性。此外，计量人员还须牢记质量检测规定，不断完善精度需求和仪器设备等方面的知识，以此保证化学计量的科学性与合理性。

3.3强化仪器设备的校准，提高仪器设备测量的准确性

基于上文所述，导致化学计量出现不确定的一项原因便是仪器设备未能提前校准，可能对最终所测数据的准确性产生严重影响。对此，在化学计量工作的开展过程中，必须严格按照国家相关规定做好仪器设备的提前校准及检验工作。尤其是对部分有着较高使用频率的仪器设备而言，更是需要定期对其进行检查与维护，这样才能保证儀器设备的精准度，最大限度规避化学计量不确定度的产生。

3.4强化量器的管理和使用，提高量器读数的准确性

在开展化学计量检验的过程中，常常会使用到玻璃量器，所以需要加强对玻璃量器的管理，严格按照相关的标准使用玻璃量器。其中，检验企业应该定期做好玻璃量器检查工作，发现量器出现质量问题时应及时进行更换处理。另外，玻璃量器的刻度定制的确定过程也可能导致不确定度的产生，因此还需对影响刻度精准度的诸多因素加以统筹考量，根据量器的物质特性采取适宜的应对方案，保证化学计量的科学性与合理性。

4结论

随着化学计量在检验工作中的运用愈发广泛，对产品质量控制的影响更深远，我们必须积极构建完善的化学计量体制及规范化检验体系，规避化学计量过程的不确定度产生；为保证测量结果的精准性，不能仅凭一次测量所得作为测量结果，要根据多次测量结果予以综合考量；检验人员本身的综合素质与能力会对检验结果产生直接影响，因此，还需不断提高从人员的专业能力与职业素质。

【参考文献】

[1]王雨婷.化学计量中不确定度具体问题及改进策略研究[J].电子质量，2021（11）：7-10.

[2]王倩倩，周燕萍，刘运传，等.热重分析仪检定/校准过程中的测量不确定度评定[J].理化检验（物理分册），2020，56（2）：25-27.

[3]周淼.化学计量中不确定度的具体问题研究[J].化工管理，2018（9）：104-105.

[4]潘素娟，周俊波，全灿.化学计量不确定度评定研究进展[J].化学通报，2014，77（12）：1165-1170.

[5]李云巧.化学计量知识讲座化学计量的主要内容[J].中国计量，2011（9）：90-92.

[6]邢德林.测量不确定度及其在化学计量中的应用实例[J].化学分析计量，2000（2）：8-12.

[7]张玉龙，毛如增.化学计量测试中不确定度评价的实例介绍[J].化学计量，1997（1）：45-46+51.

【作者简介】

余世珍，女，1985年出生，助理工程师，研究方向为化学计量。

（编辑：李加鹏）