2.10　標準物質和溶液的配制方法

在國民經濟的許多部門及科學研究工作中都離不開分析測試工作。為保證測定結果準確可靠，并具有公認的可比性，必須使用標準物質標定溶液濃度、校準儀器和評價分析方法。因此，標準物質是測定物質組成、結構和其他有關特性量值過程中不可缺少的一種標準器具。目前我國已有一千多種標準物質，例如分析化學中標定溶液濃度的基準試劑，冶金、機械部門研制并得到廣泛應用的礦物、純金屬、合金、鋼鐵等標準試樣。

2.10.1　標準物質

（1）標準物質的性質

1986年，我國國家計量局接受了由國際標準化組織提出的并為國際計量局所確認的標準物質的定義。標準物質是指已確定其一種或幾種特性，用于校準測量器具、評價測量方法或確定材料特性量值的物質。

標準物質是由國家最高計量行政部門頒布的一種計量標準，起到統一全國量值的作用。它具有材料均勻、性質穩定、批量生產、準確定性等特性，并有標準物質證書（其中標明特性量值的標準值及定值的準確度等內容）。

（2）標準物質的分級

我國的標準物質分為一級和二級兩個級別。一級標準物質采用絕對測量法定值，定值的準確度具有國內最高水平。它主要用于研究和評價標準方法。二級標準物質的定值用于高精確度測量儀器的校準。二級標準物質采用準確可靠的方法或直接與一級標準物質比較的方法定值，定值的標準度一般要高于現場（即實際工作）測量準確度的3～10倍。二級標準物質主要用于研究和評價現場分析方法及現場標準溶液的定值，是現場實驗室的質量保證，二級標準物質又稱為工作標準物質，它的產品批量較大，通常分析實驗時所用的標準試樣都是二級標準物質。

（3）化學試劑中的標準物質

目前，我國的化學試劑中只有滴定分析基準試劑和pH基準試劑屬于標準物質，其產品只有十幾種，我國規定第一基準試劑（一級標準物質）的主體含量為99.98％～100.02％。工作基準試劑（二級標準物質）的主體含量為99.95％～100.05％。工作基準試劑是滴定分析實驗中常用的計量標準，可使被標定溶液的不準確度在±0.2％以內。

一級pH基準試劑（一級標準物質）的pH的總不確定度為±0.005。pH基準試劑（二級標準物質）的pH的總不確定度為±0.01，用該試劑按規定方法配制的溶液稱為pH標準緩沖溶液，它主要用于酸度計的校準。

基準試劑僅是種類繁多的標準物質中很小的一部分。分析化學實驗室中還經常使用非試劑類的標準物質，例如純金屬、合金、礦物、純氣體或混合氣體、藥物、標準溶液等。

2.10.2　標準溶液的配制方法

標準溶液是已確定其主體物質濃度或其他特性量值的溶液。在化學實驗中，標準溶液常用mol·L-1 表示其濃度。溶液的配制方法主要分直接法和標定法兩種。

（1）直接法

準確稱取一定質量的基準物質，溶解后定量轉移到容量瓶中，定容、搖勻即成為準確濃度的標準溶液。例如，需配制500mL濃度為0.01000mol·L-1 K2Cr2O7溶液時，應在分析天平上準確稱取1.4709g基準物質K2Cr2O7，加少量水使之溶解，定量轉入500mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻。

較稀的標準溶液可由較濃的標準溶液稀釋而成。例如，光度分析中需用1.79×10-3 mol·L-1 鐵標準溶液。計算得知須準確稱取10mg純金屬鐵，但在一般分析天平上無法準確稱量，因其量太小、稱量誤差大。因此常常采用先配制儲備標準溶液，然后再稀釋至所要求的標準溶液濃度的方法。可在分析天平上準確稱取1.0000g高純（99.99％）金屬鐵，然后在小燒杯中加入約30mL濃鹽酸使之溶解，定量轉入1L容量瓶中，用1mol·L-1 鹽酸稀釋至刻度。此標準溶液含鐵1.79×10-2 mol·L-1 。移取此標準溶液10.00mL于100mL容量瓶中，用1mol·L-1 鹽酸稀釋至刻度，搖勻，此標準溶液含鐵1.79×10-3 mol·L-1 。由儲備液配制成操作溶液時，原則上只稀釋1次，必要時可稀釋2次。稀釋次數太多累積誤差太大，影響分析結果的準確度。

（2）標定法

適用于直接法配制標準溶液的物質必須是基準物質，因此大多數物質的標準溶液不宜用直接法。不能直接配制成準確濃度的標準溶液，可先配制成近似所需濃度的溶液，再用基準物質或已知準確濃度的標準溶液標定其準確濃度。如由原裝的固體酸堿配制溶液時，一般只要求準確到1～2位有效數字，故可用量筒量取液體或在臺秤上稱取固體試劑，加入的溶劑用量筒或量杯量取即可。但是在標定溶液的整個過程中，一切操作要求嚴格、準確。稱量基準物質要求使用分析天平，稱準至小數點后四位有效數字。所要標定溶液的體積，如要參加濃度計算的均要用容量瓶、移液管、滴定管準確操作。

2.10.3　一般溶液的配制及保存方法

如果實驗對溶液濃度的準確性要求不高，一般利用臺秤、量筒、刻度校正過的燒杯等低準確度的儀器配制就能滿足需要。

（1）直接水溶法

對于易溶于水而不發生水解的固體試劑（如NaOH、NaCl、KNO3等），在配制溶液時，可用臺秤稱取一定量的固體于燒杯中，加入少量蒸餾水，攪拌溶解后稀釋至所需體積，再轉入試劑瓶中。

（2）介質水溶法

對于易水解的固體試劑（如SbCl3、FeCl3等），可稱取一定量的固體，加入適量的一定濃度的酸（或堿）使其溶解，再用蒸餾水稀釋，搖勻后轉入試劑瓶。

對于在水中溶解度較小的固體試劑，需先選用合適的溶劑溶解，然后稀釋，搖勻轉入試劑瓶。例如，在配制I2的溶液時，可先將固體I2用KI水溶液溶解。

（3）稀釋法

對于液態試劑（如HCl、HAc、H2SO4等）配制溶液時，先用量筒量取所需量的濃溶液，然后用適量的蒸餾水稀釋。需特別注意的是，在配制H2SO4溶液時，應在不斷攪拌下將濃H2SO4緩慢地倒入盛水的容器中，切不可將水倒入濃H2SO4中。

一些容易發生氧化還原反應或見光易分解的溶液，要防止在保存期間失效。例如，Fe2+ 溶液中應放入一些鐵屑；AgNO3、KI等溶液應保存在棕色瓶中；容易發生化學腐蝕的溶液應存放在合適的容器中。

近年來，國內外文獻資料中采用1:1（即1+1）、1:2（即1+2）等體積比表示濃度。例如，1:1H2SO4溶液，即量取1份體積原裝濃H2SO4，與1份體積的水混合均勻。又如1:3HCl，即量取1份體積原裝濃鹽酸與3份體積的水混勻。

配制及保存溶液時可遵循下列原則。

①經常并大量使用的溶液，可先配制濃度約大10倍的儲備液，使用時取儲備液稀釋10倍即可。

②易侵蝕或腐蝕玻璃的溶液，不能盛放在玻璃瓶內，如含氟的鹽類（如NaF、NH4F、NH4HF2）、苛性堿等應保存在聚乙烯塑料瓶中。

③易揮發、易分解的試劑及溶液，如I2、KMnO4、H2O2、AgNO3、H2C2O4、Na2S2O3、TiCl3、氨水、Br2水、CCl4、CHCl3、丙酮、乙醚、乙醇等溶液及有機溶劑等均應存放在棕色瓶中，密封好放在陰涼處，避免光照。

④配制溶液時，要合理選擇試劑的級別，不允許超規格使用試劑，以免造成浪費。

⑤配好的溶液盛放在試劑瓶中，應貼好標簽，注明溶液的濃度、名稱以及配制日期。