鄰二氮雜菲分光光度法測定鋁合金中鐵量的不確定度評估

摘 要：對鄰二氮雜菲分光光度法測定鋁合金中鐵量中不確定度的產生原因進行分析，并對一個鋁合金樣中鐵含量測定結果的不確定度進行評估。

關鍵詞：鋁合金 鐵 不確定度 不確定度評估

中圖分類號：TH74 文獻標識碼：A 文章編號：1674-198X(2011)12(a)-0000-00

測量不確定度是表征合理的賦予被測量之值的分散性，是與測量結果相聯系的參數。本文對鄰二氮雜菲分光光度法測定鋁合金中鐵量的不確定度建立了評估步驟。這不但為鋁合金中鐵含量測定結果提供了比較的依據，而且通過對不確定度來源的分析，可以找到影響測定結果正確性的主要原因，并加以改進。

1 測量過程、數學模型及不確定度來源

1.1 測量過程及主要儀器

1.1.1 測量過程 按GB/T 20975.4-2008《鋁及鋁合金化學分析方法 第4部分：鐵含量的測定 鄰二氮雜菲分光光度法》進行測定，其主要過程為：試料以鹽酸溶解，用鹽酸羥胺還原鐵，控制試液pH 3.5～pH4.5，二價鐵離子與鄰二氮雜菲顯色，測定其吸光度。

1.1.2 主要儀器 GR-200電子分析天平（日本AND）：最小分度值0.0001g；UV-2550型紫外-可見分光光度計（日本島津）：2mm比色皿，波長510nm。

1.2數學模型

測定結果數學模型：

式中：—鐵的質量分數，%；

m1—從工作曲線上查得的鐵量，mg；

m0—試樣的質量，0.5000g；

V1—移取試液的體積，50mL；

V0—試液總體積，250mL。

1.3 不確定度來源

測量重復性標準不確定度分量μ1；天平示值誤差引起的不確定度分量μ2；250mL容量瓶體積引起的標準不確定度分量μ3；50mL移液管體積誤差引起的標準不確定度分量μ4；分光光度法測定過程引起的標準不確定度分量μ5。其中吸光度引起的標準不確定度μ5.1包括：分光光度計示值誤差引起的不確定度μ5.1.1；工作曲線線性回歸方程引起的不確定度μ5.1.2；標準系列溶液中鐵量引起的不確定度μ5.1.3。

2 不確定度的評估

2.1 A類不確定度的評估

為獲得重復性測量的不確定度，從同一樣品中獨立稱取試樣10次，分別進行測量，測量平均值： %；標準偏差：0.00281%， 則標準不確定度0.000889%

2.2 B類不確定度的評估

2.2.1 u2的計算 由天平準確度引起的不確定度：由檢定證書得天平的最大允許差為：0.5mg，按矩形分布得：= 0.289×10-3 g。

又該分量的靈敏系數為： 則

2.2.2 u3的計算 根據JJG 196-2006《常用玻璃量器》給出250 mL B級單標線容量瓶的容量誤差為:±0.30 mL，按矩形分布，其體積的標準不確定度為0.173 mL

由于使用溫度與校準溫度的不同引起的不確定度：容量量器的容積相對誤差（體積膨脹系數）為2.1×10-4/℃，假定與校準的溫度相差不超過±10℃，按矩形分布，則±10℃引起的體積的標準不確定度為0.303 ml

根據以上兩個方面：

又該項的靈敏度系數為 則

2.2.3 u4的計算 根據JJG196-2006《常用玻璃量器》給出50mL B級單標線吸管的容量誤差為:±0.10mL ;與u3的計算方法相同，可以得到：u4=0.0837mL

又該項的靈敏系數為: 則

2.2.4 u5的計算

吸光度引起的不確定度μ5.1包括：

（1）分光光度計示值誤差引起的不確定度μ5.1.1

分光光度計示值分辨率為δx=0.001，按均勻分布：μ5.1.1.1=0.29δx=0.29×0.001=2.9×10-4

根據檢定證書得到透射比示值誤差為- 0.38%：按均勻分布：μT=0.29δx=-1.1×10-3

吸光度（A）與透射比（T）的關系為：，原則上，當透射率（T）為70%-10%時，分光光度計的測量數據為最佳，則靈敏系數為：

則:

由于彼此獨立，則

（2）工作曲線線性回歸方程引起的不確定度μ5.1.2

測定標準系列溶液中各個溶液的吸光度，由最小二乘法可求得吸光度（A）和鐵量（m）之間的關系式A=a+bm。實驗的具體數據如表1

發色液中鐵含量

誤差方程殘差平方和為：

由 和 得到：ａ=0.0005，ｂ＝0.00403，代入誤差方程，可求得殘差，標準偏差:（其中ｎ-２＝3×4-2＝10）。又

注：式中 又

（3）標準系列溶液中鐵量引起的不確定度u5.1.3

因為A=a+bm，首先對其中m的不確定度u5.1.3.1進行評定：，測量所用標準物質引起的不確定度分量為，標準物質的濃度為1000μg/mL，擴展不確定度2μg/mL（k=2），

則 ==0.289×10-3

該分量的靈敏系數為： 則：

由天平準確性引起的不確定度：

又該分量的靈敏系數為： 則

由2.2.2可知，250mL容量瓶體積引起標準不確定度為0.349 mL，即。

該分量靈敏度系數為： 則

同樣，由2.2.3可知，50mL移液管體積引起標準不確定度為0.0837mL，即.

該項的靈敏系數為： 則

根據以上4個方面，可合成m的不確定度為：

因為A=a+bm，則 所以

由以上3個方面可取得求得吸光度引起的不確定度：

發色液中鐵量（m1）按m1=m=(A-a)/b進行計算，A的不確定度分量u5.1 ，

已求得靈敏系數為： 則

該項的靈敏系數為： 則

2.3合成標準不確定度

以上各項合成得：

2.4擴展不確定度評估

取包含因子 k=2，則擴展不確定度：U=k×uc=2×0.0293%=0.060%

2.5 不確定度報告

所測試樣的鐵含量可表示為： W(Fe)=(0.140±0.060)%，k=2

參考文獻

[1] JJF1059-1999，測量不確定度評定與表示.

[2] 魏吳.化學分析中不確定度的評估指南.北京:中國計量出版社，2002，12.