计量学和标准物质对化学计量溯源性的作用

　　1引言

　　科学、技术和贸易的发展会促进计量的种类和数量迅速增加。为了能降低成本，形成有效的生产工艺，并且实现公平贸易所需的条件，以及为了使实验室的认证能被国际所公认和采纳，在实际工作中还需要进行一些可靠的、可溯源的并可比较的测量工作。许多按照在米制范例下引入的国际单位制进行的物理计量已可以满足这种要求。在有关项目中这样的计量工作明显地依赖于在被测特性量与“标准”中的同一个特性量之间的比较。化学计量工作一般是不通过与相当的化学标准的比较来进行的。化学计量也不是依照物质的量的SI单位即摩尔来广泛进行的。笔者试图探索一种将牢固的计量基础引入化学计量工作的可能性，并将专门论述标准物质在化学计量中向SI溯源方面的作用。

　　2物质的贡的计贡

　　绝大多数的化学家都认为多数化学计量问题都可以用物质的量的计量来表示。尽管可以得到最小不确定度的质量或长度(体积)的计量，一般不需要详细了解已经确定了特性的那一种物料。但物质的量的计量却要求了解被测实体的准确成分，干扰的杂质以及物料的成分、质量和体积等因素。

　　在许多化学计量过程中工作人员既不知道也不想知道基体的准确成分。例如，一家冶金公司要接收一批以质量单位千克计的矿石货物。在发货方和收货方的实验室中都要对一些有代表性的样品的品质进行计量，这里所指的品质就是每单位质量的矿石中指定金属元素或者化合物的物质的量。而对样品中所有的成分都进行物质的量的计量是一个非常繁琐复杂的过程，而且这样做也没有必要。同样，在食品实验室中也可以用每升(每立方分米)多少毫克来测量桔子汁中的物质(如铅)的量。SI单位制的魅力就在于一种相关性，即可以用基本单位和导出单位相结合的形式表示所有的被测量值。

　　因此，尽管历史上化学家们大多使用质量/质量，质量/体积或普通的百分比形式来表示分析的结果，但他们也可以用指定物质的量/质量(mol/kg)或指定物质的量/体积的形式来表示计量结果。在纯物质和气体的情况下可以使用mol/mol的形式。另外，虽然没有推荐过，但百分比、千分之几或百万分之几的表示形式也是可以的。在SI单位制中，我们不赞成将一些无量纲数值作为计量结果的做法。任何计量的定量结果都应该表示为某一个数加上与计量的数值有关的、适当的单位这样一种形式。

　　2.1在数值计t方面正在进行的协调工作

　　勿庸置疑，化学计量被广艳地应用于科学研究、技术、工程、农业、制定规章制度等方面，对于许多全球性的计量工作(如城市和高空大气中臭氧的水平)来说，长期稳定地保持一定测试点是十分必要的。即使在实际需要、并可实现的复现性必须优于在相对于“真值”的计量中可获得的最佳不确定度时，所有等同的计量工作也都应该相互进行协调。然而与真值的关系如何，这要有待于进行最终的试验，以考察某项计量工作的质量究竟如何。现在一种能被广泛地接受的观点就是，即使与真值的关系难以被确认时，各个实验室的化学家们也仍然能够通过使用标准物质来使这些计量工作进行相互间的比较。这种理论的正确性将在后面进行讨论。