化学测量仪器精密度在实验中的重要作用

卢君 周兴

湖南省计量检测研究院 湖南长沙 410014

众所周知，“实践是检验真理的唯一标准。”对于化学来说，实验是检验理论和验证其完整性和可行性的最佳方法。化学实验中最重要的是在一系列的操作后记录实验数据，最后总结整理实验数据。实验数据的准确性在实验结论中起着至关重要的作用，所以测量仪器的精密度就是非常重要的一个环节。

1 化学实验的主要内容和意义

1.1 化学实验的主要内容

学校里化学实验课程的教学内容可分为初中教学实验、大学教学实验、科研小组实验。其中，初中、高中的教学实验大多比较简单，主要是为化学学习奠定基础；高校的教学实验主要培养学生的自我探究能力和实践能力，涉及面广。但大多是浅层的，实验难度不高，实验指导和教学演示主要是老师在进行。实验后，学生基本可以完成实验任务；科研小组的实验任务不仅涵盖了比其他类型的化学实验更广泛的知识，但对实验者的动手能力以及思考和探索的能力也有严格的要求，此外还有用于实验的高深度化学实验，对于文字的总结归纳的要求也很严格。在尽量减少主观误差的同时，必须保证仪器的精密度能够赶上实验的要求。因此，在化学实验中，实验难度越大，对实验仪器的要求越高。这就要求我们更加重视实验仪器的精密度，提高实验技术的水平。

1.2 化学实验教学在化学教育中的重要性

随着物质生活条件的改善和民族思想文化素质的提高，我国越来越重视高素质的素质人才的培养。化学教育的发展仍然是我国当前发展的一个重要方向。

教育有利于培养学生的创新能力，创新精神已被我国大力发扬，通过化学实验培养学生的探索兴趣，培养实验者的实践能力和实验兴趣，有利于提高他们的整体思想素质。实验教育不仅可以培养学生的自学能力，而且可以将所学的东西应用到实际工作和学习中。在化学实验过程中，提出问题、分析问题、解决问题的每一个阶段，都是对实验知识整体把握的考察，有利于学生全面掌握知识。

2 化学测试仪器的几个特性

2.1 化学测量仪器的分类

化学分析和测试仪器根据测量对象分为化学成分分析仪器、理化特性测量仪器和结构特性测试仪器；根据仪器原理可分为光学分析仪、色谱分析仪、电化学分析仪、物理分析仪等。此外，根据仪器的复杂性和价值还可分为常规分析仪器和大型分析仪器。

2.2 化学分析仪器种类多，原理不同

由于不同的物质具有不同的性质，所经需要使用各种不同的仪器进行化学测量。例如，对于分量的测量，不同的元素往往由不同原理的仪器测量，即使相同的元素在不同的矩阵中使用时其得到的结果也常常不同，甚至相同的元素由于检测的内容限制不同、灵敏度等限制，有时也需要不同的仪器。对于物理化学性质的测量，用于不同物理化学量的仪器的测量原理和结构有很大的不同。例如，测量仪器对于诸如湿度、酸度、电导率、透射率、粘度、折射率等物理和化学量没有共同之处。比色计、酸度计、电导计等仪器的结构和使用非常简单。一般学生可以在短时间内学会操作。但是，诸如色谱仪、质谱仪、扫描电子显微镜和核磁共振光谱仪等大型仪器的结构和操作都比较复杂，需要更高的操作要求和专业培训。从另一个角度看，化学分析和测试仪器一般是光学、力学、电力、计算机、化学等学科的紧密结合，与其他测量仪器相比，涉及广泛的专业，操作者必须拥有更广泛的知识。

2.3 大多数化学测量仪器都是比较测量仪器

大多数的物理测量仪器都是根据测量的特点设计的。这些指标表明了计量单位及测量值，如温度计，压力表和电压表，可以直接从指标数据中读取。大多数化学测量仪器都是一般的比较测量仪器，其指示值只是一个信号，而不是测量值。只有对已知值进行校准，并建立已知值与指示值信号之间的函数关系，才能将信号指示转换为测量值[1]。例如：分光光度计、色谱仪、极谱仪等。

2.4 大多数化学测量仪器都是固定的，而且难以移动

与其他测量仪器相比，化学测量仪器还有另一个显著的特点：由于体积大、结构复杂、对环境的要求比较严格。正常都是要求在实验室内使用，并且固定在室内，所以不允许随意改变工作场所，即使更换了工作场所，也应该重新安装、调试和验证。

3 核查及校准化学测量仪器精密度的必要性

化学实验正常是以下三个步骤：第一取样、第二样品处理、第三仪器测量实验。必须采用正确的方法来控制可追溯性。为了实现取样过程的可追溯性，样品必须具有代表性，样品必须具有要测量的整批样品的性质；必须明确原始样品之间的关系，样品消化是否完整，是否没有损失和污染，处理过程是否有任何变化等问题。应注意确保仪器测量阶段的可追溯性：正确操作仪器，满足要求的环境条件。仪器的正确操作意味着操作人员精通技术和技能的操作，以确保仪器的操作符合说明书中规定的操作程序；在购买仪器时，环境条件一般得到保证。化学测量仪器的可追溯性取决于仪器本身在用户充分考虑上述因素并采取相应措施后的性能。在测量之前，有必要检查所使用的仪器是否符合要求，并确保其不确定性在允许的限度内。若要知道仪器的性能是否符合要求，必须对仪器进行校准。

4 化学实验过程中的几个主要问题及解决方法

4.1 学生对于化学实验的目的尚不清楚

应试教育对我国的教育模式影响深远，导致我国实验教育和创新教育发展方向的偏差、实践课程目的的模糊和课程存在意义的模糊。实验的目的对学生来说意义不大，探究的目的也不明确。教师应该引导学生注意对实验目的的理解和探究，不要做完整个实验还不知道做实验的目的是什么。

4.2 实验仪器的精确度不够，导致数据不正确

实验仪器的精密度对实验结果有重要影响。化学测量仪器的精密度主要用于记录实验数据和修正化学实验中的实验误差，如果实验仪器的精密度不够的话，在操作过程中，数据偏差、数据误差、结论和理论偏差等数据难以记录，严重阻碍实验的继续进行，导致学生的理论理解错误。存在诸多弊端，不仅使教学成果失效，而且导致学生对教材内容和实验结果产生怀疑，不利于教育教学的顺利进行。针对这一现象，我们提出了以下解决办法：第一，确保先进的实验室，即确保实验室设备的高水平和高质量，以满足当前的教育标准和教学要求；第二，为了保证实验仪器的完整性和完整性，实验仪器是实验成功的关键。确保实验仪器的完整性可以为化学实验的顺利进行创造可能性；实验仪器的精确度越高，实验结果就越可靠，这可以促进实验室实验的快速和良好的进展，并为实验结果的可行性提供了保证。化学测量仪器在化学实验过程中是不可缺少的，精密度越高，实验越顺利。我们应该改进实验室的测量仪器[2]。

5 结语

化学实验对操作步骤的可行性和实验结果的准确性有严格的要求。化学实验本身就是一个“环连”的操作过程，一旦出现台阶误差，就会得出实验结果和真实值有一个很大的偏差。因此，在探索化学实验的过程中，控制仪器的精密度对实验结果的真实可靠性有很大的影响。随着对实验效率和标准要求的不断提高，化学测量仪器的精密度在实验中发挥着越来越重要的作用。我们需要越来越多的关注和探索。实验结果的真实性被提高到最高水平。