影响常用玻璃量器校准结果准确性的因素及技术建议

王爱萍，刘霞，姚旭霞，刘新，龚维

（中国兵器集团工业集团第五三研究所，济南 250031）

影响常用玻璃量器校准结果准确性的因素及技术建议

王爱萍，刘霞，姚旭霞，刘新，龚维

（中国兵器集团工业集团第五三研究所，济南 250031）

玻璃量器是化学分析实验中使用非常普遍的计量器具，它主要包括滴定管、容量瓶、分度吸量管、单标线吸量管、量筒、量杯等6种。玻璃量器的量值是否准确可靠，将直接影响化学标准溶液、标准物质的量值以及化学分析测试结果的准确性。因此必须对常用玻璃量器实施校准，以保证容量量值的准确可靠。

玻璃量器的校准方法有衡量法和容量比较法两种。衡量法通常用于标准玻璃量器、常用玻璃量器（A级）、微量量器和其它高准确度量器的容量检定。容量比较法是通过介质采用标准量器的容量与被检量器的容量进行直接比对的方法，其计量准确度低于衡量法。笔者主要分析总结了采用“衡量法”进行常用玻璃量器的校准，影响其结果准确性的因素及技术建议。

1 玻璃量器的清洁程度

在玻璃量器的校准中，量器内壁的清洁度是获得准确结果的前提条件。对于容量瓶，内壁的不清洁会产生畸形弯液面或平坦的弯液面，直接影响弯液面的正确观察与调定，易导致测量结果偏低。另外，内壁的不清洁还会造成弯液面形状的不稳定，即在同一分度线上，几次调定的弯液面形状不相同，影响液面的观察与调定。

对于吸量管和滴定管，内壁不洁会导致“挂水”使排出的水量减少，如果内壁沾附有油类物质，则液膜不能正常形成，使管内的残留量减少，排出的水量增加。因此吸量管和滴定管内壁不清洁，造成测量结果的误差可能为正，也可能为负。为了减小量器内壁不清洁对容量校准的影响，校准之前最好用重铬酸钾–浓硫酸洗液浸泡清洗量器，用纯水清洗洁净，保证内壁不挂水，使其清洁度达到校准要求。

2 弯液面最低点的观察方法

2.1 液面的观察和调定

液面的观察和调定直接影响测量结果，是产生测量误差的重要因素。

我国与国际标准一致，均采用弯液面最低点作为凹液面调定和读数的标志。调定液面时，应使弯液面最低点与分度线上边缘的水平面相切，视线应与分度线上边缘在同一水平面上。

容量瓶和吸量管的分度线均是围线，观察者的视线应使量器的前后两部分围线的上边缘相重合，即视线应与围线上边缘处于同一水平面上，使弯液面最低点与围线上边缘相切。

由于操作者的个人习惯，调定液面时，视线可能高于或低于真实的分度线位置。液面调定后其最低点偏离分度线水平面的距离为h，则h即为视线偏离水平面所引起的视差。一般操作者在调定液面时能将液面调定误差h控制在0.2 mm左右，熟练的操作者能够控制在0.1 mm左右。设视线偏离水平面引起的测量误差为ΔV，它与量器的直径D成正比，可根据圆柱体积公式求得测量误差ΔV：

虽然具围线的量器有助于调节视线的水平，避免视线不水平所造成的视差，但调节视线使围线前后部分的上边缘相重合时，其重合程度由于操作者眼睛的分辨能力，也会产生液位视差，约为位移距离的二分之一。一般操作人员的眼睛分辨力可达到0.1 mm左右，若观察围线时前后部分上边缘偏离约0.1 mm，所产生的液面视差约为0.05 mm。当量器内径大于5 mm时，视线不水平所引起的视差较大，则产生的测量误差会较大。

2.2 使用遮光带正确观察液面

水的弯液面由于光的折射和反射作用有3层，第1层（上层）和第3层（底层）在光线照射下色泽较浅，第2层（中间层）色泽稍深且呈阴影带。弯液面底层轮廓的最低点才是真正的弯液面最低点，其上层和中层阴影带只是光线折射和反射的结果。

如果操作人员按各自的习惯，以弯液面的中间层或底层轮廓的最低点进行读数和调定液面，对于通过上下两个液面读数的量器(如滴定管)，由于系统误差，可能造成的影响不大；而对于仅以一个液面读数的量器(如容量瓶)则会产生较大的测量误差。因此观察液面时应以白色为背景，并在弯液面以下不大于1 mm处，放置一条黑色纸带或用一小段切开的黑色橡皮管箍在量器管壁上，以便遮去杂光。黑色纸带应紧靠量器管壁放置，此时液面底层呈现黑色，且轮廓分明清晰可辨，从而提高了液面观察与调定的准确性。

经实验100 mL容量瓶是否使用遮光带正确观察液面，测量结果相差约0.03 mL。不加遮光带测量结果易偏低。

3 量器温度与水温的影响

3.1 量器温度、水温、室温三者差异的影响

一般空量器的温度取决于室温，盛水量器的器壁温度除了与室温有关外，主要取决于水温。当环境温度较高或较低时，非中央空调控制的实验室需使用空调进行较大幅度的降温或升温来控制温度，此时可能存在室温、量器温度和水温三者温度的不一致将会造成较大的测量误差。若水温与量器的实际温度相差Δt，玻璃体膨胀系数为β，则由此带来的容量误差为：

若Δt为1℃，则10 mL量器引入的容量误差为2.5×10–4mL；100 mL量器引入的容量误差可能为2.5×10–3mL。

储水瓶与空调安放的相对位置至关重要。因为空调室内整个空间的温场分布情况复杂，其温度梯度往往很大，易造成室内不同高度、不同位置上的室温不均衡。如果储水瓶的位置摆放不合理，使水源与量器处于不同的温度，二者存在较大的温差，也会造成较大的测量误差，此种情况复杂，较难量化。

用衡量法对量器进行容量校准时，实验室应具有稳定的环境条件，室温、水温必须满足规程要求，至少提前4 h将被检量器放入工作室确保室温、水温和量器温度基本一致；另外，合理安排纯水、天平、量器与恒温装置送风口的相对位置，以减小环境条件对校准的影响。

3.2 水温测量误差对容量测量的影响

测量过程中，测量的水温并不是贮水瓶内的水温，而是量器内的水温，准确地说是在调定或读取液面时量器内的水温。由于工作室温度的变化会导致水温的变化，若不及时准确地测量也会造成误差。

4 空气密度的影响

对于一般工作量器的容量测量，空气密度通常取平均值1.20 kg／m3。当准确度要求较高，如检定标准玻璃量器，或在某些地区空气密度偏离平均空气密度较大时，需对空气密度进行测量。若实际空气密度与表中的约定值不一致，将对被测量器的量值造成误差。

空气密度与实验室温度、气压、湿度有关，室温、气压或湿度的变化都会引起空气密度的变化，从而给测量结果带来误差。该误差的大小根据下式计算：

式中：ρB——砝码密度，取8.00 g/cm3；

ρA——实验室内的空气密度，g/cm3；

ρw——t℃时纯水的密度，g/cm3；

β——被检玻璃量器的膨胀系数，℃–1；

t——检定时纯水的温度，℃。

称量结果的误差取决于空气密度的变化量。一般恒温室空气密度的变化量最大不超过±2.5%，空气密度的变化引起k(t)值的差值为3.0×10–5cm3／g。

5 操作过程的影响因素

5.1 水液蒸发的影响

水液蒸发对测量结果也会产生一定的影响。测量过程中为减小水液蒸发的影响，容量检定中必须对称量杯（瓶）加盖，并尽量缩短称量时间，否则将造成测量结果偏低。

吸量管和滴定管在排液时液流表面与空气接触，也会有一定的蒸发损失。如果水流呈分散状或水流冲入称量杯使液面溅起大量的小水珠时，会加速水液的蒸发。因此校准吸量管和滴定管时，建议使用100 mL的具塞三角瓶作称量瓶。

量出式量器中水的质量是通过称量杯（瓶）称量的。在空杯和盛水时的两次称量中，称量杯是否衡重将直接影响到表观质量。校准过程中，擦干后的湿称量杯，由于吸附了空气中的水分，其表面会逐渐变得湿润。经过一定时间后称量杯表面的水分与空气中的水分达到平衡，称量杯才能达到衡重。因此对于高精度的测量和小容积测量，此误差因素不可忽视，建议对刚擦干的称量杯放置3 min以上再使用。

5.2 容量瓶的校准

注水方式不合理也会造成容量瓶测量结果的误差。注水时勿用漏斗，采用漏斗易产生气泡。注水过程要特别注意降低水流速度，尽量沿容量瓶刻度线以下内壁缓缓流入，过急的水流易产生气泡，造成测量结果偏低。

操作者的大拇指和食指应握在具塞瓶口处，手不可直接接触瓶体的注水部位，以免人为造成量器温度、水温的变化，导致测量结果偏低。

5.3 吸量管的校准

量出式量器，水的流出时间、量器的垂直状态和流液口的状态，都会直接影响量出体积的准确性。

吸量管属于量出式量器，其排液时间的长短影响量器内残留液体量，造成测量结果的差异。吸液时，不要使液面高于标线太高，否则吸量管非计量部分沾附过多的液体，在调定液面和排液时流下来，造成测量结果偏高。

调定液面或排液时，吸量管均应垂直放置，其流液口与称量杯（瓶）内壁相接触，称量杯（瓶）须倾斜30度，两者不能相互移动。为保证水完全流出，当液面下降到流液口，吸量管从接收容器上移开以前，可等待约3 s，保证测量结果的准确性。另外，不能在吸量管悬空时调定液面或排液，以免造成测量误差。

5.4 滴定管的校准

滴定管校准时，水的流出时间、滴定管的垂直状态和流液口的状态都会直接影响其量值的准确性。

具塞滴定管的塞、无塞滴定管的下部流液嘴，均应配套使用，不同号的不能使用。使用具塞滴定管，转动活塞时不要向外拉，以免活塞芯移位造成漏水，也不要用力向里扣，以免使活塞芯对套压迫太紧而转动不灵活。使用无塞滴定管时，手捏住流液口使之垂直不摆动，并在玻璃珠部位往一旁捏皮管，使水液从玻璃珠旁缝隙处完全流出。

调零前，须检查滴定管流液口有无气泡。调定零位时，不要使液面超出标线过高，否则非计量部分沾附过多的液体，在调定液面和排液时流下来，造成测量结果偏高。滴定管排液时，流液口不得与杯壁及液面相接触，并且称量杯要防止水液溅出和蒸发损失。防止具塞滴定管的流液口因油脂涂抹过多，堵塞活塞孔和流液口，延长排液时间造成测量结果的差异。

为了使滴定管（乳白背蓝线衬背的滴定管除外）弯液面清晰可辨，可于弯液面下不大于1 mm处，紧靠滴定管上衬遮光带观察。若分度线不是围线，可使用辅助围线方法，使视线与弯液面最低点处在同一水平面上，从而提高液面观察与调定的准确性。

6 结语

常用玻璃量器校准结果的准确性受多种因素影响，在实际操作过程中，由于实验室测量器具和操作人员不同，往往容易忽视对某些影响因素的研究和评价，造成校准结果的不准确和不统一。笔者探讨了玻璃量器的清洁程度、弯液面的观察方法、量器温度与水温、空气密度、操作过程等对校准结果的影响程度并给出了合理的技术建议，对实施常用玻璃量器校准、保障校准结果的准确和统一具有重要的意义。

［1］GB／T 12810–1991 实验室玻璃量器的容量校准和使用方法［S］.

［2］JJG 196–2006 常用玻璃量器［S］.

2014年美国分析仪器市场预计达73亿

通过收集美国市场仪器仪表设备的数据信息，Market Research.com公布了一份新的市场报告——“美国分析仪器市场预测报告”。

2011年，美国分析仪器市场规模预计将达到66亿美元。而据以上发展态势，美国分析仪器市场预计到2014年可达到73亿美元。其中，这一市场的增长在很大程度上依赖于几个行业，如化工、食品饮料、石油天然气、电力事业、医药等，由于这些行业的大多部门运行良好，且资本支出多是有效的，而这些行业的质量监控将促进分析仪器整体市场的发展。此外，政府为了确保社会安全而进行的仪器采购仍然位于所有行业的前列。金属加工在线将从检测、测量仪器在金属加工行业的发展趋势做更多的分析预测。

当前美国分析仪器市场中的主流产品包括气体分析仪器、液体分析仪器、最终控制元件、电子流量计和控制系统，2011年这些仪器加在一起可能占市场总量的70%左右。另外，政府在环境安全、食品安全、化工厂、药物生产方面的相关法规措施，将成为这些细分仪器市场的主要驱动力。

O657.12

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1008-6145(2012)01-0088-03

联系人：王爱萍； E-mail:53wangap@sina.com

2011- 11- 08

10.3969/j.issn.1008-6145.2012.01.028