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样品成分的真值在哪里

  • 发布时间:2015-07-31 07:38:06  来源:中国质量报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

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  本报讯(记者史玉成)当人们拿到一个样品时,如何获得样品的准确化学组成,是大家经常需要面对和关注的问题。中国计量科学研究院化学所易洪和美国纽约大学的研究人员发现,样品成分的真值存在于样品分子的均匀分布之中,并且提出了“物质的量测量中心定律”。他们还进一步指出,在微观水平上,阿伏加德罗定律不成立。相关成果日前发表于《美国分析化学杂志》。

  据易洪介绍,他们调查了样品成分的真值在化学测量过程中是如何变化的,发现样品成分的真值存在于样品分子的均匀分布之中,提出了“物质的量测量中心定律”。该定律表明:样品分子布居的均匀性代表分析中样品成分的测量准确度。研究人员从均匀样品的任何均匀子样品其组成相同这一公理出发,结合构想的样品均匀化思想实验,对物质的量测量中心定律给出了数学证明。他们还认为,在物质的成分测量中,操纵和控制样品分子是确保实现样品成分真值的必要条件。

  测定物质的组成是化学研究的主要课题之一,化学成分测量的核心目标是确定样品的真值。世界上,每天人们都要做各种物质成分的测量。例如,医疗中化学成分测量、食物中营养成分和添加物成分测量以及环境污染物成分测量等。测量结果的真实准确是人们关注的中心问题。如果把同一个样品,送给国际上10个先进国家的权威实验室进行化学成分测量就可能有10个不同的测量值,这就产生了测量结果的不一致性问题。如果测量结果在允许的误差范围之内,人们一般并不会去追究测量结果的不一致性。这是因为人们的测量技术能力和认知水平或测量目标往往不能或不是去实现对样品成分真值的追求。通常的做法是,将这10个测量结果的某种平均值作为样品成分的公认参考值,把它当成“被测量”的值,但这不是样品成分的真值,因此,化学测量结果的溯源性和哲学基础受到质疑。

  在实际测量中,人们往往强调测量结果的不确定度和溯源性,而忽视了对实现“被测量”真值的理论探讨。事实上,当人们测量一个由大量原子分子组成的样品成分时,如何实现被测样品成分的真值是一个没有解决的科学问题。易洪课题组的研究可以说解决了这样一个问题。审稿人对该文章的评价是:“作者成功地提出了物质的量测量中心定律。通过确证数值模型,文章以结果的真实性和可靠性使读者信服。在进行这项研究中,作者做出了值得称道的工作。”

  物质的量是国际单位制中7个基本量之一,摩尔是物质的量的单位。一摩尔物质所包含的实物粒子数被称为阿伏加德罗常数。此前,易洪课题组在准确测量阿伏加德罗常数实验研究中发现了自然丰度单晶硅摩尔质量的测量方法存在系统误差,它导致自然丰度单晶硅摩尔质量偏小1.0×10-6,并提出了准确测量摩尔质量的新判据和物质的量测量均匀性原理。物质的量测量中心定律的发现为准确测量物质的组成提供了理论基础。

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