樣品成分的真值在哪
- 發佈時間:2015-07-31 07:38:06 來源:中國品質報 責任編輯:羅伯特
技術前沿
本報訊(記者史玉成)當人們拿到一個樣品時,如何獲得樣品的準確化學組成,是大家經常需要面對和關注的問題。中國計量科學研究院化學所易洪和美國紐約大學的研究人員發現,樣品成分的真值存在於樣品分子的均勻分佈之中,並且提出了“物質的量測量中心定律”。他們還進一步指出,在微觀水準上,阿伏加德羅定律不成立。相關成果日前發表于《美國分析化學雜誌》。
據易洪介紹,他們調查了樣品成分的真值在化學測量過程中是如何變化的,發現樣品成分的真值存在於樣品分子的均勻分佈之中,提出了“物質的量測量中心定律”。該定律表明:樣品分子布居的均勻性代表分析中樣品成分的測量準確度。研究人員從均勻樣品的任何均勻子樣品其組成相同這一公理出發,結合構想的樣品均勻化思想實驗,對物質的量測量中心定律給出了數學證明。他們還認為,在物質的成分測量中,操縱和控制樣品分子是確保實現樣品成分真值的必要條件。
測定物質的組成是化學研究的主要課題之一,化學成分測量的核心目標是確定樣品的真值。世界上,每天人們都要做各種物質成分的測量。例如,醫療中化學成分測量、食物中營養成分和添加物成分測量以及環境污染物成分測量等。測量結果的真實準確是人們關注的中心問題。如果把同一個樣品,送給國際上10個先進國家的權威實驗室進行化學成分測量就可能有10個不同的測量值,這就産生了測量結果的不一致性問題。如果測量結果在允許的誤差範圍之內,人們一般並不會去追究測量結果的不一致性。這是因為人們的測量技術能力和認知水準或測量目標往往不能或不是去實現對樣品成分真值的追求。通常的做法是,將這10個測量結果的某種平均值作為樣品成分的公認參考值,把它當成“被測量”的值,但這不是樣品成分的真值,因此,化學測量結果的溯源性和哲學基礎受到質疑。
在實際測量中,人們往往強調測量結果的不確定度和溯源性,而忽視了對實現“被測量”真值的理論探討。事實上,當人們測量一個由大量原子分子組成的樣品成分時,如何實現被測樣品成分的真值是一個沒有解決的科學問題。易洪課題組的研究可以説解決了這樣一個問題。審稿人對該文章的評價是:“作者成功地提出了物質的量測量中心定律。通過確證數值模型,文章以結果的真實性和可靠性使讀者信服。在進行這項研究中,作者做出了值得稱道的工作。”
物質的量是國際單位制中7個基本量之一,摩爾是物質的量的單位。一摩爾物質所包含的實物粒子數被稱為阿伏加德羅常數。此前,易洪課題組在準確測量阿伏加德羅常數實驗研究中發現了自然豐度單晶矽摩爾品質的測量方法存在系統誤差,它導致自然豐度單晶矽摩爾品質偏小1.0×10-6,並提出了準確測量摩爾品質的新判據和物質的量測量均勻性原理。物質的量測量中心定律的發現為準確測量物質的組成提供了理論基礎。
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