2.10　标准物质和溶液的配制方法

在国民经济的许多部门及科学研究工作中都离不开分析测试工作。为保证测定结果准确可靠，并具有公认的可比性，必须使用标准物质标定溶液浓度、校准仪器和评价分析方法。因此，标准物质是测定物质组成、结构和其他有关特性量值过程中不可缺少的一种标准器具。目前我国已有一千多种标准物质，例如分析化学中标定溶液浓度的基准试剂，冶金、机械部门研制并得到广泛应用的矿物、纯金属、合金、钢铁等标准试样。

2.10.1　标准物质

（1）标准物质的性质

1986年，我国国家计量局接受了由国际标准化组织提出的并为国际计量局所确认的标准物质的定义。标准物质是指已确定其一种或几种特性，用于校准测量器具、评价测量方法或确定材料特性量值的物质。

标准物质是由国家最高计量行政部门颁布的一种计量标准，起到统一全国量值的作用。它具有材料均匀、性质稳定、批量生产、准确定性等特性，并有标准物质证书（其中标明特性量值的标准值及定值的准确度等内容）。

（2）标准物质的分级

我国的标准物质分为一级和二级两个级别。一级标准物质采用绝对测量法定值，定值的准确度具有国内最高水平。它主要用于研究和评价标准方法。二级标准物质的定值用于高精确度测量仪器的校准。二级标准物质采用准确可靠的方法或直接与一级标准物质比较的方法定值，定值的标准度一般要高于现场（即实际工作）测量准确度的3～10倍。二级标准物质主要用于研究和评价现场分析方法及现场标准溶液的定值，是现场实验室的质量保证，二级标准物质又称为工作标准物质，它的产品批量较大，通常分析实验时所用的标准试样都是二级标准物质。

（3）化学试剂中的标准物质

目前，我国的化学试剂中只有滴定分析基准试剂和pH基准试剂属于标准物质，其产品只有十几种，我国规定第一基准试剂（一级标准物质）的主体含量为99.98％～100.02％。工作基准试剂（二级标准物质）的主体含量为99.95％～100.05％。工作基准试剂是滴定分析实验中常用的计量标准，可使被标定溶液的不准确度在±0.2％以内。

一级pH基准试剂（一级标准物质）的pH的总不确定度为±0.005。pH基准试剂（二级标准物质）的pH的总不确定度为±0.01，用该试剂按规定方法配制的溶液称为pH标准缓冲溶液，它主要用于酸度计的校准。

基准试剂仅是种类繁多的标准物质中很小的一部分。分析化学实验室中还经常使用非试剂类的标准物质，例如纯金属、合金、矿物、纯气体或混合气体、药物、标准溶液等。

2.10.2　标准溶液的配制方法

标准溶液是已确定其主体物质浓度或其他特性量值的溶液。在化学实验中，标准溶液常用mol·L-1 表示其浓度。溶液的配制方法主要分直接法和标定法两种。

（1）直接法

准确称取一定质量的基准物质，溶解后定量转移到容量瓶中，定容、摇匀即成为准确浓度的标准溶液。例如，需配制500mL浓度为0.01000mol·L-1 K2Cr2O7溶液时，应在分析天平上准确称取1.4709g基准物质K2Cr2O7，加少量水使之溶解，定量转入500mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。

较稀的标准溶液可由较浓的标准溶液稀释而成。例如，光度分析中需用1.79×10-3 mol·L-1 铁标准溶液。计算得知须准确称取10mg纯金属铁，但在一般分析天平上无法准确称量，因其量太小、称量误差大。因此常常采用先配制储备标准溶液，然后再稀释至所要求的标准溶液浓度的方法。可在分析天平上准确称取1.0000g高纯（99.99％）金属铁，然后在小烧杯中加入约30mL浓盐酸使之溶解，定量转入1L容量瓶中，用1mol·L-1 盐酸稀释至刻度。此标准溶液含铁1.79×10-2 mol·L-1 。移取此标准溶液10.00mL于100mL容量瓶中，用1mol·L-1 盐酸稀释至刻度，摇匀，此标准溶液含铁1.79×10-3 mol·L-1 。由储备液配制成操作溶液时，原则上只稀释1次，必要时可稀释2次。稀释次数太多累积误差太大，影响分析结果的准确度。

（2）标定法

适用于直接法配制标准溶液的物质必须是基准物质，因此大多数物质的标准溶液不宜用直接法。不能直接配制成准确浓度的标准溶液，可先配制成近似所需浓度的溶液，再用基准物质或已知准确浓度的标准溶液标定其准确浓度。如由原装的固体酸碱配制溶液时，一般只要求准确到1～2位有效数字，故可用量筒量取液体或在台秤上称取固体试剂，加入的溶剂用量筒或量杯量取即可。但是在标定溶液的整个过程中，一切操作要求严格、准确。称量基准物质要求使用分析天平，称准至小数点后四位有效数字。所要标定溶液的体积，如要参加浓度计算的均要用容量瓶、移液管、滴定管准确操作。

2.10.3　一般溶液的配制及保存方法

如果实验对溶液浓度的准确性要求不高，一般利用台秤、量筒、刻度校正过的烧杯等低准确度的仪器配制就能满足需要。

（1）直接水溶法

对于易溶于水而不发生水解的固体试剂（如NaOH、NaCl、KNO3等），在配制溶液时，可用台秤称取一定量的固体于烧杯中，加入少量蒸馏水，搅拌溶解后稀释至所需体积，再转入试剂瓶中。

（2）介质水溶法

对于易水解的固体试剂（如SbCl3、FeCl3等），可称取一定量的固体，加入适量的一定浓度的酸（或碱）使其溶解，再用蒸馏水稀释，摇匀后转入试剂瓶。

对于在水中溶解度较小的固体试剂，需先选用合适的溶剂溶解，然后稀释，摇匀转入试剂瓶。例如，在配制I2的溶液时，可先将固体I2用KI水溶液溶解。

（3）稀释法

对于液态试剂（如HCl、HAc、H2SO4等）配制溶液时，先用量筒量取所需量的浓溶液，然后用适量的蒸馏水稀释。需特别注意的是，在配制H2SO4溶液时，应在不断搅拌下将浓H2SO4缓慢地倒入盛水的容器中，切不可将水倒入浓H2SO4中。

一些容易发生氧化还原反应或见光易分解的溶液，要防止在保存期间失效。例如，Fe2+ 溶液中应放入一些铁屑；AgNO3、KI等溶液应保存在棕色瓶中；容易发生化学腐蚀的溶液应存放在合适的容器中。

近年来，国内外文献资料中采用1:1（即1+1）、1:2（即1+2）等体积比表示浓度。例如，1:1H2SO4溶液，即量取1份体积原装浓H2SO4，与1份体积的水混合均匀。又如1:3HCl，即量取1份体积原装浓盐酸与3份体积的水混匀。

配制及保存溶液时可遵循下列原则。

①经常并大量使用的溶液，可先配制浓度约大10倍的储备液，使用时取储备液稀释10倍即可。

②易侵蚀或腐蚀玻璃的溶液，不能盛放在玻璃瓶内，如含氟的盐类（如NaF、NH4F、NH4HF2）、苛性碱等应保存在聚乙烯塑料瓶中。

③易挥发、易分解的试剂及溶液，如I2、KMnO4、H2O2、AgNO3、H2C2O4、Na2S2O3、TiCl3、氨水、Br2水、CCl4、CHCl3、丙酮、乙醚、乙醇等溶液及有机溶剂等均应存放在棕色瓶中，密封好放在阴凉处，避免光照。

④配制溶液时，要合理选择试剂的级别，不允许超规格使用试剂，以免造成浪费。

⑤配好的溶液盛放在试剂瓶中，应贴好标签，注明溶液的浓度、名称以及配制日期。