折叠 编辑本段 简介折叠 编辑本段 特点(1)标准物质的量值只与物质的性质有关,与物质的数量和形状无关; (2)标准物质种类多,仅化学成分量标准物质就数以千计,其量限范围跨越12个数量级; (3)标准物质实用性强,可在实际工作条件下应用,既可用于校准检定测量仪器,评价测量方法的准确度,也可用于测量过程的质量评价以及实验室的计量认证与测量仲裁等;(4)标准物质具有良好的复现性,可以批量制备并且在用完后再行复制。 折叠 编辑本段 标准按照"国际通用计量学基本术语"和"国际标准化组织指南30", 折叠 编辑本段 定义(1)标准物质(ReferenceMaterial,RM)具有一种或多种足够均匀和很好确定了的特性值.用以校准设备,评价测量方法或给材赋值的材料或物质. (2)有证标准物质(CertifiedReferenceMaterial，CRM)附有证书的标准物质,其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序确定,使之可溯源到准确复现的用于表示该特性值的计量单位,而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度.(3)基准标准物质(PrimaryReferenceMaterial,PRM)这是一个比较新的概念,国际计量委员会(CIPM)于1993年建立了物质量咨询委员会(CCQM),在1995年的物质量咨询委员会会议上提出了如下定义： 基准方法(PrimaryMethedofMeasurement,PMM)具有最高计量品质的测量方法,它的操作可以完全地被描述和理解,其不确定度可以用SI单位表述,测量结果不依赖被测量的测量标准. 基准标准物质:一种具有最高计量品质，用基准方法确定量值的标准物质.从上述定义可以看出,标准物质具有两个显著特点：(1)具有量值准确性;(2)用于计量目的.这就澄清了有关标准物质的某些模糊概念,把那些不是用来校准计量器具和计量方法,同时也没有量值准确度要求的"产品系列标准样品"(棉花、粮食、毛、麻等产品标准样品)与标准物质区别开来。 折叠 编辑本段 基本要求标准物质是以特性量值的稳定性、均匀性和准确性为其主要特征的。这三个特性也是标准物质的基本要求。 (1)稳定性是指标准物质在规定的时间和环境条件下，其特性量值保持在规定范围内的能力。影响稳定性的因素有:光、温度、湿度等物理因素;溶解、分解、化合等化学因素和细菌作用等生物因素。稳定性表现在:固体物质不风化、不分解、不氧化;液体物质不产生沉淀、发霉;气体和液体物质对容器内壁不腐蚀、不吸附等等。 (2)均匀性均匀性是物质的一种或几种特性具有相同组分或相同结构的状态。从理论上讲，如果物质各部分之间的特性量值没有差异的话，那么该物质就这一给定的特性而言是完全均匀的.然而，物质各部分之间特性量值是否存在差异，必须用实验方法才能确定。因此.所谓均匀性指的是物质各部分之间特性量值的差异不能用实验方法检测出来.这样，均匀性的实际概念就包括物质本身的特性和所用的计量方法的某些参数，例如计量方法的精密度(标准偏差)和试样的大小(实验取样量)等。在许多情况下，计量方法可能达到的精密度与取样量有关，因此，标准物质的均匀性是对给定的取样量而言.通常标准物质证书中都给出均匀性检验的最小取样量.影响均匀性的因素有:物质的物理性质(密度、粒度等)和物质成分的化学形态及结构状况。密度不同可能引起重力偏析(化学成分的不均匀现象称为偏析〕。一般地说，固体颗粒越细越容易出现重力偏析。此外，颗粒过细时，表面积增大.吸湿和污染的机会也增加. (3)准确性准确性是指标准物质具有准确计量的或严格定义的标准值(亦称保证值或鉴定值).当用计量方法确定标准谭时，标准值是被鉴定特性量之真值的最佳估计，标准值与真值的偏离不超过计量不确定度.在某些情况下，标准值不能用什量方法求得，而用商定一致的规定来指定.这种指定的标准值是一个约定真值.通常在标准物质证书中都同时给出标准值及其计量不确定度。当标准值是约定真值时，则还给出使用该标准物质作为“校准物”时的计量方法规范。 折叠 编辑本段 区别标准物质是国家标准的一部分，国际标准化组织对其所下的定义为：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。其应用是有严格的国家标准和国际标准规定的，每种标准物质都有相应的标准物质证书。 标准物质和化学试剂没有必然的联系。标准物质可以是高纯的化学试剂（但高纯试剂不一定就是标准物质，还要看是否符合标准物质的特征以及是否有相应的标准证书），也可以是按照一定的比例配制的混合物（例如pH标准溶液），甚至可以是一些天然样品按照一定的方法制备的具有复杂成分的标准样品（比如临床分析中的标准物质、工业上不同品质的样品）。化学试剂则一般都是高纯度的纯净物或含量和组成确定的简单混合物。但凡化学实验中用到的已知其成分的物质都可以称为化学试剂。 折叠 编辑本段 证书成为有证标准物质的一个重要前提就是在发放的每个标准物质单元中都随附一份证书。按照要求，证书必须包含以下三个方面的信息：·物质的描述；正确使用所必需的所有信息；建立置信度方面的信息。 有证标准物质的特性值应当可通过不间断的校准链溯源到相关SI基本单位、其他公认的有证标准物质或经很好确认的标准方法。在任何情况下，标准物质的研制机构或生产机构(者）都要在有证标准物质证书的有关溯源性说明中阐述取得其特性（量）值（及其不确定度）的原理和程序。 以下是国标标准化组织（IsO）标准物质委员会（REMCO）制定的指南31（2000年版)“标准物质-证书和标签”中要求在证书里提供的（如果适用的话）信息：认定机构的名称和地址；文件的标题；物质的名称；标准物质代码和批号；物质的描术；标准物质用途；正确使用标准物质的指导；有关安全方面的信息；均匀性水平；认定值及其不确定度；溯源性；来自独立实验室或方法的值；测量不确定度；认定日期；·稳定性信息；其他信息；法律方面的信息；认定人员的签名或姓名。 国家计量主管机构在相关技术法规中对有证标准物质证书与编写内容也提出了具体的要求。其中： 证书编写的一般要求 ①证书是认定机构（或生产单位）向用户提供用于介绍标准物质特性的技术文件。证书应概要地为用户提供必要的信息使用户能够对该标准物质有一个清晰的了解。 ②凡经国家计量行政部门批准发布的国家（有证）标准物质均应由认定机构编写证书，与标物一起提供给用户。 ③证书由封面、正文和附页组成，为确保证书真实、有效，必要时应采用防伪设计。 ④证书和标签的表述要求：文字表达应做到结构严谨、用词准确、简洁清晰，不产生歧义；所用术语、符号、代号等要统一，始终表达同一概念；按国家规定使用计量单位名称与符号、量的名称与符号、不确定度的名称与符号；公式、图表、表格、数据应准确无误。 折叠 编辑本段 证书内容（斜体为必需内容）：①封面；②概述；③材料来源和制备工艺； ④认定值和不确定受； ⑤均匀性和稳定性；⑥特性量值的测量方法；⑦溯源性描述；⑧正确使用说明；⑨运输和贮存；⑩安全警示；⑥附件。 折叠 编辑本段 证书封面①许可证标志、批准部门及标准物质编号：《标准物质制造计量器具许可证》标志，标明批准部门，批准部门的统一编号。②标准物质名称：给出中、英文名称，力求简练，能对物质的特性准确概括。③证书编号：应具有唯一性，“一瓶一号”。编号规则由认定机构负责制定。④认定日期和有效期限：当该批有证标准物质还有修订值时，最初定值日期和所有修订日期都应给出。⑤认定机构：认定机构是对证书提供信息的机构或组织，应使用机构全称，还应附有完整的通讯地址，联系电话和传真以及e—mail地址等。 折叠 编辑本段 计量作用在分析化学中，标准物质是溯源链的主要组成单元。因此，它们的计量学特征，特别是所提供特性量值的不确定度和在溯源层级中所处的位置，是分析测量质量保证关心的焦点问题。 标准物质所提供特性量值的不确定度必须已知且满足测量需求。因此，标准物质可以按不确定度等级（越小越好，但评定必须合理）和依据不确定度报告的可靠性和验证结果进行分级分类。 国际标准化组织（ISO）标准物质委员会编制的ISO导则33——“有证标准物质的使用”中提出的有证标准物质在计量学中的作用包括： 折叠 贮存和传递特性量值信息根据定义，一种标准物质具有一个或多个准确测量的特性量值。一种有证标准物质中的特性量值一旦被确定，在有效期内它们就被贮存在这种有证标准物质中。当这种有证标准物质从一地发送到另一地使用时，它所携带的量值也就得到了传递。在规定的不确定度范围内，有证标准物质的特性量值可以用作实验室间比对的标准值或用于量值传递目的。因此，有证标准物质帮助量值在时间和空间上的实现传递，类似于测量仪器和材料标度的传递。 折叠 保证测量溯源性实验室应该控制并且校准或检定一定数量的仪器以确保所开展的测量的溯源性。但在所有具体必要的环节中做到这一点是非常困难的。此项工作通过使用已建立了溯源性的有证标准物质可被大大地简化。标准物质（基体）要求必须尽可能地近似于被测的实际样品，以便对冲基体效应，以此来囊括测量时可能引起误差的所有问题。当然，使用者应当对标准物质和未知样品的测量采用相同的分析测量程序。因此，标准物质的作用与用于其他产业计量实验室的传递标准的作用相同，它允许在一个规定的不确定度范围内开展比较测量工作。有证标准物质也为确定分析测量或工艺测试测量的不确定度提供一种可行的方式。 折叠 复现国际单位SI基本单位的复现依赖于物质和材料。当今世界的主要测量都是在国际单位制框架下进行的。2013年为止，SI确认了7个基本单位。这些基本单位的定义涉及一些物质，如：铂一铱合金，用于制造公斤原器；铯-133，用于定义秒；水，用于定义开尔文等等。这些物质在基础计量学中的使用与标准物质在其他类型计量中的使用是相同的。 这些材料作为SI单位所依据的定义物质具有特殊状态。这种状态严格应用来定义特定单位，因为这种单位的复现也许还涉及其他物质/材料。这种情况当涉及摩尔和千克的复现时特别符合实际。在标准物质的帮助下复现SI导出单位。 分析化学与国际单位制相联系，纯化学物质，纯度的测量，或常称为物质的化学组成，是在分析化学范畴。除了sI对化学物质的依赖外，分析化学对SI的依赖也值得考察。2013年为止，大多数分析化学l丁作者在测量中采用SI单位（除cande-la以外的所有基本单位和许多导出单位）。但是，组份分析取决于另外一个概念，即纯化合物相对于参照的其他物质和材料的化学组成存在（采用化学反应定律和化学计量法有两层意思：一是SI单位的复现是依赖于标准物质，而成分分析又是使用sI单位；二是测量成分量时，以纯物质作为标准，被测物的成分量以此为参照）。 从一种或多种考虑作为基准测量标准的纯化合物出发，像物理测量一样来为分析化学构架测量溯源层级是可行的。这样测量标准的例子有： ①电子，其他化合物可通过电化学分析与其相联； ②碳-12，原则上其他化合物可通过质谱、Raoult’s定律测量或低密度气体体积测量等方法与其相联； ③高纯元素或化合物，其他化合物可通过电化学法、重量法、滴定法、光谱法等与其相联。 在上例中提及的其他化合物在许多情况下可以用作标准物质。许多物质可在基准和工作（分析）标准之间充当中间体的角色。如同应用于计量学其他分支一样，溯源性的概念也普遍应用于分析化学中。如果测量结果的溯源性在仪器、材料量度和所用标准物质等方面都能描述得很清楚的话，化学分析测量结果的质量将会大大提高。在大多数情况下，溯源性也取决于计算时使用的相对原子质量值（以前称“原子重量”，即原子量）；分析测量工作者应记录所用原子量的出处或来源。 折叠 编辑本段 约定标度如今，国际单位制并不能涵盖所有的工程特性量，有些工程特性量的单位需要特别约定。为了方便地实现实际测量，一般通过标准物质建立其约定标度，并在国际建议或者标准文件上说明给定的值。全球认可的用于复现约定标度固定点的标准物质在国际上具有广泛的一致性。这种约定标度的复现与传递主要依赖于复现标度固定点的标准物质和测量方法或测量过程的技术规范。在工程量的测量中，标准物质的作用不仅是复现约定的标度，而且还可以用于测量仪器校准或者用作实际样品测量时的工作标准。约定标度的实例很多，在此仅举几例说明标准物质的特殊作用。 ①浊度单位：在国际标准化组织制定的标准（ISO7027）中定义了浊度的单位。单位的复现依赖于。formazine标准溶液。该标准溶液的浊度是400FAU或FNU，通过稀释这一标准溶液获得一系列的标度固定点，以满足不同浊度样品的测定要求。如果所用仪器测量的是衰减光，所复现的则是formazine衰减浊度单位（FAU）；若测量的是漫射光，复现的则是formazine散射浊度单位（FNU）。 ②pH标度：由于单个离子的活度无法通过试验测量得到，pH值并非一个确切的物理量。为了使测得的pH值有意义，人们通常采用一种约定的pH标度。这种标度是由被赋予准确pH值的标准溶液所定义的。通过测定消除了液接电势的、由氢电极和银/氯化银电极组成的电池电动势，并按照约定的方法计算就可以得到pH值。 各国的国家标准规范规定了制备和赋予标准溶液pH值的方法。这些标准溶液验证过的值的不确定度在千分之几pH单位范围内。 ③辛烷值标度：辛烷值是燃料油的重要技术指标。美国材料试验协会（ASTM）用标准燃料油和标准测试方法定义与复现辛烷值的标度，得到了业内专业人士的认同，进而在全球范围内被采纳。按照以上标准测试方法的要求，在特定的实验条件下，比较燃料油与已知辛烷值的AsTM标准燃料油的混合物的发爆声，以此来确定燃料油的辛烷值。ASTM标准燃料油的辛烷值溯源到美国标准技术研究院（NIsT）的正庚烷有证标准物质（SRM 1815）和异辛烷有证标准物质（SRM 1816）。 ④煤的烧结力：煤的烧结力是硬煤分级的重要技术指标，Roga测试法已在世界范围内得到各国广泛地采用。Roga测试方法是基于一个有确定的物理性质和化学成分的无烟煤标准物质。用规定的测试设备与程序将被测样品与无烟煤标准物质混合、烧结，由烧结的剩余物来计算Roga指数，从而实现煤的烧结力的量度。国际实用温标和国际实用盐标也是类似的约定标度。 折叠 编辑本段 必备条件标准物质是以特性量值的均匀性、稳定性和准确性等特性为主要特征的。为获得这些基本特征，标准物质起码应满足以下基本条件的要求。 材质均匀 从理论上讲，如果物质的一部分（单元）的特性值与另一部分（单元）的特性值没有显著差异，则该物质的该特性是均匀的。但是，完全均匀的物质是不存在的，物质内部和单元之问或多或少会存在有不均匀性，在贮存过程中，也会发生层析、偏析、聚集等不均匀的倾向，因而，均匀是相对的，而不均匀是绝对的。如果物质的一部分(单元）的特性值与另一部分（单元）的特性值之间的差异不能被实验检测出来，或检测出来的差异很小且相对于测量准确度要求来说是可以忽略的，则该物质的该特性就可以视为“均匀”的。均匀性就是与“物质的一种或多种特性相关的具有相同结构或组成的状态”。由于标准物质的特殊功能和用途，因而对其均匀性具有很高的要求。然而，物质各部分之间特性量值是否存在差异，必须用实验方法才能确定。因此，所谓均匀性是指物质各部分之间特性量值的不能用实验方法“准确地”检测出来。 这样，均匀性的实际概念就包括物质本身的特性和所用的测量方法的精密度（标准偏差）和样品的大小（实验取样量)等。在许多情况下，测量方法可能达到的精密度与取样量有关，因此，标准物质的均匀性是对给定的取样量而言。通常，标准物质证书中都要给出均匀性检验时的取样量，作为使用时的最小取样量。 影响物质均匀的因素有：物质的物理性质，如密度、粒度等，及物质成分的化学形态和结构状况。密度不同可能引起重力偏析（化学成分的不均匀现象称为偏听偏析）。一般来说，固体颗粒越细越容易出现重力偏析。此外，颗粒过细时，比表面积增大，表面活性也会增大，吸湿和污染的机会也会增加。 折叠 编辑本段 量值稳定标准物质在规定的时间和环境条件下，其特性量值应保持在规定的范围以内。这种特性亦被称之为标准物质的稳定性。 研制（生产）者要保证所提供的标准物质在一定期限内其特性量值不发生显著改变。为得出这一期限，研制者在研制标准物质过程中必须要进行稳定性考察，量值不稳定的物质不能用来制备标准物质。中国规定一级标准物质的稳定性一般应大于1年。 影响标准物质稳定性的因素可以有：光、温度、湿度等物理因素，还可能有溶解、分解、化合等化学因素及细菌作用等到生物因素。稳定性应该表现在：固体物质不风化、不分解、不氧化；液体物质不产生沉淀、发霉；气体和液体物质对容器内壁不腐蚀、不吸附等等。 折叠 认定量值准确量值准确可靠是标准物质的重要特征之一，是指标准物质具有准确的或严格定义的认定值（亦称标准值）。正是由于标准物质具有认定的参考值，参考值的准确度高且具有规定的不确定度，因而才能够成为计量学溯源链的重要单元，用于测量仪器的校准或检定、测量方法的评价或确认，以及测量审核与能力验证等量值传递或溯源有关的活动。从这个意义上来说，标准物质必须在有资质的实验室，由具有一定资质和经验的操作人员，用准确可靠的测量方法进行定值测量。 当以某种测量方法来对标准物质进行定值测量时，认定值是对被认定特性量之值的最佳估计，认定值与真值的偏离不超过定值测量的不确定度。 折叠 附有特定的证书有证标准物质必须带有特定的“证书”，它是介绍标准物质特性的主要技术文件，是标准物质研制者（生产者）向使用者提供的质量保证书。证书上需注明该标准物质的认定（标准）值、认定值的不确定度、正确使用方法、运输与贮存应注意的有关事项等。证书的编写与内容应符合国际标准化组织/标准物质委员会（ISO/REMCO）发布的技术文件（IS0导则31：1981）和国家计量主管部门颁布的证书编写相关规则（参见本书第三章）的要求。 折叠 可批量生产标准物质必须有足够的批量和储备，以满足测量工作对标准物质的实际需要。尤其二级（即工作级）标准物质，直接用于现场分析测量，需求量很大。对于性能比较稳定的金属、岩石、矿石等类标准物质，一批的制备量最好能满足现场分析测量5～lO年的使用量。 具有与被测物质相近的组成和特性 使用标准物质确定待测物质的量值时。为消除由于标准物质与待测物质两者在基体材质和测量范围上的不同而带来的系统影响，研制者应选择与待测物质性质和组成相近似的物质作为标准物质的候选物，这是研制和使用标准物质应遵循的一条原则。 在制备标准物质时，生产者有意识地选择某些材料或人工合成一些材料，例如：采集果树叶，模拟生物化学和环境分析中植物的基体；人工合成含有痕量元素的玻璃来作为矿物成分的基体；模拟海水、河水、酸雨作水质标准物质的基体等，这些作法都是为消除在使用标准物质进行测量时由于基体差异而产生的影响。 折叠 编辑本段 家族多年以来，在测量领域一直就存在一些关于有证标准物质和标准物质的层级问题的热烈的争论。争论的起因源于各种标准物质的名称。 在术语层级中，标准物质（RM）具有“较高”的地位，因为它有一个较高级的概念（可谓之‘家族名’），而有证标准物质（CRMS）只是一个“从属”的概念（只是家族中的一员）。其他具有从属概念的例子还有：‘工作标准物质（WRMS）、‘校准物质（CALS），或‘基准标准物质（PRMs）’等。这种层级并不是一种价值的判断，而仅仅是术语学上的层级。‘有证，和‘基准，是限定词，标志着标准物质（RM）的特殊组群。因此，所有有证标准物质（CMRs）都是标准物质（RMS），但标准物质（RMS）不都是（CRMS）。 在测量领域中，基准物质（PRMs）和有证标准物质（CRMs）应该具有‘较高的计量学层级，因为它载有一个或多个可溯源的量值，每个量值都附有一个相关的测量不确定度。 折叠 编辑本段 计量学层级为合理地使用标准物质，根据标准物质在计量学中的作用、在溯源链中的位置以及标准物质特性量值的认定准确度（定值测量的不确定度大小），人们将标准物质划分为若干等级，如在ISO/REM（二O绘制的量值溯源体系图中，人们将标准物质分为三个层次，基准标准物质（PRM）、有证标准物质（CRM）和标准物质（RM）。 SI单位——基准物质(纯物质）PRM——有证标准物质CRM——标准物质RM——测试样品 如今，虽然国际标准化组织标准物质委员/(ISO/（REMCO）对标准物质有一个分类的方法，但在国际相关组织和国家计量机构中完全采纳的并不是很多。因此，可以说标准物质的分类情况是五花八门。实际上，这种局面对标准物质的研制和应用，特别是对使用者来说造成了很大的不便。现根据各国际组织和国家的实际分类的特点，将它们归纳成按特性量值学科分类、按标准物质应用领域分类及按标准物质物理形态分类这三种主要方法，分别介绍如下。 折叠 编辑本段 典型比较典型的有国际实验室认可合作组织（ILAC）的分类，它将标准物质的特性分为五大类： ⑴化学成分类：标准物质，纯的化合物或是有代表性的基体样品，天然的或添加（被）分析物的（如，用作农药残留分析的添加了杀虫剂的动物脂肪），以一种或多种化学或物理化学特性值表征。 ⑵生物和临床特性类：与目录A相似的标准物质，但以一种或多种生化或临床特性值表征，如酶活性。 ⑶物理特性类：以一种或多种物理特性值表征的标准物质，如熔点、粘性和密度。 ⑷工程特性类：以一种或多种工程特性值表征的标准物质，如硬度、拉伸强度和表面特性。 ⑸其他特性。 这些类别又被细分为三级子类，例如，在化学成分类中，以微量锰、硅、铜、镍和铬含量表征的铝合金，列于化学成分一金属一有色金属一铝合金的子类中。 在化学成分类别中，标准物质还可进一步被分为单一成分的标准物质和基体标准物质两大类。单一成分的标准物质是纯物质（元素或化合物)，或纯度、浓度、熔点、熔化焓值、粘度、紫外可见光吸光率、闪点等参考值已精确确定的纯物质的溶液。这类标准物质的重要用途之一是分析仪器的检定或校准。 基体标准物质通常是感兴趣的被分析物以天然状态存在于其天然环境中的真实材料（天然基体标准物质）。所选择的基体标准物质应与测试样品有相似的基体。另外，基体标准物质中经精确认定的（被）分析物含量应尽量与被测样品相近。基体标准物质最重要的用途之一就是对分析测量方法的测试和确认。与单一成分的标准物质使用情况不同，基体标准物质在分析过程之初便被引入。因此，它们用于评价整个分析过程的质量，包含样品萃取、清洗、浓缩和最终测量等步骤。基体标准物质也可以合成的方式制备。合成基体标准物质在使用时可能会与天然基体标准物质有一些差异。 |
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