2-9 容積玻璃器皿的校正

本網站的內容均具有智慧財產權，僅供中文版書籍的補充閱讀使用。

所使用的每一台儀器都有某種特定尺標以測量譬如質量、體 積、作用力，或者電流量等各種數值。製造商通常會證明所測得的數值與真值之間的差異值是落在某種容許量範圍內。譬如，當正確使用 A 級移液吸量管時，經過廠商認證的轉移體積量就是落 在 10.00 ± 0.02 mL 之間。在一系列嘗試操作之後，這根吸量管可能通常會轉移 10.016 ± 0.004 mL 的液體量。亦即在重複的操作過程中，這根吸量管平均會比標示體積量多轉移了 0.016 mL。校正 (calibration) 就是測量實際所得到之數值，與所對應的儀器尺標標示數值之間的差異值的一種過程。

為了獲得最大的準確度，會使用某種特殊設備來測量容積玻璃器皿內含的實際體積量，或者實際排放體積量，以校正該器皿。可以測量器皿內含或者排放的水質量，再利用水的密度將質量轉換成體積值，即可進行這個校正過程。

章末提供了校正滴定管的一個詳細流程。

在最小心的操作過程中，有必要考慮因為溫度變化，而造成的溶液與玻璃器皿等兩者所發生的熱膨脹象。因此應該要知道配製與使用溶液時的實驗室室溫。在表 2-7 中顯示出，接近 20°C 時，每增加一度溫度，水會膨脹 0.02%。因為溶液的濃度值正比於它的密度值，因此可以寫成

當溫度升高時，濃度值會變小。

表 2-7 在 1 巴壓力的水密度

在其中，c' 與 d' 是在溫度 T' 時的濃度值和密度值，而 c 和 d 則是在溫度 T 時的濃度值和密度值。

範例 溫度值對溶液濃度值的影響

在冬天，當實驗室室溫是 17°C 時，配製了一份 0.031 46 M 水溶 液。則在溫度是 25°C 的溫暖日子裡，這份溶液的體積莫耳濃度值等於多少?

解

若假設稀釋溶液的熱膨脹量等於純水的熱膨脹量。因此可以使 用式子 2-3 和表 2-7 的密度值，因而寫成

在溫暖日子中，濃度值會減少 0.16%。

自我測試

在 22°C 時其濃度值為 1.000 0 mM 的溶液置於冰箱進行冷卻。在 4°C 時，這份溶液的體積莫耳濃度值等於多少?(答案:1.002 2 mM)

在室溫附近，每增加一度溫度，派熱克斯玻璃和其他硼矽玻璃會膨脹 0.001 0%。如果溫度增加 10°C，玻璃器皿的體積會增 加 (10°C) (0.001 0%/°C) = 0.010%。因此對於大多數的分析工作而 言，這個膨脹量是可以忽視的。

要校正 25 mL 移液吸量管時，首先要秤量如圖 2-20 裡的那 種秤量瓶的空重量。然後在吸量管中吸取蒸餾水直到刻度處，再將水排放到秤量瓶中，接著蓋上瓶蓋以防止蒸發作用。再次秤量這個秤量瓶的總質量，以計算出從吸量管排放出來的水質量。最後再將質量轉換成體積值。

範例 校正吸量管

空的秤量瓶之質量為 10.313 g。將 25 mL 吸量管中的水轉移到瓶子中之後，總質量為 35.225 g。如果實驗室室溫為 27°C，請 計算出由吸量管轉移出去的水體積量。

解

水的質量等於 35.225 – 10.313 = 24.912 g。根據式子 2-4 和表 2-7 的倒數第二個欄位，在 27°C 時，水的體積量等於 (24.912 g) (1.004 6 mL/g) = 25.027 mL。由表 2-7 的最後一個欄位可以知道， 如果在 20°C 時，吸量管所排放出來的體積量。所以在 20°C 時， 這根吸量管會排放出 (24.912 g) (1.004 5 mL/g) = 25.024 mL。

自我測試

如果空的 10 mL 體積量瓶的質量為 14.622 g。當在 18°C 時，用水填充到刻度處時，總質量為 24.581 g。請計算出 在 18°C 和 20°C 時，這只量瓶的標示容積分別等於多少。

(答案:在 18°C 和 20°C 時都等於 9.984 mL。)

吸量管在 20°C 所排放出來的液體量會比在 27°C 的 排放量還要少，因為當溫度下降時，玻璃會稍微收縮。容積玻璃器皿通常是在 20°C 時進行校正的。

由製造商針對數位控制之電子操作式微升型玻璃注射針所發布的公告，可以說明校正過程中的一些數值。對於能夠排出 2 到 50 μL 且未經過校正的注射針，當使用注射針排放 50 μL 時，製造商提供的容許量為 ±1.0% (±0.5 μL)。當藉由秤量所排放出來的水來校正注射針之後，則準確度會變成 ±0.2% (±0.1 μL)。