度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值計(jì)量技術(shù)規(guī)范　有機(jī)物純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

JJF1855—20201純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值計(jì)量技術(shù)規(guī)范有機(jī)物純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1范圍本規(guī)范適用于指導(dǎo)均質(zhì)且有明確分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)物(通常相對(duì)分子質(zhì)量<5000)的純度定值及其純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制。2引用文件JJF1005標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通用術(shù)語和定義JJF1343標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的通用原則及統(tǒng)計(jì)學(xué)原理JJF1507標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的選擇與應(yīng)用國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)有機(jī)純度技術(shù)報(bào)告———有機(jī)化合物純度的SI定值方法(IUPACOrganicPurityTechnicalReport—MethodsfortheSIValueAssignmentofthePurityofOrganicCompounds)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語JJF1005界定的及以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1有機(jī)純度purityoforganiccompound有機(jī)化合物中主體成分的含量。通常以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(g/g)及其倍數(shù)表示,簡(jiǎn)稱純度。3.2質(zhì)量平衡法massbalancemethod在基于被測(cè)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總和為100%的前提下,通過扣減其中所有雜質(zhì)組分的含量,獲得主體成分含量即純度的方法。3.3定量核磁共振法quantitativenuclearmagneticresonancemethod,qNMR基于核磁共振譜圖中信號(hào)的積分面積與產(chǎn)生相應(yīng)共振譜線的原子核數(shù)之間的正比關(guān)系進(jìn)行物質(zhì)純度定值的方法。3.4熱分析法thermalanalysismethod根據(jù)物質(zhì)的熔點(diǎn)與純度的關(guān)系,基于范特霍夫(van’tHoff)方程,計(jì)算物質(zhì)純度的方法。4通用要求4.1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物的篩選應(yīng)在合理成本的前提下,選擇純度相對(duì)較高、均勻性和穩(wěn)定性良好的樣品,可以是市售、定制或再加工的樣品。JJF1855—202024.2標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定性分析4.2.1對(duì)于能夠獲得單晶的有機(jī)化合物,采用晶體X射線衍射法獨(dú)立進(jìn)行定性分析。4.2.2除上述情況外,應(yīng)采用盡可能多的方法進(jìn)行定性分析,至少使用兩種不同原理的方法,通?？刹捎觅|(zhì)譜、核磁共振、紅外光譜等方法,通常其中一種應(yīng)為質(zhì)譜方法。通過與參考譜圖對(duì)照或譜圖解析的手段進(jìn)行定性分析。4.3純度定值方式選取原則4.3.1首選方式通常是采用兩種或兩種以上不同原理的獨(dú)立方法進(jìn)行定值,以排除單一方法可能存在的系統(tǒng)誤差。4.3.2當(dāng)僅有一種可用方法滿足有機(jī)純度定值要求時(shí),應(yīng)提供相關(guān)說明,并對(duì)方法的系統(tǒng)誤差進(jìn)行詳細(xì)研究和考察。當(dāng)有足夠的證據(jù)表明,對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行了良好表征,且純度定值方法與結(jié)果的可靠性得到國(guó)際計(jì)量比對(duì)驗(yàn)證時(shí),可使用單一方法進(jìn)行有機(jī)物的純度定值。4.3.3在量值和不確定度滿足預(yù)期用途的前提下,可利用量值可溯源至SI單位的純度有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),采用具有良好精密度的相對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行比較法定值。5定值方法分類、原理與要求有機(jī)化合物純度定量方法根據(jù)原理不同,可分為7個(gè)類型,可根據(jù)各類方法的技術(shù)要求、有機(jī)物的特性與成本等因素,綜合選擇合適的定值方法。5.1質(zhì)量平衡法5.1.1原理在基于被測(cè)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總和為100%的前提下,通過測(cè)量其中所有雜質(zhì)組分的含量,從100%中減去雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),獲得主體成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即純度。5.1.2要求使用多種方法對(duì)所有雜質(zhì)進(jìn)行定量分析,包括結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)、水、揮發(fā)性組分和不揮發(fā)性組分等;當(dāng)使用色譜歸一化法測(cè)定結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)時(shí),選擇通用型檢測(cè)器,假定:a)所有組分都有響應(yīng)且響應(yīng)因子相同;b)所有結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)與主成分完全分離,并均能夠被檢出且處于檢測(cè)線性范圍內(nèi)。若發(fā)現(xiàn)有不符合假定的條件,須進(jìn)行相應(yīng)的修正,并引入相應(yīng)的不確定度。5.2定量核磁共振法5.2.1原理通過核磁共振法,基于核磁共振譜圖中信號(hào)的積分面積與產(chǎn)生相應(yīng)共振譜線的原子核數(shù)之間的正比關(guān)系,利用一個(gè)純度已知且結(jié)構(gòu)不同的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),直接測(cè)定主成分的純度。注:定量核磁共振法可分為內(nèi)標(biāo)法和外標(biāo)法。通常外標(biāo)法比內(nèi)標(biāo)法需考慮更多因素(樣品溶液與外標(biāo)溶液的核磁管尺寸、射頻脈沖傳輸效率、溫度、勻場(chǎng)等因素的一致性),從而導(dǎo)致較大的測(cè)量不確定度,一般只用于高毒性、高反應(yīng)性或者難與內(nèi)標(biāo)物共溶于同一溶劑的化合物。5.2.2要求待測(cè)有機(jī)物含有氫(H)、氟(F)、磷(P)等可產(chǎn)生準(zhǔn)確定量核磁共振信號(hào)的原JJF1855—20203子(羥基、氨基和巰基等基團(tuán)中的氫一般不適用)。使用各種手段確認(rèn)用于定量的峰為僅由該化合物產(chǎn)生的孤立峰(即不與雜質(zhì)峰重疊),或已扣減所有與定量峰重疊的雜質(zhì)峰。常用的確認(rèn)方法包括:分析峰形的對(duì)稱性;驗(yàn)證同一化合物內(nèi)部的信號(hào)強(qiáng)度一致性;改變?nèi)軇囟?、酸堿度等條件;使用二維核磁共振法尋找可能的雜質(zhì);使用色譜等其他方法尋找可能的雜質(zhì)等。5.2.2.1內(nèi)標(biāo)法要求內(nèi)標(biāo)物與樣品同時(shí)溶解在相同溶劑中;待測(cè)物與內(nèi)標(biāo)物在核磁譜圖中分別有孤立的峰存在;內(nèi)標(biāo)物、樣品和溶劑互相不發(fā)生反應(yīng);內(nèi)標(biāo)物能被準(zhǔn)確取樣,且其純度可溯源至SI單位。在滿足上述條件的前提下,盡量選擇不確定度小的內(nèi)標(biāo)物。5.2.2.2外標(biāo)法要求外標(biāo)物能被準(zhǔn)確取樣,且其純度可溯源至SI單位。5.3熱分析法5.3.1原理根據(jù)物質(zhì)的熔點(diǎn)與純度的關(guān)系,基于范特霍夫方程,計(jì)算物質(zhì)純度。熱分析法通常使用差示掃描量熱儀進(jìn)行測(cè)定,也可以使用凝固點(diǎn)下降裝置和絕熱式熱量計(jì)進(jìn)行測(cè)定。5.3.2要求待測(cè)有機(jī)物在熔化過程中不發(fā)生分解、聚合、揮發(fā)或其他相轉(zhuǎn)變(如晶型轉(zhuǎn)變等);純度通常不低于99%;雜質(zhì)和主組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),不形成固溶體。注:熱分析法的純度結(jié)果為摩爾純度(mol/mol),如果將摩爾純度轉(zhuǎn)換為質(zhì)量純度,則應(yīng)考慮各雜質(zhì)與主成分的摩爾質(zhì)量的差異,通常當(dāng)純度不小于99%時(shí),由摩爾純度向質(zhì)量純度轉(zhuǎn)換的不確定度可以被合理估計(jì)。5.4庫侖法5.4.1原理通過測(cè)量被測(cè)物定量地進(jìn)行某一電極反應(yīng),或與某一電極反應(yīng)產(chǎn)物定量地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)過程中所消耗的電量,進(jìn)行定量分析。其分析基礎(chǔ)是法拉第電解定律,主要包括恒電流庫侖滴定法和控制電位庫侖法兩類。5.4.2要求被測(cè)物的電化學(xué)反應(yīng)嚴(yán)格按照反應(yīng)式進(jìn)行,并具有“100%電流效率”(即在電極上不產(chǎn)生其他的副反應(yīng))和“100%化學(xué)反應(yīng)效率”(副反應(yīng)均可以忽略不計(jì),或可以被定量);電流、時(shí)間和樣品質(zhì)量等輸入量應(yīng)可溯源至相應(yīng)的SI單位。5.5滴定法5.5.1原理將一種已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴加到待測(cè)物質(zhì)的溶液中,根據(jù)完成化學(xué)反應(yīng)所消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度、質(zhì)量(或體積)和待測(cè)溶液的量,計(jì)算出溶液中待測(cè)物質(zhì)的含量。5.5.2要求滴定劑與被測(cè)物間存在確切的化學(xué)計(jì)量關(guān)系。必須證明被測(cè)物是存在的唯一可滴定成分,任何消耗滴定劑的副作用均能夠忽略不計(jì),或可被定量。滴定劑純度、樣品質(zhì)量、所消耗滴定劑的質(zhì)量(或體積滴定法中的體積)應(yīng)可溯源至SI單位。在滴定法的JJF1855—20204不確定度評(píng)定中,應(yīng)考慮滴定劑純度、滴定劑配制過程、滴定終點(diǎn)、樣品質(zhì)量、所消耗滴定劑的質(zhì)量(或體積滴定法中的體積)的不確定度。5.6密度法5.6.1原理基于物質(zhì)的密度與純度之間關(guān)系的數(shù)據(jù)表格,通過測(cè)定物質(zhì)密度和查找表格,測(cè)定物質(zhì)純度。5.6.2要求物質(zhì)的主要雜質(zhì)類型已知,且物質(zhì)密度受到主要雜質(zhì)的顯著影響。例如:乙醇中的水被認(rèn)為是主要雜質(zhì)并且明顯改變了乙醇的密度。5.7分子光譜法(外標(biāo)校正法)5.7.1原理基于紫外、可見光、紅外、拉曼等分子光譜,通過與同類校準(zhǔn)物質(zhì)比較來確定有機(jī)物的純度,一般需與色譜法聯(lián)用。5.7.2要求存在同類的有機(jī)化合物純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),且其純度可溯源至SI單位;檢測(cè)器具有足夠的靈敏度;標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品溶液的濃度相近。5.7.2.1不與色譜法聯(lián)用的分子光譜法的要求:信號(hào)是由主成分特異產(chǎn)生的。5.7.2.2與色譜法聯(lián)用的分子光譜法的要求:主成分與雜質(zhì)完全分離;如果在色譜分析之前進(jìn)行衍生化處理,必須進(jìn)行空白測(cè)定,同時(shí)評(píng)價(jià)衍生化引入的不確定度。6定值與不確定度評(píng)定對(duì)于應(yīng)用較為廣泛的質(zhì)量平衡法、定量核磁共振法、熱分析法,應(yīng)參照6.1~6.3開展定值與不確定度評(píng)定。注:由于庫侖法、滴定法、密度法只適用于少數(shù)化合物,分子光譜法只適用于已有同類純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的化合物,本規(guī)范集中介紹廣泛使用的前三種方法。6.1質(zhì)量平衡法質(zhì)量平衡法,可根據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)全部未知、全部a)~c)三種類型,其中a)類與b)類由c)類簡(jiǎn)化而成。b)類情況是最理想化的情況,但在沒有充足的資源或可用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的情況下,在滿足6.1.1所述條件的前提下,已知雜質(zhì)和主成分之和不低于99%,可使用a)類或c)類方法。a)基于全部雜質(zhì)未知的質(zhì)量平衡法,測(cè)量模型見式(1):式中:P—純度,g/g;P=Po式中:P—純度,g/g;Po—由色譜的面積歸一化法計(jì)算獲得的有機(jī)純度,以物質(zhì)中主成分占主成分與結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量之和的比值表示,g/g;XW—水分含量,g/g;XV—揮發(fā)性組分含量,g/g;JJF1855—20205XNV—不揮發(fā)性組分含量,g/g。應(yīng)按照式(2)進(jìn)行純度標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定:u(P)=Purel(P)=P[urel(Po)]2+(2)式中:u(P)—純度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;urel(P)———純度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(Po)———有機(jī)純度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;u(XW)—水分含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;u(XV)—揮發(fā)性組分含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;u(XNV)———不揮發(fā)性組分含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g。b)基于全部雜質(zhì)定性定量的質(zhì)量平衡法,測(cè)量模型見式(3):P=1-XRS-XW-XV-XNV式中:P—純度,g/g;XRS—結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量,g/g;XW—水分含量,g/g;XV—揮發(fā)性組分含量,g/g;XNV—不揮發(fā)性組分含量,g/g。應(yīng)按照式(4)進(jìn)行純度標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定:u(P)=[u(XRS)]2+[u(XW)]2+[u(XV)]2+[u(XNV)]2式中:u(P)—純度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;u(XRS)———結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;u(XW)—水分含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;u(XV)—揮發(fā)性組分含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;u(XNV)———不揮發(fā)性組分含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g。c)基于部分雜質(zhì)定性定量的質(zhì)量平衡法,測(cè)量模型見式(5):應(yīng)按照式(6)進(jìn)行純度標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定:P=Po(1-XRS-XW-XV-XNV應(yīng)按照式(6)進(jìn)行純度標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定:(3)(4)(5)u(P)=Purel(P)=P[urel(Po)]2+[u(XRS)]2(-[W-)W+-[VX-V)2[u(XNV)]2(6)式中:Po—主成分占主成分與未知的結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量之和的比值,g/g;XRS—已知的結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量,g/g。其他量的定義與a)類、b)類相同。JJF1855—202066.1.1有機(jī)純度通?？刹捎酶咝б合嗌V-二極管陣列檢測(cè)法(HPLC-DAD)、氣相色譜-火焰離子化檢測(cè)器法(GC-FID)等檢測(cè)方法測(cè)定有機(jī)純度。應(yīng)通過對(duì)色譜柱、流動(dòng)相、定值波長(zhǎng)等條件的優(yōu)化,確保主成分峰與雜質(zhì)峰完全分離,且均能被檢出。應(yīng)通過各種分析手段對(duì)未定性雜質(zhì)與主成分結(jié)構(gòu)的相似性進(jìn)行評(píng)估,應(yīng)考慮主成分與雜質(zhì)的響應(yīng)差異。注:在c)類質(zhì)量平衡法中,有機(jī)純度是指主成分占主成分與未知結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量的比值。6.1.1.1有機(jī)純度的測(cè)定見式(7):Po=(7)式中:Po—有機(jī)純度值;A0—主成分的峰面積;Ai—雜質(zhì)i的峰面積;n—雜質(zhì)的個(gè)數(shù)。6.1.1.2有機(jī)純度的不確定度評(píng)定見式(8):urel(Po)=urel,12+urel,22+urel,32+urel,42(8)式中:urel(Po)———有機(jī)純度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel,1—測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,通常等于測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD);urel,2—響應(yīng)因子差異引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,LC-DAD和GC-FID的計(jì)算方法見下文;urel,3—儀器檢測(cè)線性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,如果分析過程均在儀器檢測(cè)線性范圍內(nèi),該部分可忽略不計(jì);urel,4—儀器檢出限(LOD)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,根據(jù)儀器可檢測(cè)到的雜質(zhì)最低濃度與待測(cè)物溶液濃度的比值計(jì)算。6.1.1.3LC-DAD響應(yīng)因子差異引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定見式(9):urel,2=式中:∑Bi—總組分的含量,總是等于1;u2-i—雜質(zhì)i的響應(yīng)因子差異引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度見式(10):u2-i=Bimaxλ-Bicharλ=rλ-rλ(9)(10)JJF1855—20207式中:Aimaxλ—雜質(zhì)i最大響應(yīng)波長(zhǎng)下的峰面積;Aicharλ—雜質(zhì)i定值波長(zhǎng)下的峰面積;∑Aicharλ—定值波長(zhǎng)下的總峰面積;Bimaxλ—雜質(zhì)i最大響應(yīng)波長(zhǎng)下的面積百分比;Bicharλ—雜質(zhì)i定值波長(zhǎng)下的面積百分比。6.1.1.4GC-FID響應(yīng)因子差異引入的不確定度評(píng)定見式(11):urel,2xi?2(11)式中:xi—雜質(zhì)i的含量;n—雜質(zhì)的個(gè)數(shù);fi—雜質(zhì)i的有效碳數(shù)[見式(12)]:fi=(12)式中:Mi—雜質(zhì)i的相對(duì)分子質(zhì)量;Ci—雜質(zhì)i的碳總相對(duì)原子質(zhì)量,即分子式中碳數(shù)目與碳相對(duì)原子量的乘積;f0—主成分的有效碳數(shù)[見式(13)]:f0=(13)式中:M0—主成分的相對(duì)分子質(zhì)量;乘積。注:可根據(jù)質(zhì)譜圖檢索或譜圖解析等信息,估計(jì)未知雜質(zhì)的分子式。6.1.2已知的結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)等定性方法,對(duì)結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)進(jìn)行定性分析。定性分析時(shí),應(yīng)通過條件優(yōu)化,選擇合適的色譜柱、流動(dòng)相、定值波長(zhǎng)等條件,使主成分峰與雜質(zhì)峰完全分離。獲得各個(gè)雜質(zhì)的純品,并且對(duì)其進(jìn)行純度定值與不確定度評(píng)定(當(dāng)雜質(zhì)在被測(cè)有機(jī)化合物中的含量分別為大于1%、1%~0.1%、小于0.1%時(shí),其純品的定值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別建議為小于2%、小于5%、小于10%)。分別配制各個(gè)雜質(zhì)純品的溶液和待測(cè)物的溶液,使兩種溶液中的雜質(zhì)濃度相近,采用HPLC-DAD、GC-FID、LC-MS、GC-MS等定量方法,以雜質(zhì)純品溶液為標(biāo)準(zhǔn),測(cè)定純度待測(cè)物中的有機(jī)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量。雜質(zhì)純品的溶液可以是一個(gè)濃度(單點(diǎn)法)或多個(gè)濃度(標(biāo)準(zhǔn)曲線法)。結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量的計(jì)算見式(14):8XRS=Xi(14)式中:XRS—結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量,g/g;Xi—雜質(zhì)i的含量,g/g;n—雜質(zhì)的個(gè)數(shù)。a)對(duì)于單點(diǎn)法:雜質(zhì)i的含量的計(jì)算見式(15):Xi=式中:Ai—待測(cè)物中雜質(zhì)i的峰面積;V—待測(cè)物溶液的體積,mL;W—待測(cè)物溶液中待測(cè)物的質(zhì)量,g;A'i—雜質(zhì)i純品溶液中雜質(zhì)i的峰面積;Vi'雜質(zhì)i純品溶液的體積,mL;Wi雜質(zhì)i純品溶液中雜質(zhì)i的質(zhì)量,g;Pi—雜質(zhì)i純品的純度,g/g。b)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)曲線法:首先,配制m個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液,每個(gè)溶液中雜質(zhì)i的濃度計(jì)算見式(16):Cij'=式中:Cij'雜質(zhì)i純品的第j個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,g/mL;Pi—雜質(zhì)i純品的純度,g/g;Vij'雜質(zhì)i純品的第j個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;Wij雜質(zhì)i純品的第j個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液中雜質(zhì)i的質(zhì)量,g。(15)(16)然后,根據(jù)最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線,將待測(cè)物溶液中雜質(zhì)i的峰面積代入標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算出待測(cè)物溶液中雜質(zhì)i的濃度Ci,并且按式(17)計(jì)算待測(cè)物中雜質(zhì)i的含量:Xi=(17)式中:Xi—待測(cè)物中雜質(zhì)i的含量,g/g;Ci—待測(cè)物溶液中雜質(zhì)i的濃度,g/mL;V—待測(cè)物溶液的體積,mL;W—待測(cè)物溶液中待測(cè)物的質(zhì)量,g。6.1.2.2有機(jī)雜質(zhì)總量的不確定度評(píng)價(jià)見式(18):JJF1855—20209u(XRS)=[u(Xi)]2+u=Xi[urel(Xi)]2+u(18)式中:u(XRS)———結(jié)構(gòu)相關(guān)雜質(zhì)總量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;n—雜質(zhì)的個(gè)數(shù);u(Xi)———雜質(zhì)i的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;Xi—雜質(zhì)i的含量,g/g;uLOD—儀器檢出限(LOD)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,根據(jù)儀器可檢測(cè)到的雜質(zhì)最低濃度與待測(cè)物溶液濃度的比值計(jì)算;urel(Xi)———雜質(zhì)i的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。a)對(duì)于單點(diǎn)法:雜質(zhì)i的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算見式(19):urel(Xi)=[urel(A'i)]2+[urel(Ai)]2+[urel(V)]2+[urel(V'i)]2+[urel(W)]2+[urel(W'i)]2+[urel(Pi)]2(19)式中:urel(A'i)———雜質(zhì)i純品溶液中雜質(zhì)i的峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(Ai)———待測(cè)物中雜質(zhì)i的峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(V)—待測(cè)物溶液的體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(V'i)———雜質(zhì)i純品溶液的體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(W)—待測(cè)物溶液中待測(cè)物的質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(W'i)———雜質(zhì)i純品溶液中雜質(zhì)i的質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(Pi)———雜質(zhì)i純品的純度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。(2)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)曲線法:根據(jù)JJF1507,雜質(zhì)i的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算見式(20):urel(Xi)=[urel(Ci)]2+[urel(V'ij)]2+[urel(W'ij)]2+[urel(V)]2+[urel(W)]2+[urel(Pi)]2(20)式中:m—標(biāo)準(zhǔn)溶液的個(gè)數(shù);urel(Ci)———標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(V'ij)———雜質(zhì)i純品的第j個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(W'ij)———雜質(zhì)i純品的第j個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液中雜質(zhì)i的質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(V)—待測(cè)物溶液的體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(W)—待測(cè)物溶液中待測(cè)物的質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(Pi)———雜質(zhì)i純品的純度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。6.1.3水分含量通常采用卡爾·費(fèi)休滴定法(KFT)測(cè)定水分含量。最小取樣量應(yīng)滿足水分含量測(cè)量的方法檢出限量。KFT分為庫侖法(通常適用于水分含量5%以下)和容量法(通常適用于水分含量5%以上)。KFT的進(jìn)樣方式分為直接進(jìn)樣和加熱蒸發(fā)進(jìn)樣。兩JJF1855—202010者都需要進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。測(cè)量液體或固體樣品前,應(yīng)分別使用液體或固體水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行方法驗(yàn)證。加熱蒸發(fā)進(jìn)樣方式適用于與卡爾·費(fèi)休試劑發(fā)生副反應(yīng)的、在環(huán)境溫度和濕度下水分不穩(wěn)定的、在卡爾·費(fèi)休試劑中溶解度低的物質(zhì)?？枴べM(fèi)休庫侖法的水分含量的計(jì)算見式(21)、式(22):XW=fW=·=i15式中:XW—水分含量,g/g;W—水的質(zhì)量,g;m—樣品質(zhì)量,g;f—修正系數(shù);Q—電解電量,C;M—水的摩爾質(zhì)量,18.015g/mol;F—法拉第常數(shù),96485C/mol;n—電極反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移數(shù);i—電解電流,A;t—電解時(shí)間,s。水分含量測(cè)量不確定度計(jì)算見式(23):u(XW)=XWu,1+2+2+2式中:urel,1—測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;u(m)—樣品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g;u(W)—水的質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g;(21)(22)(23)u(f)—修正系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,由校準(zhǔn)用的水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算,或由電解效率、副反應(yīng)偏離、固體樣品未釋放水分的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成。6.1.4揮發(fā)性組分含量通常使用氣相色譜-火焰離子化檢測(cè)器法(GC-FID)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)等方法,對(duì)揮發(fā)性雜質(zhì)進(jìn)行定性分析。使用各種揮發(fā)性雜質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn),以GC-FID、GC-MS等方法,測(cè)定揮發(fā)性組分含量。進(jìn)樣方式可以使用吹掃-捕集、頂空、液體直接進(jìn)樣等方式。使用液體直接進(jìn)樣時(shí),需要把有機(jī)物分別溶解于兩種保留時(shí)間不同的溶劑的溶液中,以防止揮發(fā)性組分被樣品溶劑峰覆蓋的可能性。為保證揮發(fā)性組分測(cè)量的準(zhǔn)確性,進(jìn)樣量大于主成分色譜測(cè)量的進(jìn)樣量。揮發(fā)性組分含量的計(jì)算與不確定度評(píng)價(jià)與6.1.2相同。注:如果可獲得的有機(jī)物樣品量極少,可以使用升溫至105℃~120℃的熱重分析法(TGA),JJF1855—202011根據(jù)質(zhì)量損失,測(cè)量有機(jī)物中水分與揮發(fā)性組分的總量,但必須確保樣品在此溫度下不發(fā)生降解,并且不含有難以釋放的結(jié)晶水。6.1.5不揮發(fā)性組分含量不揮發(fā)性組分可以通過灼燒殘?jiān)?、熱重分析?TGA)(通常升溫至800℃或以上)、ICP-MS(電感耦合等離子體質(zhì)譜儀)法測(cè)定。以TGA法為例,不揮發(fā)性組分含量計(jì)算見式(24):XNV=--(24)式中:XNV—不揮發(fā)性組分含量,g/g;W0—空坩堝的質(zhì)量,g;W1—灼燒前的總質(zhì)量,g;W2—灼燒后的總質(zhì)量,g。不揮發(fā)性組分含量的測(cè)量不確定度計(jì)算見式(25):u(XNV)=u+cu+cu+cu+2c0c1u0u1r0,1+2c0c2u0u2r0,2+2c1c2u1u2r1,2(25)其中:c0=c1=c2=式中:u(XNV)———不揮發(fā)性組分含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;uA—測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g/g;u0—空坩堝的質(zhì)量W0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g;u1—灼燒前的總質(zhì)量W1的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g;u2—灼燒后的總質(zhì)量W2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,g;c0—W0的靈敏系數(shù),g-1;c1—W1的靈敏系數(shù),g-1;c2—W2的靈敏系數(shù),g-1;r0,1—W0與W1的相關(guān)系數(shù);r1,2—W1與W2的相關(guān)系數(shù);r0,2—W0與W2的相關(guān)系數(shù)。注:如果使用同一設(shè)備稱量質(zhì)量,則相關(guān)系數(shù)=1,否則相關(guān)系數(shù)=0。當(dāng)樣品量不充足時(shí),可以使用TGA法或ICP-MS法。ICP-MS可以測(cè)定主要的元素。如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別元素含量較高(>10-3g/g)或者含有鹽類時(shí),需進(jìn)一步使用ICP-OES(電感耦合等離子體發(fā)射光譜法)或離子色譜法等方法進(jìn)行確證與準(zhǔn)確測(cè)量。在JJF1855—202012TGA法中,稱量不確定度是重要的不確定度來源,天平分辨力與樣品取樣質(zhì)量之比值應(yīng)小于0.03%。6.2定量核磁共振法以最常用的內(nèi)標(biāo)法一維定量核磁共振法為例。應(yīng)選擇合適的內(nèi)標(biāo)物和溶劑,優(yōu)化樣品和內(nèi)標(biāo)物的濃度,優(yōu)化磁場(chǎng)強(qiáng)度、勻場(chǎng)狀態(tài)、脈沖角度、譜寬、激發(fā)中心位移、弛豫延遲、掃描次數(shù)、相位調(diào)整、基線校正、積分范圍等核磁共振采集與處理參數(shù)。一般不建議使用溶劑抑制、異核去耦技術(shù),只有詳細(xì)研究了這些技術(shù)對(duì)定量準(zhǔn)確性的影響之后才可使用。待測(cè)物的純度Px計(jì)算見式(26):Px=Pstd(26)式中:Px—待測(cè)物的純度,g/g;Istd—內(nèi)標(biāo)物的信號(hào)響應(yīng);Nstd—內(nèi)標(biāo)物的自旋核數(shù)目;Mstd—內(nèi)標(biāo)物的摩爾質(zhì)量,g/mol;mstd—內(nèi)標(biāo)物的稱量質(zhì)量,g;Pstd—內(nèi)標(biāo)物的純度,g/g;Ix—待測(cè)物的信號(hào)響應(yīng);Nx—待測(cè)物的自旋核數(shù)目;Mx—待測(cè)物的摩爾質(zhì)量,g/mol;mx—待測(cè)物的稱量質(zhì)量,g。定量核磁共振法的不確定度計(jì)算見式(2):=u(Px)=Px ud)2+ux)2+ud)2+ud)2+ux)2+ud)2(27)式中:u(Ix/Istd)/(Ix/Istd)—定量峰面積比值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,通常等于多次測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差;u(Mx)/Mx—待測(cè)物的摩爾質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;u(Mstd)/Mstd—內(nèi)標(biāo)物的摩爾質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;u(mx)/mx—待測(cè)物的稱量質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;u(mstd)/mstd—內(nèi)標(biāo)物的稱量質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度;u(Pstd)/Pstd———內(nèi)標(biāo)物的純度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。6.3熱分析法以常用的差示掃描量熱法(DSC)為例。對(duì)坩堝進(jìn)行清洗(如使用己烷等有機(jī)溶劑)、烘干(溫度≥420℃,時(shí)間≥1min)和冷卻(在干燥器)。樣品量通常為(1~4)mg。將樣品壓制密封于坩堝中,避免樣品JJF1855—202013在熔化過程中升華。進(jìn)行樣品的全譜掃描,并證明為單峰(熔點(diǎn))后才進(jìn)行純度測(cè)量。載氣為干燥氮?dú)?流量在(15~50)mL/min范圍內(nèi)。在快速升溫至低于熔點(diǎn)(10~15)℃的溫度后,以恒定的升溫速率(0.3~1.0)℃/min加熱樣品至完全熔化。冷卻后再次稱量樣品坩堝,樣品質(zhì)量損失不超過1%。差示掃描量熱法計(jì)算見式(28)、式(29):P=100%-XB(28)xB=°(T0-Tm)(29)式中:P—純度,g/g;XB—有機(jī)物中雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),g/g;xB—有機(jī)物中雜質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),mol/mol;當(dāng)雜質(zhì)量很少時(shí),一般認(rèn)為xB的數(shù)值等于XB的數(shù)值;ΔfusH°———單位物質(zhì)的量的有機(jī)化合物熔化熱,J/mol;T0—純有機(jī)化合物的熔點(diǎn),K;R—?dú)怏w常數(shù),8.314J/(mol·K);Tm—有機(jī)物的實(shí)際熔點(diǎn),K。假設(shè)有機(jī)物在熔化過程中滿足式(29),并且雜質(zhì)和主組分不形成固溶體,則根據(jù)式(29)可以推導(dǎo)出式(30):T0-Ts=·式中:Ts—熔化過程中某一時(shí)刻有機(jī)物的溫度,K1/F—該時(shí)刻有機(jī)物熔化分?jǐn)?shù)的倒數(shù)。1F;(30)根據(jù)式(30),Ts與1/F呈線性。對(duì)(1/F,Ts)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線性擬合,擬合直線在Y軸的截距(即1/F為0)為T0,擬合直線的斜率(k)按式(31)計(jì)算:k=RT02xBΔfusH°(31)ΔfusH°可按式(32)計(jì)算。根據(jù)式(31)和式(32),得到xB的計(jì)算式,見式(33)。ΔfusH°=式中:ΔfusH—有機(jī)物熔化熱,J;M—有機(jī)物摩爾質(zhì)量,g/mol;m—有機(jī)物的質(zhì)量,mg。xB=(32)(33)JJF1855—202014差示掃描量熱法不確定度評(píng)定見式(34)和式(35):uDSC=u12+u22(34)u2=×100%(35)式中:u1—測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;u2—各參數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,根據(jù)數(shù)學(xué)模型[見式(33)]進(jìn)行評(píng)定,計(jì)算見式(36):uB)=u)2+u)2+u)2+u)2+u)2+2u0)2(36)由物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)xB向質(zhì)量分?jǐn)?shù)XB的轉(zhuǎn)換,必須考慮由于雜質(zhì)與主成分的摩爾質(zhì)量差異引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度貢獻(xiàn)。6.4定值結(jié)果與不確定度的合成對(duì)于不同原理的定值方法,首先需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),然后進(jìn)行定值結(jié)果與不確定度的合成。假定兩種方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差為s1、s2;測(cè)量次數(shù)為n1、n2;自由度為ν1、ν2;測(cè)量結(jié)果為x1、x2;標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uM1、uM2;置信度為α(一般,α=95%)?？衫肍檢驗(yàn)與t檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行等精度檢驗(yàn)和平均值一致性檢驗(yàn)計(jì)算,見式(37)~式(40):f2α<F<f1α其中:F=,f1α(ν1,ν2)=t檢驗(yàn)要求:|t|<tα,(n1+n2-2)其中:t=·n1+n2-2n1n2(37)(38)(39)(40)根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果的不同情況,確定定值結(jié)果X、定值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uchar。a)F檢驗(yàn)通過且t檢驗(yàn)通過,計(jì)算見式(41)和式(42):X=uchar=uu(41)(42)b)F檢驗(yàn)不通過或t檢驗(yàn)不通過:應(yīng)盡量完善測(cè)量技術(shù)與校正方法系統(tǒng)誤差,降低不同方法結(jié)果的差異,使F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)都通過。如果改進(jìn)方法后,檢驗(yàn)仍然不通JJF1855—202015過,則按式(43)和式(44)計(jì)算:X=