“已知浓度”从何而来?
上一篇指南里,我们大手一挥说“配制已知浓度的标准溶液”。可是,在没有任何东西可对照的情况下,你究竟是怎么一开始就“知道”一个浓度的呢?答案是一条优美而简单的链条:在精良的天平上称取纯固体,溶解在已知体积的水中,剩下的交给算术。如果你把恰好 1.000 克纯物质溶于恰好一升水中,你就得到了每升一克——不需要任何仪器,只要一台天平和一个容量瓶。
但这只有在固体真的就是标签所宣称的东西时才成立。一种足够纯、足够稳定、足够“规矩”、可以直接称量并作为其他一切之锚的物质,叫做基准物(一级标准)。它不能从空气中吸水,不能在架子上慢慢分解,而且必须具有非常高且已知的纯度。这类物质之所以珍贵,正是因为下游的一切都依赖于它们。
当你无法直接称量时:二级标准
如果一种物质太“不听话”、无法直接称量,你就绕个弯。你先大致按想要的浓度配出一份溶液,然后通过让它与一种基准物反应来核实它的真实浓度——这个过程叫做标定。一旦你测出了它的真实数值,这份溶液就成了二级标准:它的浓度之所以已知,不是因为你完美地称量了它,而是因为你用一种确实完美称量过的东西核实了它。
把它想成一条信任的链条。基准物是大家公认的那把原始量尺。二级标准则是一份你仔细对照原尺核对过长度的复制品。每多一环就增加一点不确定度,所以你尽量让链条短,并始终能把它追溯回一种你站得住脚的基准物。
一份浓溶液,配出许多稀溶液
你很少为曲线上的每个点都单独称一份固体。你会先配出一份精心准备的浓溶液——储备液(母液)——并保存起来。每当需要工作标准溶液时,就量取少量储备液,用水稀释。因为每一份工作标准溶液都源自同一个“母亲”,它们就拥有相同的血统,微小的称量误差也不会在它们之间被放大。
建立一排间隔均匀的标准溶液的巧妙办法是系列稀释(逐级稀释):把储备液稀释成第一份标准,再把第一份标准稀释成第二份,依此类推。每一步都是一个简单、可控的倍数,整条链只用一支移液管和几个容量瓶就能横跨很宽的浓度范围。
什么都没有的“标准”:空白
还有一份你必须准备的标准,而它恰恰最容易被遗忘,因为它根本不含你的分析物。空白是一份“除了你要测的东西,别的都有”的样品。让它通过仪器,它给出的任何信号——按定义——都不是来自你的分析物,而是背景。把这个背景减掉,才能让一个很低的读数变得诚实。
有两种空白值得专门命名。校准空白是你曲线上的零浓度点——用与标准溶液完全相同的方式测量的纯溶剂,用来锚定曲线在底部穿过的位置。试剂空白更进一步:它携带了你在样品制备过程中加入的每一种化学品,因此能抓出潜伏在你自己试剂中的污染。如果你的酸或你的水稍有不洁,试剂空白会在它骗到你之前把它揭露出来。