普樂安片氮含量測定的不確定度分析

黃燕萍

（廣西壯族自治區(qū)北海食品藥品檢驗(yàn)所，廣西 北海 536000）

筆者參考文獻(xiàn)[1-4]對普樂安片的氮含量進(jìn)行了測定，分析了測定過程的測量不確定度來源，并對各不確定度分量進(jìn)行評定，提出了該測定方法的合成不確定度，報(bào)道如下。

1 儀器與試藥

AW-120 型電子天平（Max=120 g，d=0.1 mg）；FOSS TecatorTMDigestor消化爐；FOSS KjeltecTM2200型半自動定氮儀；50 mL及25 mL滴定管。普樂安片（市售品）；碳酸鈉純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（編號為BS2307，定值日期為2008年3月，堿量純度標(biāo)準(zhǔn)值為99.99%，擴(kuò)展不確定度＜k=2＞為0.02%）；硫酸銨（優(yōu)級純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所）；硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液（0.05 mol/L）；其他試劑為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 滴定液配制與標(biāo)定[4]

取硫酸3 mL，緩緩注入適量水中，冷卻至室溫，加水稀釋至1 000 mL，搖勻，即得硫酸滴定液（0.05 mol/L）。取 270 ～300 ℃干燥至恒重的碳酸鈉純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)約0.15 g，精密稱定，加水50 mL使溶解，加甲基紅-溴甲酚綠混合指示液10滴，用硫酸滴定液滴定至溶液由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)樽霞t色時(shí)，煮沸2 min，冷卻至室溫，繼續(xù)滴定至溶液由綠色變?yōu)榘底仙?。? mL硫酸滴定液（0.05 mol/L）相當(dāng)于5.30 mg的碳酸鈉純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。根據(jù)硫酸滴定液的消耗量與碳酸鈉純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的取用量，算出硫酸滴定液的濃度。

2.2 試樣處理與測定

取本品10片，除去包衣，精密稱定，研細(xì)，取約0.6 g，精密稱定，移入干燥的FOSS消化瓶中，加入硫酸銅0.2 g、硫酸鉀6 g、硫酸10 mL，搖勻，置消化爐中，于250℃低溫消化1.5 h，再升溫至400℃，繼續(xù)消化2 h即消化完全，放冷備用。同法消化試劑，作為空白對照液。向接受瓶內(nèi)加入10滴混合指示液（1份1 g/L的甲基紅乙醇溶液與5份1 g/L的溴甲酚綠乙醇溶液，臨用時(shí)混合），取消化液，置FOSS KjeltecTM2200型蒸餾儀上依法蒸餾[接受瓶加50 mL接受液（4%硼酸溶液），消化管加50 mL強(qiáng)堿液（40%氫氧化鈉溶液）和80 mL水]；同時(shí)進(jìn)行試劑空白消化液的蒸餾處理。取接收瓶，以硫酸滴定液（0.05 mol/L）滴定至灰紫色為終點(diǎn)，記錄消耗的硫酸滴定液體積；同時(shí)滴定試劑空白蒸餾液。

2.3 測量數(shù)學(xué)模型

濃度計(jì)算公式：稱取樣品0.6 g進(jìn)行消化，消化完全后在半自動凱氏定氮儀上蒸餾，滴定，按硫酸滴定液消耗量計(jì)算氮的含量。在整個(gè)測定過程中，認(rèn)為消化時(shí)消化完全和硼酸溶液吸收氨是完全的，故測量數(shù)學(xué)模型為公式1。

式中：N為試樣含氮量（mg/片），m為取樣量（g），v2為滴定試樣時(shí)所需硫酸滴定液的體積（mL），v1為滴定空白對照液時(shí)所需硫酸滴定液的體積（mL），c為硫酸滴定液實(shí)際濃度（mol/L），0.05為硫酸滴定液的標(biāo)示濃度（mol/L），1.401為氮的摩爾質(zhì)量（mg/mol）。

不確定度傳播律：采用的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成公式為公式2。

2.4 不確定度分量量化

2.4.1 u（ c）

硫酸滴定液引入的不確定度主要有以下3種。

1）碳酸鈉純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度

實(shí)驗(yàn)室使用的碳酸鈉純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的堿量純度標(biāo)準(zhǔn)值 c=99.99%，擴(kuò)展不確定度為0.02%，k=2，則標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度u（m1）=0.02%/2=0.01%，相對不確定度urel（m1）=u（m1）/c=0.01%/99.99%=1×10-4。碳酸鈉純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的取樣量為0.15g，天平使用說明書給出的非線性誤差為±0.1mg，按均勻分布考慮，k=31/2，稱重按照減量法，則 u（m2）=21/2×0.1/31/2=0.08165mg；稱樣量m=0.149 35 g，則相對不確定度urel（m2）=u（m2）/m=0.081 65/（0.149 35 ×103）=5.467 ×10-4。因此，碳酸鈉純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的合成不確定度為urel（m）=［urel（m1）2+urel（m2）2］1/2=［（1 × 10-4）2+（5.467 × 10-4）2］1/2=5.558 × 10-4。

2）50 mL滴定管引入的不確定度

經(jīng)過校準(zhǔn)的50 mL A級滴定管允差為±0.05 mL[5]，按三角分布，取k=61/2，則50 mL滴定管示值引入的不確定度u1（v）=0.05/61/2=0.020 4，相對不確定度u1 rel（v）=0.020 4/50=4.08×10-4。因滴定管校準(zhǔn)的溫度為20℃，實(shí)際滴定溫度為28℃，膨脹系數(shù)α=2.1×10-4，滴定管體積50 mL，按照矩形分布計(jì)算，故 k=31/2，u（2v）=50×8×2.1×10-4/31/2=0.048 5；消耗量（v）為27.98 mL，故相對不確定度u2r（elv）=0.048 5/27.98=0.001 733。讀數(shù)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度約為0.02 mL，按照均勻分布計(jì)算，k=31/2，u3r（elv）=0.02/（50×31/2）=2.309 ×10-4。因此，滴定管引入的合成不確定度ur（elv）=[u1rel（v）2+u2rel（v）2+u3rel（v）2]1/2=（[4.08×10-4）2+0.001 7332+ （2.309 × 10-4）2]1/2=1.795 × 10-3。

3）硫酸滴定液重復(fù)標(biāo)定引入的不確定度。

硫酸滴定液6次重復(fù)標(biāo)定結(jié)果分別為0.050 001，0.049 998，0.049 988，0.050 036，0.049 957，0.049 999 mol/L，平均值=0.049 997 mol/L。由貝塞爾公式計(jì)算得，測量結(jié)果以平均值來表示，故 （urep）=（srep）/n1/2=1.037×10-5，相對不確定度ur（elrep）=1.037×10-5/0.049997=2.074×10-4。因此，硫酸滴定液重復(fù)標(biāo)定引入的不確定度ur（elc）=[urel（m）2+urel（v）2+urel（rep）2]1/2=（[5.558×10-4）2+（1.795 × 10-3）2+ （2.074 × 10-4）2]1/2=1.890 × 10-3。

2.4.2 u（ m）

主要考慮稱量引入的不確定度。用天平稱量樣品0.6 g，天平使用說明書給出的非線性誤差為±0.000 1 g，按均勻分布考慮，k=31/2，稱重按照減量法，則 um=21/2×0.000 1/31/2=8.165 ×10-5g；稱樣量m=0.610 4 g，則相對不確定度ur（elm）=um/m=8.165×10-5/0.610 4=1.338×10-4。

2.4.3 u（ v2-v1）

主要考慮25 mL滴定管引起的不確定度。經(jīng)過校準(zhǔn)的25 mL A級滴定管允差為±0.04 mL[5]，按三角分布，取 k=61/2，則25 mL滴定管示值引入的不確定度 u1（v）=0.04/61/2=0.016 3，相對不確定度 u1rel（v）=0.016 3/25=6.520×10-4。因滴定管校準(zhǔn)的溫度為20℃，實(shí)際滴定溫度為26℃，膨脹系數(shù) α=2.1×10-4，滴定管體積25 mL，按照矩形分布計(jì)算，故 k=31/2，u2（v）=25×6×2.1×10-4/31/2=0.018 2；消耗量（v2-v1）為 13.41 mL，則 u2rel（v）=0.018 2/13.41=1.357×10-3。讀數(shù)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度約為0.02 mL，按照均勻分布計(jì)算，k=31/2，u3rel（v）=0.02/（25 ×31/2）=4.619 ×10-4。硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液消耗量取值為 v2-v1，則滴定管引入的合成不確定度urel（v2-v1）=21/2［u1r（elv）2+u2r（elv）2+u3r（elv）2］1/2=21/2[（6.520×10-4）2+ （1.357 × 10-3）2+ （4.619 × 10-4）2]1/2=2.227 × 10-3。

2.4.4 u（N）

滴定體積的重復(fù)性通過重現(xiàn)性試驗(yàn)考察。用凱氏定氮法對樣品進(jìn)行6次重復(fù)測定，結(jié)果樣品氮含量分別為17.06，16.95，17.01，16.98，17.01，16.97 mg/片，為17.00 mg/片。由貝塞爾公式計(jì)算得 s（N）=0.039 0，測量結(jié)果以平均值來表示，故 u（N）=s（N）/n1/2=0.015 9，相對不確定度 urel（N）=0.015 9/17.00=9.353 ×10-4。

由于本測定方法是取供試品10片稱定質(zhì)量，計(jì)算求出其平均值，因此供試品平均片重的不確定度來源于10片重的稱定。天平引入的不確定度=u1（m）=21/2×0.000 1/31/2=8.165×10-5g。樣品平均片重稱定 10次分別為 0.514 7，0.514 2，0.514 9，0.514 6，0.514 8，0.514 8，0.514 9，0.514 5，0.514 8，0.514 6 g，=0.514 7。按貝塞爾公式計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)不確定度，）=2.16×10-4g。因稱量采用減重法，故其平均片重的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

對5個(gè)樣品進(jìn)行加樣回收試驗(yàn)，原樣品中的平均氮含量為17.0 mg/片，RSD=0.32%，平均加標(biāo)氮含量是17.003 m（g即稱取0.080 18 g的硫酸銨），加標(biāo)后樣品中平均氮含量為34.0 mg/片，氮含量平均回收率為99.51%，RSD=0.15%。加入的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度所引起的不確定度很小，可以忽略。每個(gè)樣品都以相同的濃度添加，故可用加標(biāo)后樣品分析結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度與原始樣品分析結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成平均回收率的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

測定各分量的不確定度相互獨(dú)立，將上述數(shù)據(jù)合成，得樣品含量的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ucrel=[urel（c）2+urel（m）2+urel（v2-v1）2+urel（N）2+urel）2+urel）2]1/2=[（1.890 ×10-3）2+ （1.338 ×10-4）2+（2.227 × 10-3）2+ （9.353 × 10-4）2+ （4.407 × 10-4）2+0.018 92]1/2=0.019 2，轉(zhuǎn)化成絕對不確定度，u=c（N）·ucrel=0.019 2×17.0=0.326。

2.6 擴(kuò)展不確定度計(jì)算

簡易評定，取 k=2，則擴(kuò)展不確定度 U=ku=2×0.326≈0.7。

2.7 測量結(jié)果表示

樣品氮含量可表示為（17.0 ±0.7）mg/片，k=2。

3 討論

本試驗(yàn)中滴定液的標(biāo)定和樣品的消化、蒸餾、滴定均是重要環(huán)節(jié)，應(yīng)規(guī)范操作，使不確定度盡可能降低。從分析結(jié)果看，在影響檢測結(jié)果的各個(gè)分量中，稱量、平均片重和重復(fù)性對結(jié)果的影響很小，可以忽略不計(jì)；滴定液的濃度、量具等引入的不確定度相對顯著，在分析了不確定度后，采取相應(yīng)措施，誤差可以進(jìn)一步減小。通過對不確定度進(jìn)行分析，可以為合理改進(jìn)分析方法，將檢測方案誤差降至最小提供可靠依據(jù)。在進(jìn)行合格的判定時(shí)，應(yīng)考慮到不確定度，把不確定度加入判定結(jié)果，從而提高藥品檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度，保證結(jié)果的公平、公正。

[1]JJF1059-1999，測量不確定度評定與表示[S].

[2]中國合格評定國家認(rèn)可委員會.化學(xué)分析中不確定度的評估指南[M].北京：中國計(jì)量出版社，2006:1-148.

[3]國家藥典委員會.中華人民共和國衛(wèi)生部藥品標(biāo)準(zhǔn)·中藥成方制劑（第十四冊）[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，1997:180.

[4]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典（一部）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：附錄 49，附錄 103.

[5]JJG196-2006，國家計(jì)量檢定規(guī)程·常用玻璃量器 [S].