系列水分活度标准物质的研制
引用本文:郑涵，王海峰，张艾蕊，等. 系列水分活度标准物质的研制[J]. 化学试剂，2024，46(3)：105-111.
DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0675
背景介绍
水分活度是样品水分活性程度的指标。美国食品与药品管理局（FDA）规定，包装食品的水分活度不得超过0.85，因此水分活度的准确测定对食品安全计量具有重要的意义。水分活度仪通常采用电容式、电阻式、冷镜露点式或激光可调吸收光谱式传感器，可以快速测量食品的水分活度。水分活度仪需要使用标准物质校准，以保证量值溯源。目前国内外缺少量值准确可靠的水分活度标准物质。
文章亮点
1.采用重量法配制了7种氯化锂和氯化钠不饱和溶液水分活度标准物质，分别采用质量平衡法和电位滴定法测定了高纯氯化锂的纯度；
2.深入研究电解质溶液理论，根据德拜-休克尔方程，采用电解质渗透系数的国际标准数据、溶液浓度和水的分子量，计算了溶液的水分活度；
3.该系列标准物质填补了国际空白，可用于水分活度仪的计量校准和方法验证，保障测量结果的量值溯源，实现准确可靠和等效一致。
内容介绍
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
1.2 实验方法
1.2.1 标准物质的制备
1.2.2 LiCl纯度定值策略
有两种方法来确定LiCl的纯度：电位滴定法和质量平衡法，如图1所示。以这两种方法的结果的平均值作为LiCl的纯度的标准值。
1.2.3 LiCl水分的测定
采用卡尔·费休库仑法测定LiCl中的水分。将库仑法水分仪和分析天平放入手套箱。在手套箱内称取LiCl样品，然后打开水分仪滴定池的盖子，直接进样。根据法拉第定律，根据电解电量计算样品水分。
1.2.4 LiCl金属杂质含量的测定
1.2.5 LiCl阴离子杂质的测定
1.2.6 LiCl不溶物的测定
1.2.7 电位滴定法测定LiCl纯度
采用NaCl纯度标物（GBW 06103），使用重量法，制备了NaCl标准溶液。然后用硝酸银（AgNO3）溶液滴定，从而计算AgNO3溶液的摩尔浓度。然后用AgNO3溶液滴定LiCl溶液。
1.2.8 水分活度的测定
使用带有冷镜露点传感器的水分活度仪来测量标准物质候选物。水分活度仪用LiCl、氯化镁、NaCl和溴化钾的饱和溶液进行校准。
2 结果与讨论
2.1 NaCl水分活度标准物质
制备了5种不同浓度的NaCl溶液水分活度标准物质，配制的原始数据和计算结果详见表1。
按照公式（8）计算得到溶液中NaCl的质量摩尔浓度m，将m代入渗透系数的拟合方程（德拜-休克尔方程，即式（9））中[13]，得到该浓度下NaCl溶液的渗透系数（ϕ）。计算其水分活度（a），结果如表1所示。
评定5种NaCl溶液标准物质的不确定度（U），结果如表2所示。
2.2 LiCl水分活度标准物质
LiCl溶液标准物质配制的详细数据详见表1。LiCl溶液的渗透系数拟合公式如式（9）所示。将LiCl的m代入式（9），得到LiCl溶液的ϕ和水分活度。
3 结论
报道了NaCl溶液和LiCl溶液水分活度标准物质的研制。采用质量平衡法和电位滴定法测定LiCl的纯度。采用重量法制备LiCl溶液，利用LiCl和水的质量以及LiCl纯度计算LiCl的质量摩尔浓度（m）。根据物理化学基本原理，由m和ϕ计算得到水分活度的标准值。7种标准物质（GBW(E)130843-130849）的标准值分别为0.250、0.500、0.762、0.797、0.850、0.900和0 950，它们的扩展不确定度（U，k=2）不超过0.007。以德拜-休克尔方程表示的ϕ的标准数据，由美国标准局（NBS）统计并发布。该系列水分活度标准物质可用于水分活度仪的校准和水分活度测量方法的验证。
