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物质组成准确测量及其理论研究
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  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    TB99, O652
  • 关键词:
  • 成果简介:
    研究目的:测定物质组成是化学研究的主要课题之一,确定样品成分意味着测量样品中化学元素的量。在国际单位制中,物质的量定义为和样品中指定基本实物粒子数成比例的物理量。世界上,每天人们都要做各种物质成分的测量。究竟怎样进行测量操作,样品成分才能获得准确结果呢?事实上,当人们测量一个由大量原子分子组成的样品成分时,如何实现被测样品成分的真值是一个没有解决的科学问题。主要科学发现:通过深入研究发现:样品成分的真值存在于样品分子的均匀分布之中。结合构想的样品均匀化思想实验,课题组提出并证明了“物质的量测量中心定律”,该定律表明样品分子布居的均匀性代表分析中样品成分的测量准确度。样品化学成分的测量能力实质上是人们操纵和识别样品分子的能力。课题组还进一步指出,在微观水平上,阿伏加德罗定律不成立。有关研究成果发表在《美国分析化学杂志》。在单晶硅摩尔质量准确测量研究中,课题组设计建立了一套高真空度的五氟化溴纯化及四氟化硅制备实验装置、一套高真空度氟硅酸钡热分解及四氟化硅收集实验装置。使用这两套实验装置和课题组改进的五氟化溴法制备四氟化硅的实验方法,使得样品化学制备过程中单晶硅完全转化,四氟化硅同位素样品在分子水平上混合均匀,来自试剂和环境的污染更少,同时对四氟化硅提取分离过程进行了同位素分馏校正。课题组的硅同位素成分测量研究在理论方法、实验设备构建和实验操作原理上都有新的突破和提高。自然丰度单晶硅摩尔质量测量方法不确定度达到8×10-8,是国际领先水平。课题组发现了碱溶法制样过程存在分馏效应,并且准确测量了这一分馏效应的大小,它导致自然丰度单晶硅摩尔质量偏小1.0×10-6,修正后,X射线晶体密度法测得的阿伏加德罗常数值更接近国际推荐值。在阿伏加德罗常数测量关键技术上实现了重要突破。提出了物质的量测量均匀性原理和准确测量摩尔质量的新判据。成果的价值:物质的量测量中心定律的发现以及准确测量化学成分的方法原理对于在微观和宏观水平上准确测量物质的组成提供了理论基础。
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