化学分析における基礎技術の重要性（4）Importance of Basic Technique on Chemical Analysis (4)─試薬と精度管理─
関東化学株式会社 草加工場 検査部

井上 達也

TATSUYA INOUE
Kanto Chemical Co.,Inc., Inspection Department, Soka Factory

試薬メーカーにとっては答えづらい要素を多く含んでい1．はじめにる。同じ試薬や試液であっても、使われる環境、保管方
当社で製造している試薬は、広範な分野で使用されて法、使用方法、試薬に対する知識の差など不確定要素おり、毎年、数多くのお客様が当社工場を見学あるいはがあまりに多い。一方で、そうした質問をされる方と話を監査のために訪れる。そうしたお客様との接触を通じ、する際に「あなたの試験室では、その試薬や試液は、ど筆者自身、試薬のユーザーがどんなことで困っているか、の程度の変化まで許容されるのですか？」と質問すると、何を知りたがっているかを肌身で感じることが多い。今ほとんど答えが返ってこない。世界的な傾向として、品回は、試薬や自らが調製した試液の管理、そして過去質管理における精度管理や妥当性確認の必要性が高まの号に掲載した滴定に関連する補足説明を中心に述べって いるが、「 例えば 、そ の 一 要 素 である堅 牢 性ることとする。

（Ruggedness）
は、メーカーでは妥当性を検証するデータに基づき、商品を設計する毎に保証されているが、ユーザーがこれらのデータを入手し、自らの目的のために利2．試薬、試液の使用期限用できるケースは少ないと思われる。
」結局、使用する各ユーザーから、「開封後の試薬や調製後の試液の使ユーザーが改めて基準を定めなければならないが、使用用期限は何日ですか？」との質問をしばしば受けるが、する試薬、試液が多い場合、一品目ごとに経時変化を

表1 イオンクロマトグラフ用混合標準液の変化（面積：μS/cm）

経過日数

F

BrO3ClNO2BrNO3PO4SO4012.834

2.001

8.455

5.753

3.634

4.553

2.2386.224

50

12.955

2.007

8.486

5.811

3.544

4.748

2.329

6.389

64

12.858

1.994

8.335

5.645

3.548

4.539

2.238

6.209

93

12.914

2.006

8.319

5.627

3.751

4.587

2.223

6.124

111

13.130

1.840

8.476

5.839

3.511

4.534

2.354

6.262

126

12.813

1.999

8.455

5.558

3.603

4.649

2.337

6.149

159

12.958

2.011

8.620

5.673

3.604

4.564

2.206

6.399

201

12.899

1.859

8.518

5.507

3.598

4.436

2.329

6.113

平均

12.920

1.965

8.458

5.677

3.599

4.5762.2826.234

RSD%

0.77

3.64

1.142.07

2.04

2.00

2.66

1.79

THE CHEMICAL TIMES 2005 No.4
（通巻198号）

11

追うことは現実的に困難である。そこで、通常業務で得られる試験データの中から、あるレベルで使用期限の妥当性を見つけ出すアイデアを紹介する。

いように混合することが肝要である。
水酸化ナトリウム溶液を例にとると、48％付近ではもともと二酸化炭素を吸収しにくいため、振り混ぜても影響

表1は、安定性のデータを収集する目的ではないが、は少ないが、二酸化炭素を吸収しやすい0.1 mol/L以下

陰イオン各成分を1 μg/mLに調製した検量線用混合標では激しく振り混ぜるとすみやかに二酸化炭素を吸収し準液をイオンクロマトグラフで経時的に測定したデータでてしまう。また、アンモニア性に調製されている試薬、試あり、各成分のピーク面積をまとめたものである。

液も激しく振り混ぜることでアンモニアガスが抜けて濃度

このデータのRSD（相対標準偏差）と最初に行った併変化を起こすことが多い。

行精度（可能な限り日間再現精度）試験で得られるRSD初めて使用する試薬、試液で試験を継続して行う場は、ほとんど同じレベルであった。毎回の測定で溶離液合、筆者は次の管理を実施することが多い。吸光光度や装置状態が異なることを考慮すれば、2つのRSDが同法を例にとると、最初に検量線の併行精度（y切片と傾き程度であることは、この混合標準液は201日目まで使用の変動）を調べ、その試薬、試液を使用するたびにy切可能な状態であったと判断してよいのではなかろうか。

片と傾きを最初の併行精度のデータと比較し、y切片が2図1にクロマトグラムの一例と測定条件を示す。

倍の範囲、傾きが同等の範囲であれば使用可と判断し、使用期限を延長していくといった方法をとっている。もちろん、判断基準は試験方法が要求する精度に合わせ、変えることもある。またこの場合、個々の試薬、試液に使用期限を設定するのではなく、同じ試験に使用する試薬セットとして使用期限を定めてしまうこともある。いずれにせよ保管及び使用方法をまず定めることが重要であり、これを定めずに使用期限を設定しても意味をなさないことになる。
このように過去のデータを解析することで、有効に利装 置：Metrohm 761CompactIC

温 度：30 ℃

カラム：Shodex SI-90 4E（4.0×250 mm／9.0μm）

流 速：1.0 mL／min

用できる結論を導き出す工夫をすることができる。

注入量：20μL

溶離液：1.7mmol/L NaHCO3／1.8mmol/L Na2CO3

図1 イオンクロマトグラフ用混合標準液（1μg／mL）のクロマトグラム

3．液温測定本紙194号1）では、水を使用した体積計の校正について紹介したが、水温を測定する際に注意しなければここで重要な点は、保管及び使用方法を定めることでならないことがある。本来、試験室は1年を通じ空調を施ある。今回の場合、特別な保管は行なわず、室温で保し、一定環境に保つことが望ましい。しかし、昨今ISO管した。毎回の使用に当っては、液を泡立てないように14001で要求される環境問題、特に地球温暖化の防止

数回瓶を転倒して均一化し、ガラス製ビーカー等に注いを考慮しなければならない社会情勢が到来している。しで、その液を使用した。全ての試液が該当するわけでたがって、多くの試験室では使用していない時間、特にはないが、この試液の場合、ボトル内部にピペット等を入夜間は空調を停止せざるを得ない状況にある。こうしたれないことが変化を防ぐ最良策と考えている。先の号で状況下では、液温測定に偏りが生じやすい。

紹介したように試験室内には塩化物イオン、硝酸イオンの図2は、夏の朝、空調を運転する直前に1 L三角フラ

汚染源が存在しやすく、ピペット等を介して試液が汚染スコに水を1 L採取し、その一部を50 mLビュレット及びする可能性があるため、このような取扱いをした。また、25 mLメスシリンダーに移し、それぞれの水温の変化を液体の試薬及び試液は夏場にボトルの上部に水滴を形追ったものである。

成し不均一化することが多いが、一般的に液を泡立てな

12THE CHEMICAL TIMES 2005 No.4
（通巻198号）

室温は24〜25 ℃の間に設定しており、25 mLメスシリ化学分析における基礎技術の重要性（4）

ンダーと50 mLビュレット中の水温は設定温度に向かって量を読み取り、25 mLメスシリンダーに差し込んだ温度計近似した挙動を示したが、1 L三角フラスコ中の水温はで液温を測定し、滴定量の温度補正を行なっている。そ室温になかなか近づかないことがわかる。の場合、25 mLメスシリンダーに温度計を差し込むと、非したがって、こうした状況下でJIS K 0050化学分析通

常に不安定で転倒しやすくなるため、リング状の重り（三則に基づきガラス体積計を校正する場合、1 L三角フラ角フラスコ等を水浴中に浸漬する際、浮き上がらないよ

スコ側で水温を測定すると、実際の水温に対し偏りが生うに付けるリング状の重りなどが利用できる）をはめて安じてしまう。

定化させている（写真1, 2）。
また、各種の滴定溶液に対応できるように、温度計はふっ素樹脂被覆のものを使用している。これは、1 mol／L水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液に温度計を差し込むと、ガラスが腐食され目盛りの塗料がはがれてしまうことを防ぐ対策である。ガラス製ビュレットも同様にアルカリ溶液で腐食される。したがって、特に自動滴定装置を使用する場合、使用後すみやかにシリンダー等の液を抜き、水洗しなければ腐食により体積変化や漏れを生じることが多い。25 mLメスシリンダーを使用する理由は、形状がビュレットに近似し、図2に示すように水温変化がビュレットに近似しているためである。さらに25 mLメスシリンダーであれば、温度計が25 ℃を示しても全浸没温度

図2 ガラス器具中の水温の変化

計の水銀柱の先端が液面下に位置する深さがある。JIS
K 8001試薬試験方法通則に記載されている温度補正表

こうした確認が精度管理の基礎を支えることになる。

は1 ℃刻みであり、本来これほど正確な水温測定を必要

現在、当試験室ではビュレットを用いて滴定する際、ビとしていない。しかし、新入社員に温度を測定させると、ュレットに滴定溶液を入れ、次に温度計を差し込んだ25温度計を適切に使えることがほとんどない。筆者自身、

mLメスシリンダーに同じ滴定溶液を入れて、室温との差温度計さえも適切に使いこなせないこの状況に危機感をが2 ℃以内であることを確認してから滴定を開始してい抱き、上記の方法を標準化した経緯がある。やはり、装る。滴定終了後にビュレットの液面の安定を待って滴定置も器具も正しい使用方法を身に付けていないと、いざ

写真1 メスシリンダー転倒防止用リング状重りのセット前

写真2 重りセット後

THE CHEMICAL TIMES 2005 No.4
（通巻198号）

13高精度を必要とする試験に携わる場合、手も足も出なく補正して用いることが一般的である。

なってしまう。参考として、JIS K 8001試薬試験方法通則に記載されている温度補正表を表2に示す。

f=f0
1+a (t-t0)

f：温度 t のときのファクター

f 0：温度t 0のときのファクターt：
0 標定時の液温

t：使用時の液温

a：体膨張率（酢酸 1.070×10 - 3）

表2 0.1 mol/L以下の滴定溶液1000 mLに対する各温度における補正値

当社を訪れるお客様から、「なぜ、自動滴定装置を多温度℃

補正値mL

温度℃

補正値mL

温度℃

補正値mL

5+1.61

17+0.54

29-2.15用しないのか」と質問されることが多い。その際の筆者

6+1.6018+0.3730-2.44

自身の答えは、「分析装置はコンピュータの発達と共に7+1.57

19+0.1931-2.73

自動化、高度化しているが、なぜか自動滴定装置には、8+1.53

20

0.00

32-3.03

いまだに液温を測定する機能が付いていない。さらには

9+1.4721-0.2033-3.34

10+1.4022-0.41

34-3.65

11+1.3123-0.6335-3.9712+1.2224-0.8636-4.30

13+1.1125-1.1037-4.64

14+0.98

26-1.3538-4.98

15+0.8527-1.6139-5.33

ベースにしているため冬季に凍結しやすい。使用時に一16+0.70

28-1.88--

部であっても凍結していれば異常に気付くが、夜間に凍

備考 表2の使い方：滴定溶液の温度が20 ℃でない場合の液量の補正は、その温度に対応する表中の補正値（mL）に分率［使用した液量（mL）／1 000 mL］を乗じて得た値を加算して行なう。

そのプログラムに温度補正を行なう機能が付いていない。
」である。
余談になるが、0.1 mol/L過塩素酸（酢酸溶媒）
は冬季になると毎年のように販売先でトラブルが発生している。
その原因は、夜間の凍結にある。この溶液は、酢酸を結し使用時までに自然に解けた場合、気が付かないことがある。この場合、過塩素酸と酢酸の融点に差があるため解ける際に溶液の不均一化を生じてしまう。この状態で滴定に使用すると、当然大きな誤差を含んだデータを得てしまう。筆者は、液体の試薬、試液を使用する前には必ず泡立てないように数回瓶を転倒して均一化している。上記のケースで冬季だけこれを実施しようとしても、人によって冬季の解釈が異なる上、数年後には忘れてしまうだろう。したがって、常に実施する操作として身に付けることが肝要である。
温度に関して付け加えるならば、多くの試験施設において財団法人日本品質保証機構で試験を受けた校正用光学フィルタを使用して、分光光度計を校正しているこ

図3 水酸化ナトリウム溶液の濃度別温度補正値とだろう。しかし、筆者が見る限り校正時の温度が記録140.1 mol/Lを超える濃度の水酸化ナトリウム溶液に対すされていないことが多い。証明書を良く読むと、そこに記る温度の補正値の例を図3に示す。このグラフで使用し載されている透過率、吸光度はいずれも25 ℃で得られたたデータは、高木誠司著「定量分析の実験と計算 2容量値であり、24 ℃や26 ℃でその値がそのまま使えるだろう

分析法改訂版」（共立出版）に記載されている。

か。分光分析ではトップクラスの試験所を審査した際、そ市販の滴定溶液のファクターを用いる場合、その表示の試験所には、まさに温度の違いによる吸光度のデータ値は標準状態20 ℃での値である。したがって、精密なが存在し、レベルの高さに感心したものである。25℃±分析をするなら、滴定量を20 ℃の状態に補正する必要3℃程度でそのデータが使用可能である。しかし、試験がある。一方、慣習的に温度によってファクターを補正し記録に温度が示されていなければ、それも意味がなくなて使用することもある。代表例は、非水滴定用0.1 mol/Lってしまう。温度の記録は重要であり、記録しておくに越過塩素酸（酢酸溶媒）溶液で、ファクターを下記のようにしたことはない。

THE CHEMICAL TIMES 2005 No.4（通巻198号）

化学分析における基礎技術の重要性（4）リオクロムブラックTは塩化ナトリウムで希釈した粉末であ4．精度管理の結果るが、一般的に使用される指示薬はメタノール溶液で安
過去の数号

1）
, 2）
, 3）

にわたり、分析における基礎技術定剤として塩化ヒドロキシルアンモニウムが添加されていの重要性を述べてきたが、それらが統合され管理されたる。この溶液は、メタノールの蒸発等の変化を起こしやす具体的な結果を示すこととする。表3は、実際に販売しい。また、筆者の経験では安定剤が滴定対象物と反応た0.01 mol/Lエチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウムしたケースもあった。したがって、粉末を使用することが溶液のファクターの試験データである。これはISO 17025多い。試薬のISO規格内では、錯滴定の指示薬はモーの認定範囲拡大を目指し、トレーニングを兼ねていたた

ダントブラック11（エリオクロムブラックT）希釈粉末が用いめ、毎回、二人の試験者が標定を実施している。

られ、粉末の場合ならば1年以上安定である。

標定は、各自が500 mLの0.01mol/L亜鉛溶液を3つ調製し、同一バッチから試料採取した3検体を無作為に組5．おわりにみ合わせて実施している。通常、滴定量が25〜26 mLとなるように亜鉛溶液を調製し、滴定時には25 mL付近ま分析技術者を育てるには多くの時間と工夫を必要とで各ビュレットの補正値がゼロとなる速度で滴下し、終点し、全体として苦労の割に成果が出にくいことが多い。

付近ではビュレットの先端に1/3〜1/5滴を出し、三角フラ

近年、「社内での技能試験の注意点が知りたい」、「教スコの壁に沿って内部に入れる操作を繰返す。その結育資料となる本を紹介してほしい」、「技能の評価方法を果、表3に示す精度が得られている。当試験の実施にあ教えてほしい」等のお客様からの声を多く聞くが、試験所たり2箇所に精度を向上させる工夫をしている。1点目は認定、GLP、GMP等における教育の必要性以上に、技500 mLの亜鉛溶液から25 mLを採取する際に、それぞ能教育そのものに苦労されている姿がそこはかとなく伝れの質量を測定し、質量希釈を実施している。これは、わってくる。

体積で採取する際に起きる室温変動等の影響を排除す

最近では、不確かさの見積りやQS9000での試験精度ると共に有効数字を増やす目的である。2点目は、指示確認等で、試験回数を増やして標準偏差を求めることが薬であるエリオクロムブラックTの添加量を、亜鉛溶液で増えている。試験回数を増やせば統計的に信頼水準がかすかな赤を感じる程度に抑え、滴定で暗色となる点を高まることは当然だが、いたずらに試験回数を増やして見つけ出すことである。この点を検知できれば青みを帯も、前記の滴定のように完全に人手による操作では、集びる終点までの滴定量は約1/2滴程度である。この暗色中力のような精神面の信頼水準が低下することもある。となる点を見つけ出すことで人による偏りが激減した。

n=3の試験で良好な繰返し精度を得られる試験者が、もちろん熟練を要する部分があり、0.1 mol/L溶液ではこn=20の分析では数倍悪い標準偏差を与えるということもの点で見つけ出すことは難しい。ここで用いる指示薬エあって、このような現実的な問題を解決する工夫を重ねていくことがポイントとなる。そのような工夫の数々を紹

表3 0.01 mol/ Lエチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム溶液のファクター
Lot No

介し、皆様のお役に立てればと願う次第です。

試験者

1回目

2回目

3回目

平均値

標準偏差

A

1.0072

1.00801.00691.00740.0006B

1.0077

1.0072

1.0074

1.00740.0003A

1.00451.0042

1.00501.00460.0004

JIS K 8001試薬試験方法通則

B

1.00451.00451.00471.00460.0001

高木誠司著「定量分析の実験と計算 2容量分析法改訂版」（共立出版）

A

1.00791.00861.0082

1.00820.0004

1）、井上達也、THE CHEMICAL TIMES, 2004, 4, 17-21

B

1.00781.00811.0077

1.00790.0002

引用文献

606F9277

JIS K 0050化学分析通則
704X9032

706X90602）、井上達也、THE CHEMICAL TIMES, 2005, 2, 19-21
3）、井上達也、THE CHEMICAL TIMES, 2005, 3, 17-21

THE CHEMICAL TIMES 2005 No.4
（通巻198号）

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