Tomchuk_POSІB_VET_BІOHІMІJa

Сушка

При сушінні обладнання після очищення слід також дотримуватися обережності. Існує чотири основних способи сушіння обладнання:

•фізична сушка за допомогою абсорбуючого матеріалу;

•ополіскування летючим розчинником з наступним його

випаровуванням при кімнатній температурі;

•видалення розчинника при кімнатній температурі в потоці повітря;

•видалення розчинників при підвищеній температурі.

Останній спосіб зручний і, як правило, безпечний. Більшість лабораторій обладнано промисловими сушильними печами (шафами) для сушіння скляного посуду. З’являється спокуса сушити всю скляну посуду тільки так, а проте, в двох випадках це неприйнятно. Гарячу сушильну піч, так само як і будь-який інший джерело тепла, не рекомендується застосовувати для видалення органічних розчинників. Крім того, не слід сушити при підвищених температурах мірний скляний посуд. Скло розширюється при нагріванні, і процес цей може виявитися не цілком оборотним, тому нагрівання слід уникати – воно може призвести до порушення калібрування і виходу значення за рамки допуску. Більш відповідний спосіб сушіння в цьому випадку – сушка в потоці повітря; при цьому приміщення необхідно добре вентилювати, переважно проводити процедуру у витяжній шафі.

5.4.5. Хімічні реактиви та витратні матеріали

У цьому розділі йдеться про правильне використання хімічних реактивів та інших витратних матеріалів у процесі хімічного аналізу. У розділ включені рекомендації щодо застосування розчинників, реагентів (речовин, що відіграють особливу роль, що безпосередньо беруть участь в хімічному процесі) та інших матеріалів, необхідних для дослідження, але не вступають в хімічні взаємодії. Кілька прикладів використовуваних матеріалів представлено нижче.

Реактиви – агенти-окиснювачі та відновники, індикатори, осушувачі, буферні розчини, комплексоутворювачі, кислоти й луги.

491

Розчинники – вода, органічні розчинники і надкритичні флюї-

ди.

Витратні матеріали – фільтрувальний папір, кипілки, втулки для апаратів Сокслета, сорбенти для хроматографічних колонок.

При роботі з цими матеріалами слід звертати увагу на такі аспекти як клас чистоти, маркування, виготовлення, утримання, зберігання, безпека, стабільність і утилізація. Всі згадані аспекти розглянуті в наступних розділах . Більшість рекомендацій даного розділу застосовуються при роботі з пробами.

Клас чистоти

Для більшості хімічних реактивів, що використовуються в лабораторіях, існує кілька класів чистоти, що визначаються, як правило, концентрацією присутніх у них домішок, загалом, чим чистіше реактив, тим вище його вартість, в каталозі виробника вказані класи чистоти хімічних реактивів, наявних у продажу, разом зі специфікаціями їх чистоти. Необхідно пам’ятати, що в специфікації, можливо, вказані не всі присутні в реактиві домішки. Природа домішок може виявитися важливою (або не важливою), залежно від того, як буде використаний реактив.

Наприклад, в виготовлених промисловим чином мінеральних кислотах, таких як сульфатна, хлористоводнева або нітратна, неминуче присутні в невеликих концентраціях домішки металів. Якщо кислота призначена для використання в простій реакції, присутність невеликих кількостей металів, ймовірно, не виявиться важливим фактором. Однак, якщо кислоту використовують для мінералізації проби з наступним визначенням слідів металів методом атомно-абсорбційної спектрометрії, то цілком очевидно, що присутність домішок металів може істотно спотворити результати аналізу. Для вищеописаного застосування необхідно скористатися кислотами високого ступеня чистоти, які практично не містять домішок металів.

Аналогічно, існує безліч способів застосування органічних рідин. Наприклад, гексан, що містить, як правило, домішки ароматичних сполук, згідно з низкою методик застосовують для екстракції з проб неполярні хімічні сполуки. При подібному застосуванні

492

наявність домішок в гексані може виявитися важливим (або не важливим) фактором. Проте, якщо гексан призначений для використання в якості розчинника в УФ-спектроскопії або аналізу методом ВЕРХ з детектуванням по УФ-поглинання або флуоресцентним детектуванням, то слід враховувати, що присутність ароматичних домішок зробить гексан менш прозорим в УФ-області. Важливо вибрати відповідний клас чистоти реактивів.

Маркування

Маркування – досить істотний аспект лабораторного менеджменту. Правильний дизайн і застосування етикеток забезпечує користувача чіткою інформацією про ідентичність і статус реактивів, хімічних стандартів, апаратури і устаткування. Існує ряд вимог, яким повинна відповідати етикетка на контейнері.

•Етикетка повинна бути надійно прикріплена до корпусу (але не до кришки) контейнера.

•На етикетці має бути достатньо місця для розміщення всієї

необхідної інформації.

• Напис на етикетці має бути практично незмивним або захищеним від розмивання або забруднення.

З вищесказаного можливі винятки, тому слід пам’ятати про призначення етикетки. При приготуванні вагових розчинів часто доводиться використовувати кілька ідентичних контейнерів з кришками. У цьому випадку важливо чітко маркувати і контейнер, і відповідну кришку. Іноді етикетки не можуть зберігати постійну вагу – в цьому випадку написи, зроблені безпосередньо на контейнері, можуть виявитися кращим виходом з положення. Виливати і наливати рідини/розчинники слід з великою обереж-ністю, щоб інформація на етикетці не виявилася втраченою.

Приготування реактивів

Часто виникає необхідність у приготуванні окремих реактивів. Можливо, комусь це здається звичайною лабораторною роботою, проте її значення часто недооцінюють. Тут зазвичай з’являється джерело похибки, і є сенс витратити час на те, щоб переконатися, що реактиви і особливо хімічні стандарти приготовані правильно.

493

Тут працюють дуже прості принципи. Дотримуйтесь робочих інструкцій, дотримуйтесь правил техніки безпеки, використовуйте обладнання належним чином і завжди пам’ятайте: необхідно переконатися в тому, що ви розумієте, що робите, перед тим, як приступити до роботи.

Деякі інструкції можна тлумачити неправильно, якщо не прочитати їх уважно.

Утилізація відходів

Важливим аспектом належної лабораторної практики є утилізація відходів хімічних реактивів, проб і витратних матеріалів. Існують надзвичайно суворі нормативи, що стосуються відходів, які зливаються безпосередньо в каналізаційну мережу. Можливо, допустимо зливати безпосередньо в каналізацію деякі хімікати одночасно з великими обсягами води. Існують особливі інструкції по збору та ліквідації відходів інших матеріалів, і їм необхідно слідувати. До них включені такі способи як збір окремих типів хімічних відходів у контейнери для подальшого знищення спалюванням або захоронення і т. д.

Сховища, такі як холодильники, морозильні камери та лабораторні шафи необхідно регулярно перевіряти і позбавлятися від накопичених непотрібних предметів. Реактиви та стандарти із закінченими термінами придатності; проби, яких необхідність зберігання відпала, слід ліквідувати відповідно до правил. Записи, що містять інформацію про те, що, коли і, ймовірно, яким чином ліквідовано, повинні бути в ідеальному порядку.

5.4.6. Технічне обслуговування та калібрування обладнан-

ня

Розумно розраховувати на те, що нове обладнання буде працювати з максимальною ефективністю, проте воно може швидко прийти в непридатність, якщо його неправильно обслуговують і належно не калібрують. Технічне обслуговування обладнання може бути плановим або ж виконаним з метою ремонту. Деякі прості операції в рамках технічного обслуговування може виконувати користувач, проте в більшості випадків відповідальність за нього

494

бере на себе виробник, постачальник або сертифікований агент. Звернення за «професійним технічним обслуговуванням» може бути умовою гарантійних зобов’язань, а ремонт «власними силами» може призвести до визнання гарантії недійсною.

При необхідності планового обслуговування укладається контракт на регулярне профілактичне технічне обслуговування інструмента з частотою, що залежить від характеру технічного обслуговування. Планове обслуговування являє собою спосіб підтвердження того, що інструмент знаходиться в «доброму стані», а також ідентифікації довгострокових проблем. Планове технічне обслуговування не дає гарантії від раптової поломки інструменту, хоча іноді в угоду з виробником включають пункт про пільгове обслуговуванні в разі раптової поломки.

Технічне обслуговування з метою усунення пошкодження передбачає виклик інженера лише у випадку поломки інструменту, яку не може усунути користувач. Якщо користувач не здійснював щоденний догляд за інструментом, то досить імовірно, що інструмент просто «заїздили», що викликало поломку. Таким чином, більша частина відповідальності за збереження інструменту лягає на користувача.

Профілактичне обслуговування є більш досконалим способом підтримки інструментів у робочому порядку. На перший погляд здається, що контракт на профілактичне обслуговування є більш дорогим варіантом з двох можливих. Однак у довгостроковій перспективі, з урахуванням таких факторів як термін служби інструменту і втрата часу через простій, виявляється, що цей варіант більш дешевий.

У проміжку між зовнішніми сервісними візитами співробітники лабораторії повинні виконувати прості щоденні операції з обслуговування обладнання. Природно, інструмент слід утримувати в чистоті, зокрема, необхідно якнайшвидше очищати обладнання від пролитих хімічних речовин. Інші прості способи перевірки, які можна виконувати в лабораторії, як правило, перераховані у «Вказівках» виробника.

Регулярне калібрування і верифікація підтверджують, що параметри, які вимірюються конкретним інструментом, можуть

495

бути співвіднесені з визнаним стандартом. Частота калібрування інструмента може бути різною, залежно від способу застосування. Якщо в ході верифікації робочих характеристик інструменту було показано, що інструмент підтримує точність калібрування протягом приблизно трьох місяців, то калібрування слід повторювати з інтервалом близько двох місяців. Проте, верифікація (перевірка придатності системи) виконується кожен раз при виконанні аналізу проб. При виконанні деяких критично важливих аналізів калібрування слід проводити для кожної партії проб або, у надзвичайних випадках, для кожної окремої проби.

Сучасні інструменти з мікропроцесорним управлінням найчастіше забезпечені «внутрішнім стандартом» і проходять автоматичну верифікацію кожного разу при використанні інструменту. Це може виявитися досить корисним, якщо стандарт може бути порівняний з калібрувальними стандартами, який необхідний при перевірці. Щоб це перевірити, необхідно провести підтверджуючий вимір вручну з використанням зовнішнього стандарту. Наприклад, перевірку внутрішнього стандарту маси на електронних вагах можна провести за допомогою набору каліброваних гир. Якщо в результаті процедури підтвердження виявляється, що показання приладів виходять за рамки заданих допусків, то потрібно провести певні коригувальні дії. Ймовірно, доведеться заново налаштовувати інструмент, щоб вимірювання проводилися відповідно до специфікації; можливо, буде потрібно візит спеціаліста з технічного обслуговування.

У «зразковому господарстві» процедури верифікації повинні бути повністю документовані. Там, де лабораторія прагне відповідати певному стандарту менеджменту якості, існують суворі вимоги до управління згаданою документацією. Калібрування/верифікація є дуже важливим аспектом проведення вимірювання; весь процес вимірювання опирається на надійне калібрування. Документація повинна включати інформацію про реальну процедуру та якусь «область техніки» до вказівок, коли слід проводити коректувальні дії, які корегувальні дії необхідно зробити, а також як реєструвати дані про калібрування. Хід процедур калібрування/верифікації слід акуратно і ретельно документувати,

496

оскільки крім того, що ці документи служать доказом правильного функціонування системи, вони вказують на погіршення робочих характеристик інструменту і необхідність коригувальних дій або технічного обслуговування. Наприклад, відгук спектрометра при введенні певного хімічного стандарту довгий час залишався постійним, оскільки прилад працював справно. У міру розвитку дефекту в детекторі спектрометра відгук на хімічний стандарт змінювався, що відображають результати, отримані в ході верифікації.

Лабораторія повинна скласти план, що містить наступну інформацію: які робочі характеристики слід перевіряти для кожно - го приладу; чому необхідні подібні перевірки і як їх треба проводити. Документи, що встановлюють періодичність технічного обслуговування та перевірки робочих характеристик для певних інструментів представлені в «Посібнику з якості в аналітичній хімії» СІТАС/Eurachem.

5.4.7. Основи статистики

Сукупності та вибірки

При проведенні хімічного аналізу ми майже завжди зацікавлені в вимірах щодо малої кількості проб, обраних із набагато більшої кількості потенційних проб. Таким чином, отримані дані представляють вибірку з набагато більшою сукупності даних. Ми використовуємо наші вибіркові дані для оцінки характеристик відповідної сукупності даних, з яких зроблена вибірка.

Опис розподілу даних

Аналітику доручили визначити концентрацію холестеролу в упаковці спреду з низьким вмістом жиру. Аналітик взяв з упаковки десять проб і визначив концентрацію холестеролу в кожній пробі. Результати дослідження представлені в табл. 5.3.

497

Таблиця 5.3. – Результати визначення холестеролу

Ці десять результатів є вибіркою з великої за об’ємом сукупністю даних, оскільки теоретично аналітик міг би відібрати з упаковки спреду з низьким вмістом жиру набагато більше проб. Через неминучі випадкові похибки результати повторних вимірів завжди відрізняються один від одного. На рис. 5.11. представлена частотна діаграма (гістограма) даних. Стовпці уздовж горизонтальної осі представляють діапазон результатів, а по вертикальній осі відкладають частоти, з якими результати з’являються в кожному діапазоні (стовпці).

Аналітика можуть зацікавити три оцінки, які можна зробити на підставі даних, представлених на рис. 5.11, а саме:

• оцінка дійсної величини параметра, що вимірюється (тобто реальній концентрації холестеролу в упаковці спреду);

•оцінка розкиду результатів (тобто наскільки різняться результати окремих вимірювань);

•оцінка розбіжності оціночних значень істинних величин для різних наборів даних.

На рис. 5.12 представлена частотна діаграма для більшої ви-

бірки даних (1000 експериментальних точок), яка була побудована виходячи з набору даних, представлених в табл. 5.3, за допомогою комп’ютерної програми.

498

Рис. 5.11. Частотна діаграма (гістограма) даних, представлених в табл. 5.3

Рис 5.12. Розподіл набору даних, імітованих на підставі даних, представлених у табл. 5.3

При великому об’ємі вибірки гістограма представляє набагато чіткішу картину розподілу даних. Потрібно звернути увагу, що результати сконцентровані в центральній частині гістограми, а

499

розподіл є приблизно симетричним. Нарешті, для дуже великого масиву даних і великої кількості стовпців, як показано на рис. 5.13, чітко проявляється форма генеральної сукупності. Тепер, коли сукупність даних обмежена плавною кривою, ми можемо, в принципі, визначити рівняння цієї кривої. Розподіл, представлений на рис. 5.13, називають «нормальним розподілом».

Рис.5.13. Ілюстрація нормального розподілу даних

Нормальний розподіл описує звичайну картину розподілу результатів вимірювань. Цей тип розподілу даних називають також розподілом Гаусса. Більшість результатів вимірювань, багаторазово повторених, укладаються в розподіл Гаусса. При нормальному розподілі більшість результатів групується біля центрального значення, кількість результатів убуває з видаленням від центру. Розподіл існує в нескінченному інтервалі, і значення можуть виявитися на вельми великій відстані від центру, хоча ймовірність цього дуже мала.

Сукупність даних з нормальним розподілом можна охарактеризувати двома параметрами. Центр розподілу одиниць сукупності характеризує параметр μ, а розкид значення характеризує параметр

500