Метрология, стандартизация и сертификация. Лабораторный практикум-1

Условия воспроизводимости измерений – один из наборов условий измерений, включающий разное местоположение, разные средства измерений, участие разных операторов и выполнение повторных измерений на одном и том же или аналогичных объектах – по РМГ 29–2013, п. 5.14.

Воспроизводимость измерений – прецизионность измерений в условиях воспроизводимости измерений – по РМГ 29–2013, п. 5.15.

Минимальная погрешность измерения оптической плотности допускается в интервале 0,1–0,9. Поэтому все измеряемые растворы нужно разбавлять так, чтобы измеряемая оптическая плотность не выходила за указанный диапазон. Для повышения воспроизводимости метода измеряют оптическую плотность при максимуме поглощения.

Селективность (избирательность) фотометрических методов зависит от ряда факторов: природы применяемого фотометрического реагента, соответствующей степени окисления элементов, рН среды и используемых комплексообразующих реагентов, маскирующих мешающие ионы. Фотометрия является селективным методом, позволяющим проводить определения элементов в сложных пробах без химического разделения компонентов.

Систематические погрешности в фотометрии могут возникнуть, например, в связи с отклонением от основного закона фотометрии. Для учета систематических погрешностей применяют «холостой» раствор, содержащий все компоненты, кроме определяемого.

Фотометрические методы с применением градуировочного графика являются методами сравнения. Точность их в значительной мере зависит от точного приготовления соответствующих стандартных растворов определяемых элементов.

Стандартные растворы элементов разделяют на исходные и рабочие. Исходные растворы – более концентрированные – сохраняются неограниченно долго. Более разбавленные рабочие растворы, приготовляемые соответствующим разбавлением исходных растворов непосредственно перед употреблением, как правило, храниться долго не могут.

При построении градуировочной зависимости оптической плотности от концентрации шкалу подбирают таким образом, чтобы график (на её прямолинейном участке) был наклонен к оси абсцисс под углом, близким к 45°.

Сущность фотометрического метода определения титана

Фотометрический метод определения основан на образовании титаном в сернокислой среде с перекисью водорода желто-

31

оранжевого комплекса и изменении его оптической плотности согласно ГОСТ 15027.14–77. Бронзы безоловянистые. Методы определения титана, ГОСТ 5382–91. Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа.

Измерение оптических плотностей растворов проводят на колориметре фотоэлектрическом концентрационном КФК-2 – по

ГОСТ 4.452–86. Система показателей качества продукции. Приборы фотометрические. Номенклатура показателей.

4 Аппаратура, растворы и посуда

В лабораторной работе используют:

-колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2;

-кюветы с длиной поглощающего слоя 50 мм;

-серную кислоту, 6 н раствор;

-перекись водорода, 5 % раствор;

-стандартный раствор Ti, 0,1 мг/см3 титана;

-воду дистиллированную;

-колбы мерные стеклянные лабораторные, вместимостью 100 см3;

-пипетки на 10 см3, стеклянные, не ниже 2-го класса точности.

5 Выполнение работы

Выполнение работы включает следующие этапы.

1Предварительное изучение нормативной документации.

2Построение градуировочного графика для фотометрического определения титана.

3Проверка правильности построения градуировочной зависимости по стандартному (контрольному) раствору.

Предварительное изучение нормативной документации

Для выполнения лабораторной работы студенту необходимо предварительно изучить следующую нормативную документацию:

-РМГ 29–2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения;

-ГОСТ Р 8.563–2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений;

-ГОСТ 26148–84. Фотометрия. Термины и определения;

-ГОСТ 4.452–86. Система показателей качества продукции. Приборы фотометрические. Номенклатура показателей;

32

-ГОСТ 15027.14–77. Бронзы безоловянистые. Методы определения титана;

-ГОСТ 5382–91. Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа.

Построение градуировочного графика для фотометрического определения титана

В пять мерных колб вместимостью 100 см3 последовательно отмеряют 2, 4, 6, 8 и 10 см3 стандартного раствора титана (0,1 мг/см3). Затем в каждую колбу добавляют по 30 см3 6 н H2SO4 и по 5 см3 5 % раствора Н2О2. Объем полученных растворов доводят дистиллированной водой до метки и тщательно, осторожно перемешивают.

Проводят по три измерения оптической плотности приготовленных градуировочных растворов на колориметре КФК-2 в кюветах с длиной поглощающего свет слоя 50 мм, используя синий светофильтр (λ = 440 нм). В качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду. Полученные данные заносят в таблицу 1.

Таблица 1– Результаты фотометрирования стандартных растворов

По полученным значениям средней оптической плотности при известной концентрации строят градуировочную зависимость в виде Аср = f (С), где С – концентрация растворов, мкг/см3, Аср – среднее значение оптической плотности, отн. ед.

Проверка правильности построения градуировочной зависимости по стандартному (контрольному) раствору

Проверку правильности построения градуировочной зависимости проводят по стандартному (контрольному) раствору, содержащему катионы титана, сопоставлением результата определения

33

концентрации раствора полученной фотометрированием, и указанной в документации на стандартный раствор (нормированного содержания).

В мерную колбу со стандартным (контрольным) раствором, содержащим катионы титана, прибавляют 30 см3 6 н H2SO4, 5 см3 5 % раствора Н2О2, доводят объем раствора дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора (А), используя синий светофильтр (λ = 440 нм). Результаты измерений вносят в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты фотометрирования стандартного (контрольного) раствора

Для статистической обработки результатов фотометрического определения титана полученные значения оптической плотности раствора А сводят в таблицу 3. Далее вычисляют среднее значение хкр, стандартное отклонение S и границы доверительного интервала определения для заданного уровня доверительной вероятности и числа измерений n. Промежуточные данные заносят в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты статистической обработки

На основании полученных результатов рассчитывают стандартное отклонение S:

Границы доверительного интервала, в котором при заданной вероятности Р = 95 % находится истинное значение содержания титана, рассчитывают по формуле

34

xизм − x = ±t S .

Значение коэффициента Стьюдента t для заданных параметров Р и n определяют в соответствии с приложением В.

Результат измерения оптической плотности титана в стандартном (контрольном) растворе записывают в виде

Содержание титана в стандартном (контрольном) растворе (мг/дм3) определяют по построенной градуировочной зависимости Аср = f (С). Сопоставляют результат анализа с нормируемым значением с заданной вероятностью. Полученные данные заносят в таблицу 4.

По результатам работы делают вывод о правильности построения градуировочной зависимости оптической плотности от концентрации и возможности её использовании для фотометрических определений титана.

Контрольные вопросы

1Что такое методика (метод) измерений?

2В чем сущность фотометрических методов анализа?

3В чем заключается основной закон светопоглощения?

4Как определяется оптическая плотность раствора?

5Каковы основные метрологические характеристики методов анализа?

35

Список использованных источников

Карпов, Ю.А. Аналитический контроль в металлургическом производстве : учеб. пособие / Ю.А. Карпов, А.П. Савостин, В.Д. Сальников. – М. : Академкнига, 2006.

Основы аналитической химии / под ред. Ю.А. Золотова. – М. :

Высш. шк., 2014. – Т. 1.

Основы аналитической химии / под ред. Ю.А. Золотова. – М. :

Высш. шк., 2014. – Т. 2.

Основы аналитической химии. Практическое руководство / под ред. Ю.А. Золотова. – М. : Высш. шк., 2001.

Воробьева, Г.Н. Метрология, стандартизация и сертификация : учеб. пособие / Г.Н. Воробьева, И.В. Муравьева. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2015.

РМГ 29–2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. – М. : Стандартинформ, 2014.

РМГ 83–2007. Государственная система обеспечения единства измерений. Шкалы измерений. Термины и определения. – М. : Стандартинформ, 2008.

ГОСТ 8.009–84. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. – М. : Стандартинформ, 2006.

МИ 2439–97. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологические характеристики измерительных систем. Номенклатура. Принципы регламентации, определения и контроля. М. : ВНИИМС Госстандарта России, 1997.

ГОСТ Р 52361–2005. Контроль объекта аналитический. Термины и определения. М. : ИПК «Изд-во стандартов», 2005.

ГОСТ 8.736–2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. – М. : Стандартинформ, 2013.

ГОСТ Р ИСО 5725–2–2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Ч. 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений. – М. : Стандартинформ, 2009.

РМГ 61–2010 Государственная система обеспечения единства измерений. Показатели точности, правильности, прецизионности

36

методик количественного химического анализа. Методы оценки. – М. : Стандартинформ, 2012.

ГОСТ 27384–2002. Вода. Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств. – М. : Стандартинформ, 2010.

ГОСТ Р 8.563–2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений. – М. : Стандартинформ, 2011.

ГОСТ 26148–84. Фотометрия. Термины и определения. – М. : Изд-во стандартов, 1984.

МИ 1236–86. Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК–2. Методика поверки. – М. : НПО ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 1986.

ГОСТ 8.298–2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Колориметры фотоэлектрические лабораторные. Методика поверки. – М. : Стандартинформ, 2014.

ГОСТ 8.401–80. Государственная система обеспечения единства измерений. Классы точности средств измерений. – М. : Стандартинформ, 2010.

ГОСТ 4.452–86 Система показателей качества продукции. Приборы фотометрические. Номенклатура показателей. – М. : Изд-во стандартов, 1986.

ГОСТ Р 53228–2008. Весы неавтоматического действия. Ч. 1. Метрологические и технические требования. Испытания. – М. : Стандартинформ, 2009.

ГОСТ 31862–2012. Вода питьевая. Отбор проб. – М. : Стандартинформ, 2013.

ГОСТ Р 51232–98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества. – М. : Стандартинформ, 2008.

ГОСТ 31954–2012. Вода питьевая. Методы определения жесткости. – М. : Стандартинформ, 2013.

ГОСТ Р 21727–76. Вода. Вязкость при температуре 20 °С. – М. : Изд-во стандартов, 1976.

ГОСТ 31868–2012. Вода. Методы определения цветности. – М. : Стандартинформ, 2014.

ГОСТ 31865–2012. Вода. Единица жесткости. – М. : Стандартинформ,

2013.

ГОСТ 12351–2003. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ванадия. – М. : Стандартинформ, 2006.

37

ГОСТ 15027.14–77. Бронзы безоловянистые. Методы определения титана. – М. : ИПК Издательство стандартов, 2002.

ГОСТ 5382–91. Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа. – М. : ИПК «Изд-во стандартов», 2002.

38

Приложение А

Признаки и особенности шкал различных типов

(по РМГ 83–2007)

39

Приложение Б

Критические значения GT для критерия Граббса

(по ГОСТ 8.736–2011)

40