Методы контроля и анализа веществ

    Холостой опыт - проведение всей процедуры анализа  без участия аналитической пробы  или с использованием образца (холостой пробы), имеющего химический состав аналогичный аналитической пробе, но не содержащий аналит.

    Поправка холостого  опыта - содержание аналита, полученное  при проведении холостого опыта,  используемое при вычислении  результата анализа.

    Поправка холостого  опыта может вычитаться из  неисправленного результата анализа  или использоваться в качестве  поправочного множителя.

    Чувствительность (в анализе) - значение первой производной  градуировочной характеристики (функции)  при данном содержании аналита.

    Для линейной  градуировочной характеристики  чувствительность выражается значением  тангенса угла наклона градуировочной  прямой.

    Идентификация  - отнесение анализируемого вещества  к определенному индивидуальному  веществу, классу веществ или материалу.

    Матрица - компонент  или совокупность компонентов,  образующих данное вещество или  материал (являющихся его основой).

    Результат  анализа - информация о химическом  составе пробы вещества или  материала, полученная аналитической  лабораторией в ходе анализа.

    За результат  количественного анализа может  быть принят результат единичного  определения или среднее значение  результатов параллельных определений  (среднее арифметическое или медиана).

    В случае  качественного анализа результат  может быть представлен в виде заключения о наличии (отсутствии) аналита относительно некоего порогового значения или в виде словесного описания (“следы”, “положительная реакция”, “отсутствие”, “не обнаружено” и т.п.).

    Результат  аналитического контроля - совокупность сведений о химическом составе, структуре, свойствах партии вещества или материала или иного объекта аналитических работ, полученная при реализации методики аналитического контроля и представленная в виде протокола анализа (испытаний). Протокол обычно сопровождается заключением о соответствии или несоответствии этой партии вещества или материала или иного объекта аналитического контроля установленным требованиям.

    В случае, если  требования к объекту аналитического  контроля не установлены, то результат аналитического контроля заключения о соответствии или несоответствии не содержит.

    Неопределенность  результата анализа - параметр, связанный  с результатом количественного  анализа и характеризующий разброс  значений определяемой в ходе  анализа величины, который может быть обоснованно приписан результату анализа.

    Таким параметром  может быть, например, стандартное  отклонение (или кратное ему число)  или ширина доверительного интервала.

    Промах (в анализе) ~ результат анализа, резко отличающийся от других результатов анализа этой же пробы (теоретически невозможный или маловероятный).

    Протокол анализа  - документ, содержащий результаты  анализа, а также другую, информацию, необходимую для его правильного  и однозначного понимания.

    Протокол анализа может быть выполнен на любом носителе (бумажном, электронном, магнитном и т.д.).

    Требования  к содержанию протокола установлены  в ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025.

    Сертификат химического  состава (свойств, структуры) - документ, подтверждающий соответствие состава (свойств, структуры) объекта аналитических работ установленным требованиям.

 

    Внутренний контроль  качества результатов анализа  - совокупность действий, предпринимаемых  аналитической лабораторией с  целью контроля качества результатов  анализа.

    К таким действиям,  например, относятся анализ параллельных  проб, повторный анализ, анализ образцов  сравнения, использование альтернативных  методик, проверка корреляции  значений различных физических  величин, использование приемов  разбавления пробы и внесения добавок, и т.п.

    Метрологические характеристики - величины, характеризующие интервал определяемых содержаний, точностные показатели определения, значения доверительных границ систематических и случайных погрешностей.

    Метрологическая аттестация - установление метрологических характеристик средств измерения, например аналитического контроля, или стандартного образца состава и официальное утверждение установленных характеристик.

    Аттестация методики  анализа - процедура установления  и подтверждения соответствия методики анализа предъявляемым к ней метрологическим требованиям (ГОСТ Р 8.563-96).

    Аккредитованная аналитическая  лаборатория / аккредитованный аналитический  центр - аналитическая лаборатория  / аналитический центр, получившая  в результате её проверки органом по аккредитации аттестат аккредитации, подтверждающий её компетентность в выполнении аналитических работ, вошедших в область её аккредитации.

    Межлабораторные сравнительные  испытания (МСИ) - организация, проведение  испытаний и оценка результатов испытаний на одних и тех же или идентичных образцах двумя или более лабораториями в соответствии с предварительно заданными условиями.

    МСИ могут проводиться  в целях:

        - проверки  квалификации лаборатории;

        - выявления  проблем при проведении работ по испытаниям или измерениям;

        - определения  характеристик методик испытаний;

        - демонстрации  компетентности лаборатории перед  заказчиком;

        - выявления  лабораторного смещения результатов;

        - выявления  смещения результатов, полученных различными методами;

        - аттестации  стандартных образцов.

 

    Моль - количество вещества, содержащее столько реальных  или условных частиц, сколько  атомов содержится в 0,012 кг  углерода 12. При использовании моля  как единицы количества вещества следует четко указать, какие реальные или условные частицы имеются в виду. Под реальными частицами следует понимать атомы, ионы, молекулы, радикалы и т.п., а под условными частицами такие, как, например, 1/5 молекулы КМпО4, в случае окислительно-восстановительной реакции в кислой среде (слово "моль" после числа и в заголовках таблиц не склоняют).

    Массовая доля - отношение  массы данного компонента, содержащегося  в системе, к общей массе  этой системы. Допускается выражать  массовую долю в долях единицы, процентах (%), промилле (тысячная доля процента) и в миллионных долях (млн-1).

    Молярная доля - отношение  количества вещества (в молях)  компонента, содержащегося в системе,  к общему количеству вещества  системы (в молях).

    Объёмная доля - отношение объёма компонента, содержащегося в системе, к общему объёму системы.

    Введение моля как  единицы количества вещества  для любых частиц повлекло  за собой введение нового термина  для характеристики массы вещества "молярная масса". Этот термин также относится к любым видам частиц, причем численно молярная масса равна прежнему грамм-молю, но отличается от него размерностью. Последнее определяет, что переход на единицы СИ от прежней единицы грамм-моля не вызывает численных изменений.

    Международной организацией по стандартизации (ИСО) установлены буквенные обозначения (символы) физических величин. Так, например, для массы следует применять латинскую букву т (а не G), для плотности - греческую букву ρ. Международные и русские обозначения единиц, названных в честь ученых, пишутся с заглавной буквы, например, ампер - А, кулон - С. В научно-технической литературе следует отдавать предпочтение международным обозначениям (с целью введения постепенного единого общего языка единиц), однако русские обозначения не запрещаются; запрещается только в одном и том же издании применять и русские и международные обозначения.

    Измерение - является  важнейшим понятием в метрологии. Под ним понимают установление  значения физической величины  опытным путем, при помощи специальных технических средств. Основу измерений составляет сравнение опытным путем данной величины с другой, подобной ей, принятой за единицу.

    Измерения называют прямыми,  если искомое значение величины  находят непосредственно из опытных  данных, и косвенными, если, искомое значение величины получают на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Примером прямого измерения является определение массы при помощи весов, примером косвенного измерения - определение элементов методами атомно-эмиссионного, рентгеноспектрального и других методов анализа. Каждый результат измерения, в том числе определение химического состава, характеризуется случайной и систематической погрешностью.

    Пример. В практикуме спектрофотометрического анализа два студента определяли содержание кремния в одном и том же образце чугуна. Объектом анализа являлся стандартный образец состава с содержанием кремния 2,5 %. Были получены следующие значения содержания кремния, %:

        Первый студент: 2,15 2,202,10 2,12 2,18

        Второй студент: 2,50 2,602,62 2,45 2,48

    У обоих  студентов примерно одинаковый  случайный разброс результатов  (одинаковая случайная погрешность). По сравнению с заданным содержанием  кремния в пробе - 2,5 %, результаты первого студента указывают на систематический сдвиг в сторону уменьшения и потому их можно считать менее правильными.

    Случайную  погрешность обычно выражают  через среднеквадратичное или  стандартное отклонение S (или а), а также через относительное стандартное отклонение ST (или аг):

S= ,  Sr=

где - среднее арифметическое значение результатов анализа;

    Xj - единичное  значение результата анализа; 

    N - число параллельных  определений.

    Случайная  погрешность характеризует воспроизводимость анализа.

    Воспроизводимость  – качество измерений, отражающее  близость результатов параллельного  определения одной и той же  величины в одном и том же  объекте по одной и той же  методике анализа.

    Причинами  появления случайных погрешностей являются неконтролируемые, непрерывные изменения всех условий, влияющих на результаты измерений, поэтому результаты измерения одной и той же величины различаются друг от друга на малые числовые значения. Пределы расхождения результатов измерений, а, следовательно, и случайные погрешности, зависят от точности прибора, опытности экспериментатора, точности учёта влияния внешних условий и т.п.

    Случайные  погрешности нельзя исключить  из результата измерений, но  их влияние может быть уменьшено  путем обработки результатов. Случайные погрешности имеют вероятностную природу и вычисляются с использованием положений теории вероятностей - науки о закономерностях случайных событий, величин и математической статистики, устанавливающей способы применения теории вероятностей для обработки опытных данных.

    В процессе  измерения случайная величина  принимает какое-либо одно значение  из их допустимого набора, поэтому  для полной характеристики случайной  величины необходимо знать не  только её возможные значения, но и как часто, т.е. с какой вероятностью, следует ожидать каждое из этих значений. Математическое, описание совокупности значений случайной величины с указанием вероятности появления каждого значения называется законом распределения этой величины. На основании опытных данных, как правило, принимают, что распределение совокупности результатов измерений химического состава при содержании компонентов не менее 10-4 – 10-3 % соответствует так называемому закону нормального распределения (закону Гаусса).

    Распределение  случайной величины определяется математическим ожиданием - центром рассеяния значений случайной величины и дисперсией, характеризующей степень рассеяния значений случайной величины вокруг её математического ожидания.

    Сущность используемого  в математической статистике выборочного метода состоит в том, что из полной совокупности значений исследуемой величины (называемой генеральной совокупностью) извлекают только часть значений этой величины – выборку. На основании изучения характеристик выборки получают информации для заключения о характеристиках генеральной совокупности. При выборочном методе в качестве оценки центра рассеивания принимают среднее арифметическое случайной величины, а степень рассеивания случайной величины характеризуют средним квадратичным отклонением.

    Характеристики  генеральной совокупности оценивают  по выборочным данным с использованием  так называемого доверительного  интервала (?), который с заданной  вероятностью включает значение  оцениваемой характеристики. Величина  доверительного интервала при заданной доверительной вероятности зависит еще от размера выборки, т.е. от числа проведенных измерений. Границы доверительной интервала выражаются следующим образом:

 

< μ < ,

 

где ta - критерий Стьюдента (коэффициент, определяющийся доверительной вероятностью и числом измерений).