Файл: Определение метрологических характеристик средств измерения микроконцентрации иридия кинетическим методом.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.04.2024

Просмотров: 11

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


  1. Требования к методикам измерений в ГОСТ Р 8.563-2009 ГСИ. Методики (методы) измерений.

Действие настоящего стандарта [5] распространяется на методики и методы измерений, а также на методики количественного химического анализа. Он устанавливает общие положения и требования, относящиеся к разработке, аттестации, стандартизации, применению методик измерений и метрологическому надзору.

Согласно данному стандарту, методика (метод) измерений – это совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности. [5]

  1. Требования к показателям точности измерений в ГОСТ Р ИСО 5725 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений.

Чтобы измерения выполнялись одинаковым образом, они должны выполняться согласно стандартизованному методу. Показатели точности должны определяться только базируясь на серии результатов измерений, представленных лабораториями-участниками эксперимента. Не допускается применение единичных измерений за исключением отдельных случаев, когда иное не представляется возможным. [6]

К целям стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 относятся:

  • изложить основные положения, использующиеся в сфере оценивания различных показателей точности методов и результатов измерений (ГОСТ Р ИСО 5725.1);

  • регламентировать основной метод экспериментальной оценки двух экстремальных показателей прецизионности методов измерений (ГОСТ Р ИСО 5725.2);

  • регламентировать процедуру получения промежуточных показателей прецизионности (ГОСТ Р ИСО 5725.3);

  • регламентировать основные методы определения правильности метода измерений (ГОСТ Р ИСО 5725.4);

  • регламентировать несколько альтернативных методов определения прецизионности и правильности методов измерений в случае выполнения измерений в иных условиях (ГОСТ Р ИСО 5725.5);

  • дать представление о некоторых практических применениях показателей правильности и прецизионности (ГОСТ Р ИСО 5725.6). [6]

  1. Требования к оценке методик количественного химического анализа в РМГ 61-2010 Государственная система обеспечения единства измерений. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки.

Данная рекомендация РМГ 61 распространяется на методики количественного химического анализа и устанавливает показатели точности МКХА, а также методы их оценки.

Оцененные в соответствии с рекомендациями показатели используют при:

  • оформлении: свидетельств об аттестации методик анализа;

  • разделов документов, содержащих методики анализа;

  • протоколов испытаний продукции;

  • при контроле качества результатов анализа.[7]

  1. Требования к оценке метрологических характеристик средств измерения в ГОСТ 8.009-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.

Настоящий стандарт [8] распространяется на средства измерений и устанавливает номенклатуру метрологических характеристик (MX), правила выбора комплексов нормируемых MX (HMX) для конкретных типов средств измерений и способы нормирования MX в нормативно-технических документах (НТД) на средства измерений: в стандартах общих технических условий и стандартах общих технических требований на средства измерений; стандартах технических условий и стандартах технических требований на средства измерений; в технических условиях на средства измерений; в технических заданиях на разработку средств измерений.

Допускается, по согласованию с Госстандартом, нормировать MX, отличные от указанных в настоящем стандарте, если свойства средств измерений таковы, что по MX, установленным в настоящем стандарте, не могут быть определены результаты измерений и рассчитаны характеристики инструментальной составляющей погрешности измерений, проводимых с помощью средства измерений данного вида или типа.

Стандарт не распространяется на эталоны, поверочные установки и средства измерений, разработанные как образцовые.

  1. Характеристика иридия: химические и физические свойства, область применения.

Элемент иридий был открыт в начале XIX века наряду с осмием Os химиком из Великобритании С. Теннантом [9]. Названия иридия с греческого переводится как «радуга» из-за разнообразия окрасок солей элемента в различных степенях окисления.


Иридий – тяжелый серебристо-белый металл с атомной массой Ar = 192,22 г/моль. Природные устойчивые изотопы 191 и 193. Плотность при 20ºС составляет 22,4 г/см3. Иридий второй по плотности элемент после осмия (22,6 г/см3), и в то же время устойчивый к коррозии. Температура плавления - 2446ºС, кипения - 4428ºС [10]. Является единственным металлом, сохранивший хорошие механические свойства на воздухе при температурах выше 1600ºС [11]. Также иридий становится сверхпроводником при температуре ниже 0,14 К [12].

Иридия в земной коре ничтожно мало, поэтому он не образует собственных крупных местонахождений. Среднее содержание его составляет всего {10}^{-7}% по массе. Большинство источников являются комплексными, поэтому металл можно извлечь параллельно с другими ценными компонентами. Важным источником добычи металлов платиновой группы служат сульфидные медно-никелевые месторождения. Главные месторождения указанного типа: Талнахское, Норильск-1, Октябрьское.[13]

Иридий имеет широкий спектр применения. Из него изготавливают тигли, использующиеся при выращивании монокристаллов для лазерной техники, термопары, проволоки для двигателей внутреннего сгорания. В сплавах с другими металлами (рений, вольфрам, гафний) служит компонентом, увеличивающим тугоплавкость. В сплавах с платиной иридий повышает ее прочность и долговечность, что широко применяется в ювелирном деле и даже медицине [14].

Комплексные соединения иридия находят применение в качестве хемосенсоров для определения ионов металлов [15].

Среди многообразных сфер применений металла особо интересной является каталитическое действие иридия и его комплексов для многих промышленных производств, включая аллильное замещение, реакции переноса водорода, гидрирование и т.д. Долгое время иридий и его комплексы использовались в качестве катализаторов, а после развития нанотехнологий применение элемента возросло во много раз, что связано с уникальными свойствами наноструктур иридия: оптическими, электронными, магнитными, механическими и каталитическими [16,17].

  1. Кинетические методы

Кинетические методы определения иридия характеризуются весьма высокой чувствительностью. Методы, использующие каталитические свойства иридия, основаны на зависимости между концентрацией реагирующих веществ и скоростью химической реакции, для которой иридий является катализатором. Эта зависимость может быть использована в аналитических целях. Чувствительность методов в значительной мере зависит от подбора концентраций реагирующих веществ, основанного на исследовании кинетики и механизма каталитических реакций [18].


Основополагающий фактор в определении концентраций веществ с помощью кинетических методов – измерение скорости кинетической реакции. Реакцию, скорость которой определяется концентрацией исследуемого компонента, называют индикаторной реакцией, а вещества, по изменению концентрации которых экспериментальным способом определяют скорость реакции, называют индикаторными веществами [19].

К индикаторной реакции предъявляются следующие требования:

  • ее скорость должна входить в установленный диапазон, то есть реакция не должна идти слишком медленно или слишком быстро;

  • измерение концентрации индикаторного вещества должно происходить с помощью экспрессного и тривиального метода;

  • концентрация определяемого компонента во время проведения анализа не должна подвергаться существенным изменениям, что выполняется автоматически, если определяемое вещество – катализатор [20].

Существуют в основном три режима проведения кинетической каталитической реакции: стационарный, непрерывный проточный и проточной инжекционный.

Большое число известных каталитических реакций выполняют в стационарном режиме, например, окисление сульфарсазена периодат-ионом [21], которое позднее было исследовано и в проточно-инжекционном режиме [22].

Для формирования аналитического сигнала в непрерывно-проточном анализаторе (НПА) важное значение имеет скорость потоков реагентов и «глубина протекания» индикаторной реакции, которая определяется, при прочих равных условиях, временем доставки растворов от узла смешивания до регистрирующего устройства [23].

Применение систем проточного анализа позволяет повысить эффективность системы путем увеличения производительности. В частности, в лаборатории широко используется промежуточный вариант – проточно-инжекционный анализ (ПИА). В таких системах осуществляются в автоматическом режиме различные стадии анализа, часто интегрированные друг с другом: отбор пробы и концентрирование (разделение); аналитическая реакция и обнаружение сигнала; аналитическая реакция вместе с разделением и детектированием сигнала и иные сочетания [24].

К повышению чувствительности кинетических методов и производительности анализа приводит применение каталитических реакций в проточно-инжекционных системах [25].

Разработаны также методики определения иридия кинетическим методом при высокой температуре. Так, в работе [26] определение иридия происходит в проточно-инжекционной системе при температуре до 150ºС, которую обеспечивает гидротермальный реактор. Предел обнаружения составил 5,8×10−9 моль/л. В работе [27] представлена методика определения иридия (IV) кинетическим спектрофлуориметрическим методом при температуре 55°C по реакции взаимодействия салицилальдегид n-нитробензол гидразина с периодатом калия с в водно-спиртовой среде.


ВТОРОЙ ЭТАП РАБОТЫ

После изучения соответствующей теме дипломной работы литературы, перехожу ко второй части научно-исследовательской работы. В разработанной методике избирательности определения иридия рассматривается стационарный (на фотометре КФК-3) режим проведения измерения., следовательно, будет определяться метрологические характеристики фотометра КФК-3.

Цель начального этапа экспериментальной части было изучение основ работы фотометра КФК-3, на примере уже разработанной методики определения иридия.

Была проделана следующая работа:

  1. Изучена эксплуатационная литература: о назначении и характеристиках прибора, о составе и принципах действия фотометра.

Предназначение фотометра КФК-3 заключается в измерении коэффициентов пропускания и оптических плотностей прозрачных растворов.

  1. Изучена работа по избирательности определения иридия каталитическим методом

  2. Принцип действия фотометра базируется на сравнении потока излучения, прошедшего через растворитель или контрольный раствор (так называемую «холостую пробу»), с потоком излучения, прошедшим через контролируемый раствор.

  3. Была изучена расчетная часть ранее проведенному эксперименту.

ВЫВОД.

Таким образом, в ходе литературного поиска была проанализирована научная и законодательная литература по выбранной тематике. Также были изучены порядок приготовления растворов, принцип работы фотометра КФК-3 и другие средства измерения, которые были использованы в ходе проведения эксперимента, описанного в методике. Далее планируется более тщательное изучение научной литературы и определение метрологических характеристик средств измерения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Закон РФ «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 года (с последними изменениями от 28.11.2018) № 184-ФЗ.

  2. Закон РФ «О стандартизации в Российской Федерации» от 19 июня 2015 года (с последними изменениями от 03.07.2016) № 162-ФЗ.

  3. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» от 11 июня 2008 года (с изменениями от 13.07.2015) № 102-ФЗ.

  4. Закон РФ «О драгоценных металлах и драгоценных камнях» от 4 марта 1998 года (с последними изменениями от 02.12.2019) № 41-ФЗ.

  5. ГОСТ Р ИСО 5725. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. – М: Стандартинформ. 2006.

  6. ГОСТ Р 8.563–2009. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Методики (методы) измерений. – М: Стандартинформ. 2008.

  7. РМГ 61–2010. Государственная система обеспечения единства измерений. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки. – М: Стандартинформ. 2017.

  8. ГОСТ 8.009-84. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. – М: Стандартинформ. 2016.

  9. Hunt L.B. A History of Iridium // Platinum Metals Rev. 1987. № 31(1). P. 32–41.

  10. Iavicoli I., Leso V. Chapter 40 – Iridium. Handbook on the Toxicology of Metals – San Di-ego: Academic Press, 2015. P. 855–878.

  11. Emsley J. An A-Z Guide to the Elements. – Oxford: Oxford University Press, 2003. P. 201–204.

  12. Kittel C. Introduction to Solid state Physics. – Wiley-India, 2004. – 704 p.

  13. Ковалев Б. Б., Дубровин К. Э. Добыча и обогащение драгоценных металлов // Энциклопедия технологий, 2019. С. 163-204

  14. Ермаков А.В., Набойченко С.С. Иридий: производство, потребление, перспективы // Известия вузов. Цветная металлургия. 2012. № 4. С. 20–30.

  15. Ma D.-L., Wong S.-Y., Kang T.-S. et al. Iridium(III)-based chemosensors for the detection of metal ions // Methods. 2019 (in press).

  16. Ali I., Al-Ghamdi K., Al-Wadaani F.T. Advances in iridium nanocatalyst preparation, characterization and applications // Journal of Molecular Liquids. 2019. V. 280. P. 274‒284.

  17. Cui M.-L., Chen Y.-S., Xie Q.-F. et al. Synthesis, properties and applications of noble met-al iridium nanomaterials // Coordination Chemistry Reviews. 2019. V. 387. P. 450‒462.

  18. Бардин М.Б., Шапиро В.И. - Журнал аналитической химии, 1970, Т. 25

  19. Золотов Ю.А., Варшал Г.М., Иванов В.М. Аналитическая химия металлов платиновой группы. ‒ М.: Едиториал УРСС, 2003. ‒ 591 с.

  20. Яцимирский К.Б. Кинетические методы анализа. М.: Химия, 1967. 199 c

  21. Федорина Л.И., Хомутова Е.Г. и др. Определение микроколичеств родия каталитическим методом // Журнал Аналитической Химии, 1996. Т. 51. № 5. С. 518–520.

  22. Хомутова Е.Г., Загородникова В.А., Загородникова С.А. и др. Каталитическая активность растворов соединений иридия в индикаторной каталитической реакции окисления сульфарсазена периодатом калия // Химия и химическая технология, 2013. Т. 56. № 9. С. 45–49.

  23. Формен Дж., Стокуэл П. Автоматический химический анализ. М.: Мир, 1978

  24. Золотов Ю.А. Автоматизация подготовки проб и проточные методы анализа // Журнал Аналитической Химии. 2000. № 55(7). С. 677.

  25. Золотов Ю.А. Проблемы аналитической химии. Т.17. Проточный химический анализ. – Москва: Издательство Наука, 2014. ‒ 427 с.

  26. Kawamura K., Ikoma K., Igarashi S. et al. Flow injection analysis combined with a hydro-thermal flow reactor: Application to kinetic determination of trace amounts of iridium using a wa-ter-soluble porphyrin // Talanta. 2011. V. 84, № 5. P. 1318–1322.

  27. Tang B., Han F., Zhang G. Kinetic-spectrofluorimetric determination of trace amounts of iridium // Talanta. 2002. V. 56. P. 603–611.

Смотрите также файлы