Лекции "Основы хемометрики и химической метрологии"

Лекция 1. Основные определения

Задача хемометрики - разработка и применение методов извлечения информации о веществе из результатов эксперимента.

При этом хемометрика имеет дело больше с качественным аспектом, а метрология - с количественным.

Для всех методов аналитической химии можно выделить общие черты:

• получение информации
• обработка информации
• оценка достоверности

Аналитический процесс

1. Постановка задачи
2. Выбор метода и методики
3. Отбор пробы
4. Пробоподготовка
5. Измерение аналитического сигнала
6. Обработка информации, оценка и интерпретация результатов

Хемометрика "работает" на пунктах 5 и 6 (но не только!)

Измерение - получение любых количественных характеристик материальных объектов опытным путем.

Измерения бывают прямыми (когда объект непосредственно сопоставляется с носителем единицы измерения, например, измерение длины линейкой) и косвенными (когда измеряемая величина расчитывается из других измеренных величин, например, измерение глубины с помощью эхолота)

Необходимо обеспечить единство измерений, т.е. чтобы результат измерения не зависел от времени, места, человека и т.д.

Для этого нужны:

1. Единицы измерения (например, система СИ)
2. Эталоны
3. Средства измерения (приборы и меры, которые делятся на рабочие и образцовые)
4. Поверочная схема - документ, регламентирующий порядок взаимодействия рабочих и образцовых средств измерения различного уровня.

Причем эти пункты 1-4 легко реализуются только в случае прямых измерений

Химия имеет дело только с косвенными измерениями

Основная величина - n (содержание, моль) и производные (концентрация, % содержание)

Применим пункты 1-4 к содержанию

1. Моль - количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько атомов содержится в 12 г изотопно чистого простого вещества ¹²С. Никаких прямых измерений сделать нельзя
2. Эталона нет, а если был бы, то сопоставить было бы невозможно (не пересчитывать же 6*1023 частиц)

Выход: воспроизвести процедуру обеспечения единства измерений приблизительно

В качестве мер использовать стандартные образцы или образцы сравнения.

Образец сравнения - материал (обычно специально приготовленый), состав которого достаточно надежно известен.

Стандартный образец - образец сравнения, состав которого официально (юридически) удостоверен.

Стандарные образцы не универсальны (не взаимозаменяемы) - существуют стандартные образцы почвы, сплавов и т.д. даже если речь идет об определении одного и того же элемента.

Образцы сравнения готовятся каждый раз заново.

Аналитический сигнал - физическая величина, доступная измерению (обычно прямому) и функциональна связанная с содержанием вещества.

A = f(x), где A - аналитический сигнал, f - градуировочная функция, x - содержание.

Таким образом, измерение распадается на получение градуировочной функции и собственно измерение.

Где взять градуировочную функцию? Методы анализа бывают абсолютными (например, гравиметрия, где градуировочная функция выводится из теоретических посылок) и относительными (где градуировочная функция устанавливается экспериментально)

Градуировка - процесс построения градуировочной функции опытным путем. Абсолютные методы градуировки не требуют.

Пример: Неявно градуировка присутствует даже в таком методе, как титриметрия. Концентрация титранта устанавливается через стандартизацию, а затем уже эта величина используется для вычисления концентрации в неизвестном образце.

Обычно же градуировка строится следующим способом: берется ряд образцов сравнения, выполняются все стадии методики, измеряется аналитический сигнал, затем строится функция.

При этом необходимо особое внимание обратить на следующие пункты:

• надежность образца сравнения (насколько точно известен состав?)
• аналитический сигнал зависит не только от содержания, но и от условий эксперимента: физических, химических, связанных с режимом работы прибора...

Условия градуировки и измерения должны быть максимально идентичны

• градуировочная функция получается в дискретном виде, ее нужно "доопределить". Методы "достройки"?
• какова погрешность измерения (и самой градуировки)?

лекции читает А.В.Гармаш, химический факультет МГУ

Следующая лекция >>

Содержание

20 августа 2005

Ваше имя:
Текст сообщения: