Залежність точності візуального тест визначення нітрит іону на основі пінополіуретану від способу

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. В.Н. КАРАЗІНА
КАФЕДРА ХІМІЧНОЇ МЕТРОЛОГІЇ
Залежність точності візуального тест-визначення нітрит-іона на основі пінополіуретану від способу побудови колірної шкали
ХАРКІВ 2009

АНОТАЦІЯ
Курсова робота містить 2 розділу, 32 сторінки, 4 таблиці, 2 малюнки, 21 бібліографічне посилання.
Мета роботи: оцінити точність візуального тест-визначення нітрит-іона на основі пінополіуретану в залежності від концентраційного кроку побудови колірної шкали порівняння, а також від умов спостереження елементів цієї шкали.
У роботі уточнено умови хемосорбціонного визначення нітрит-іона на основі пінополіуретану, проведена надійна оцінка межі визначення нітрит-іона, оцінена точність такого визначення для колірних шкал з різним кроком та її залежність від вибору фону, на якому порівнювалися елементи цих шкал.
Ключові слова: нітрит-іон, тест-метод, пінополіуретан, хемосорбція, межа визначення, цветометрія, шкала порівняння, крок шкали, загальне колірна відмінність.

ЗМІСТ
Введення
Літературний огляд
1.1 Огляд методів якісного та кількісного визначення нітрит-іонів
1.1.1 Якісне виявлення нітрит-іонів
1.1.2 Гравіметричні методи визначення нітрит-іонів
1.1.3 титриметричні методи визначення нітрит-іонів
1.1.4 Електрохімічні методи визначення нітрит-іонів
1.1.4.1 Вольтамперометрия
1.1.4.2 Потенціометричне титрування
1.1.4.3 кулонометрическое титрування
1.1.5 Спектрофотометричне визначення нітрит-іонів
1.1.5.1 Освіта азобарвників
1.1.5.2 Освіта солей діазонію
1.1.5.3 Освіта нітрозосоєдіненій, пофарбованих і флуоресціюючих комплексних сполук
1.1.6 Кінетичні методи визначення нітрит-іонів
1.2 Тест-методи визначення нітрит-іонів
1.2.1 Загальна характеристика тест-методів хімічного аналізу
1.2.2 Пінополіуретани та їх властивості
1.2.3 Застосування пінополіуретанів як сорбентів для тест-визначення нітрит-іонів
1.2.4 Метрологічні характеристики тест-методів
1.2.4.1 Похибка тест-визначень
1.2.4.2 Нижня межа діапазону визначених змістів (з н), або межа визначення
1.2.4.3 Межа виявлення
1.3 Застосування методу цветометріі (колориметрії) у тест-визначеннях
1.3.1 Загальна характеристика методу
1.3.2 Побудова колірних шкал
2 Експериментальна частина
2.1 Реактиви і обладнання
2.2 Методики експерименту
2.2.1 Методика підготовки ППУ для визначення NO 2
2.2.2 Методика приготування стандартних шкал для візуального визначення нітрит-іона
2.2.3 Методика визначення нижньої межі діапазону визначених змістів (з н) для тестового хемосорбціонного визначення NO 2
2.2.4 Методика побудови градуювального графіка для визначення NO 2 - із застосуванням методу спектроскопії дифузного відбиття
2.2.5 Методика оцінки точності візуального тест-визначення NO 2 - для різних шкал
2.3 Результати експерименту
2.3.1 Результати оцінки межі визначення для тестового хемосорбціонного визначення нітрит-іона
2.3.2 Результати побудови градуювального графіка для визначення NO 2
2.3.3 Результати оцінки точності візуального тест-визначення NO 2 - для різних шкал
2.4 Техніка безпеки
Висновки
Список літератури

ВСТУП
Визначення мікрокількостей нітрит-іонів у водах, грунтах та харчових продуктах відноситься до числа важливих завдань у зв'язку з широким і часто непомірним застосуванням як добрива нітратів, продуктом неповного відновлення яких є нітрити.
Для визначення нітрит-іонів найчастіше використовують різні спектрофотометричні методики, засновані на освіті забарвлених азосполук. Ці методики мають хороші метрологічні характеристики, однак для аналізу забарвлених і каламутних розчинів потрібно трудомістка пробопідготовка. Крім того, реагенти, використовувані для проведення реакцій диазотирования і азосочетания, часто нестабільні і канцерогенні.
В останні роки інтенсивно розвиваються сорбційно-спектроскопічні методи аналізу, засновані на поєднанні сорбційного концентрування сполук на пінополіуретанів (ППУ) з подальшим їх визначенням безпосередньо у фазі сорбенту за допомогою спектроскопії дифузного відбиття.
Нітрит-іони, взаємодіючи з ППУ в солянокислим водному розчині, утворюють забарвлені диазотироваться пінополіуретани. Це дає можливість застосовувати для визначення нітрит-іонів спектроскопію дифузного відбиття або тест-методи.
Як відомо, багато тест-методи базуються на візуальному спостереженні змін кольору в результаті застосування хромогенних реагентів; часто проводиться порівняння зі стандартною шкалою забарвлень. Проте можливості людського ока обмежені, крім того, істотний суб'єктивний фактор людського зору. З цим пов'язані труднощі створення об'єктивних метрологічних характеристик візуальних тест-методів. Вихід можна шукати не тільки на шляху використання складних аналітичних приладів, але і на шляху залучення іншої методології, а саме цветометріі.
Застосування цветометріі дозволяє створити равноконтрастную стандартну колірну шкалу, інтенсивність забарвлення елементів якої буде добре помітна для людського ока. Це, у свою чергу, дозволить підвищити точність тестових хемосорбціонних визначень.

1 ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
1.1 Огляд методів якісного та кількісного визначення нітрит-іонів
1.1.1 Якісне виявлення нітрит-іонів [1, с. 33]
Кислоти розкладають всі нітрити з утворенням газоподібного NO 2, пофарбованого в бурий колір.
Йодид калію в присутності H 2 SO 4 окислюється нітритами до вільного J 2 (так само діють і інші окислювачі: MnO 4 -, CrO 4 2 -, AsO 4 3 -).
Уксуснокислий розчин бензидину в присутності іонів NO 2 - утворює желтоокрашенное з'єднання. Сульфанілова кислота і 1-нафтиламін (реактив Грісса-Ілосвая) у оцтовокислої середовищі утворюють з нітрит-іонами пофарбований азобарвник. Запропоновано мікрокрісталлоскопіческая реакція для виявлення нітрит-іонів: крупинку досліджуваного речовини вносять в краплю раствара, що містить ацетат калію, свинцю та міді (ІІ) і підкисленого CH 3 COOH. Виділяються чорні кристали K 2 Pb [Cu (NO 2) 6]. Цим способом вдається відкрити до 0,75 мг / мл NO 2 -. Граничне розведення 1: 1500. Присутність іонів NO 3 - не заважає реакції. Реакція утворення K 3 [Co (NO 2) 6]. При змішуванні випробуваного розчину з растварамі Co (NO 3) 2, розведеної оцтової кислоти та KCl у присутності NO 2 - з'являється жовтий кристалічний осад. Перманганат калію знебарвлюється в кислому середовищі при нагріванні в присутності нітрит-іонів в результаті відновлення марганцю до Mn 2 +.
о-Аміноанілід бензолсульфоновой кислоти (сірчанокислий розчин) в кислому середовищі осаджує іони NO 2 -.
1.1.2 Гравіметричні методи визначення нітрит-іонів
Для кількісного визначення нітрит-іонів гравіметричні методи мають менше значення в порівнянні з іншими методами визначення. Азотистая кислота утворює з 2,4-діамінів-6-оксіпірімідіном важкорозчинні у воді нітросполук. Але точних гравіметрріческіх методів на основі цієї реакції не розроблено.
Непрямі гравіметричні методи засновані на ваговому визначенні продуктів реакцій, що протікають кількісно з нітритами. Такий реакцією може бути взаємодія бромату срібла з азотистою кислотою; після проведення цієї реакції утворюється в результаті відновлення бромід срібла може бути зважений.
Непряме визначення нітрит-іонів осадженням у вигляді галогенида срібла грунтується на реакції:
3HNO 2 + AgBrO 3 = 3HNO 3 + AgBr.
Підкислена оцтовою кислотою проба, що містить нітрити, обробляється гарячим розчином бромату срібла і виходить бромід срібла зважується.
Паралельні визначення виконуються з відтворюваністю в межах + 0,1%. Галогеніди реагують подібним чином. Їх зміст має бути визначено окремо і відніме. [1, с. 52]
Можна обробляти нітритний розчин амідосульфоновой кислотою і утворюється при цьому сірчану кислоту осаджувати у вигляді сульфату барію або визначати зважуванням виникла втрату у вазі. [2] Для аналізу зразків простого складу з вмістом визначається компонента більше 1% відносна помилка гравіметричного визначення складає приблизно 0.1 - 1%, з вмістом визначається компонента 0,1-1% - порядку 5%, для змістів нижче 0,1% метод фактично непридатний. [3]
1.1.3 титриметричні методи визначення нітрит-іонів
При визначенні змісту нітритів методи окисно-відновного титрування можуть бути засновані як на окисленні нітриту сильнодіючим агентом, так і на відновлення його до ряду продуктів залежно від природи відновлення. Правда, відновлення нітриту в аналітичній практиці використовується рідко.
Окислення гіпохлоритом кальцію застосовується для непрямого визначення нітритів. Пряме титрування розчинів нітритів ускладнено через малу швидкість реакції. Рекомендований метод полягає в окисленні нітрит-іонів розчином гіпохлориту, додаванні надлишку розчину Na 3 AsO 3 та титрування останнього розчином NaOCl у присутності бромтимолового синього як індикатора до зеленувато-жовтого забарвлення.
Помилка визначення NO 2 - менше 0,2%. [1, с. 58]
Окислення броматом калію проводять у середовищі HCl без додавання броміду. Надлишок розчину бромату обробляють йодидом калію і титрують розчином тіосульфату до КТТ за крохмалю.
Можна обробити розчин, що містить нітрит, бромом (у ізвитке) у присутності піридину, який прискорює реакцію. Після витримування розчину слід додати йодид калію і відтитрувати утворився йод тіосульфатом. [1, с. 67]
Окислення перманганатом проводиться тільки в кислому розчині. Пряме титрування призводить до незадовільного результату. Тому рекомендується обробка нейтрального або лужного розчину нітриту надлишком перманганату, підкислення отриманого розчину і подальше іодометріческое титрування.
Інший непрямий метод визначення нітриту титруванням перманганатом включає нагрівання розчину (1-5 моль / л по HNO 3) з надлишком KМnO 4 і зворотне титрування розчином KNO 2.
Для прямого і непрямого оксідіметріческого визначення нітриту застосовують титрування розчином перекису водню. Отримані цим методом результати добре узгоджуються з даними іодометріческого визначення NO 2 -.
Кількісні результати можуть бути отримані обробкою розчину нітритів розчином сульфату церію в кислому середовищі і наступним зворотним титруванням надлишку останнього стандартним розчином оксалату натрію.
Нітрит можна кількісно відтитрувати розчином тетраацетата свинцю (IV), який отримують розчиненням Pb 3 O 4 (червоний свинець) у крижаній оцтової кислоти при помірній температурі. Пряме титрування проводиться в 1 М розчині NaCl по реакції:
NO 2 - + Pb 4 + + H 2 O = NO 3 - + Pb 2 + +2 H +.
Титрування феррицианида проводиться в нейтральному розчині:
NO 2 - +2 Fe (CN) 6 3 - + H 2 O = NO 3 - +2 Fe (CN) 6 4 - +2 H +.
Отриманий з реакції ферроцианид титруються стандартним розчином сульфату церію.
Тіомеркуріметріческое визначення - чутливий метод визначення нітритів. Встановлено, що реакція між NO 2 - і HSCH 2 COOH протікає досить швидко і кількісно з утворенням ONSCH 2 COOH - досить міцного з'єднання в кислих і не дуже лужних розчинах. Це дає можливість визначити NO 2 - титруванням розчином о-оксімеркуріобензоата. При визначенні 0,45-28 мг / мл NaNO 2 отримані результати добре збігаються з даними, знайденими перманганатометріческім методом. Визначенню NO 2 - цим методом не заважає присутність багатьох органічних речовин, що реагують з KМnO 4.
Відновлення солями титану (III). При використанні розчину титану (III) в якості відновника необхідно дотримуватися особливо ретельно умови його зберігання, і тоді можна швидко отримати надійні результати при титруванні нітрит-іонів:
NO 2 - + 6Ti (III) + 4H 2 O = NH 3 + 6TiO 2 + + 5H +.
Нітрит відновлюється кількісно, ​​а надлишок хлориду титану визначається зворотним титруванням стандартним ратвором Fe (III) c роданідом в якості внутрішнього індикатора.
Відновлення гідразином. Метод полягає в додаванні розчину нітриту до надлишку сульфату гідразину в розведеною H 2 SO 4 і подальшому зворотному титруванні надлишку гідразину стандартним розчином йоду. Кращі результати були отримані при потенциометрическом титруванні гідразину розчином нітриту натрію.
Відновлення гідроксиламіном. Надлишок стандартного розчину гідрохлориду гідроксиламіну змішують з аналізованих розчином. При цьому відбувається восстаноіленіе нітриту до окису азоту та азоту:
2NO 2 - + 2NH 2 OH + 2Н + = 2NO + N 2 +4 H 2 O.
Надлишок гідроксиламіну визначають зворотним титруванням стандартним розчином гідроокису натрію зі змішаним індикатором - метиленовим блакитним і феніловим червоним (в спирті). [4]
Похибка титриметрическим методів визначення складає ~ 0.5%. Ці методи дозволяють визначити іони NO 2 - з концентрацією в межах 0.01-0.5 моль / л (0.46-23 г / л). [3]
1.1.4 Електрохімічні методи визначення нітрит-іонів
1.1.4.1 Вольтамперометрия
Нітрит-іони можна визначати в присутності нітрат-іонів вольтамперометричні із застосуванням платинового електрода для концентрацій NO 2 - в межах 10 -6 -10 -3 моль / л при рН 0 - 8. При рН 3,5 - 8 потенціал напівхвилі не залежить від рН, причому на електродах протікає реакція NO 2 - = NO 2 + e; при рН 0 - 3 протікає реакція HNO 2 = NO 2 + H + + e.
У разі окислення нітрит-іона на обертовому мікродісковом Pt-аноді висота хвилі пропорційна концентрації іонів і реакція необоротна. Описано модифікований метод полярографічного визначення нітриту в присутності відновленої форми аскорбінат на тлі, що містить комплекс Cr 3 + з гліцерином, при рН 6,0-7,0. Визначається концентрація NO 2 - до 20 ppm.
Досить швидкий (10 хв) і точний (помилка близько 1%) непрямий полярографический метод визначення нітриту заснований на відновленні 4-нітрозо-2 ,6-ксиленолів, що утворюється при реакції NO 2 - з 2,6-ксиленолів в суміші (5:4 : 1) H 2 SO 4 з водою і оцтовою кислотою. Граничний струм, вимірюваний при -0,15 в, пропорційний концентрації нітрит-іонів в інтервалі 0 - 14 мкг / мл. 100-кратний надлишок NO 3 - опрелеленію NO 2 - не заважає. [5]
Визначення нітрит-іона засноване на вимірюванні струму окислення NO 2 - при використанні різних окислювачів (сулфаміновой кислоти, перманганату калію, хлораміну Т та ін), а також на використанні обертового платинового електрода, на застосуванні поляризованого Рt-мікроелектроди і Ag / AgCl-електрода для чіткого визначення точки еквівалентності. Межі визначаються концентрацій нітрит-іонів становлять 10 -5 -10 -2 моль / л. Помилка визначення в інтервалі 10 -2 -10 -3 моль / л складає в середньому 1%, при концентрації NO 2 - 10 -4 -10 -5 моль / л вона зростає до 2-3%. Іони NO 3 - не заважають визначенню. [4]
1.1.4.2 Потенціометричне титрування [6]
Нітрити можна визначати ацідіметріческі, використовуючи титрування в неводних розчинниках. Достатньо хороша відтворюваність результатів було досягнуто при титруванні нітриту в суміші етиленгліколю і пропанолу (або хлороформу). Титрант був розчин 0,1 моль / л хлорної кислоти в тій же суміші. КТТ встановлювали візуально (з внутрішнім індикатором тимолова блакитним) або потенціометрично зі скляним і каломельному електродами. З тими ж електродами нітрит-іони можуть бути визначені (і в присутності нітратів) потенціометричним титруванням гідроокисом ліганду в бензолметаноловой суміші (10:1). Точність визначення + 0.5%.
Розроблено методи визначення нітратів, нітритів та їх сумішей титруванням в неводних розчинах. Ці методи засновані на різному поведінці нітрат-і нітрит-іонів при титруванні в неводних середовищах. Визначення NO 2 - засновано на прямому потенциометрическом титруванні в середовищі метанолу (або суміші метанолу з ацетоном) неводними розчинами кислот, зокрема метаноловій або метілетілкетоновим розчином HСlO 4. Точність визначення + 10%.
1.1.4.3 кулонометрическое титрування
Розроблено умови кулонометрического титрування нітрит-іонів за допомогою електрогенерованого брому. Робочий електрод - Pt-платівка з поверхнею близько 8 см 2; протівоелектрод - Pt-спіраль - відділений від досліджуваного розчину перегородкою з пористого скла.
Мікрокількостей нітрит-іонів визначають кулонометрический за допомогою окислення NO 2 - надлишком електролітично генерованого Mn 3 + і зворотного кулонометрического титрування останнього електролітично генерованим Fe 2 +. Генерування проводять на платиновому або вугільному електроді. Кисень попередньо видаляють з розчину продуванням інертного газу. При визначенні 0,3 - 65 мкг / мл NO 2 - стандартне відхилення дорівнює 0,2 - 1,6%. [1, с. 80]
Нітрит-іон визначається високочастотним титруванням в середовищі 30% етанолу 0,1 М розчином HCl. КТТ вимірюється при 130 Мгц і відповідає освіті неіонізованной азотистої кислоти. На точність визначення 10-50 мг / мл нітрит-іона (близько 2%) не впливає присутність п'ятикратного надлишку нітрату. [4]
1.1.5 Спектрофотометричне визначення нітрит-іонів
Найчастіше для визначення нітрит-іонів використовують методики, засновані на освіті азобарвників. Нітрит реагує з первинними ароматичними амінами в кислому розчині з утворенням проміжної діазоніевой солі, яка після опрацювання з'єднанням, що містить аміногрупу або гідроксил-іон, утворює відповідний азобарвник, придатний як для візуального, так і для фотометричного визначення.
Крім того, для фотометричного визначення нітритів використовується реакції утворення солей діазонію, нітрозосоєдіненій, комплексних сполук, іонних асоціатів з барвниками. [7]
1.1.5.1 Освіта азобарвників [1, с. 93]
Освіта проміжної солі діазонію при взаємодії нітриту з сульфаниловой кислотою відбувається за реакцією:

Для поєднання з утворилася сіллю діазонію з метою отримання азокрасителя використовуються багато первинні ароматичні аміни, найбільш часто - 1-нафтиламін:


Утворюється 1 - (4-амінонафтілазо)-бензол-4-сульфонова кислота - барвник червоного кольору. Реакція дуже специфічна і чутлива, дозволяє виявити 3 мкг / л NO 2 -. Умови проведення цих реакцій: диазотирование повинно проводиться в сильнокислому розчинах на холоду, поєднання має бути проведено тільки після того, як повністю закінчиться диазотирование і при можливо більш низькій кислотності. Це повинно бути враховано при підготовці реактивів (сульфаниловой кислоти і 1-нафтиламина). Точне встановлення рН для реакції сполучення досягається використанням розчину ацетату натрію. Оптичну щільність утворився барвника вимірюють при 520 нм у кюветі з товщиною шару 1см.
1.1.5.2 Освіта солей діазонію [4]
Розчини солей діазонію, що утворюються в методі за сульфаниловой кислотою, надзвичайно сильно поглинають в УФ-області, що використовується для визначення нітриту. Вимірювання проводяться при 270 нм в 1-сантиметрової кюветі. Закон Бера дотримується в інтервалі концентрацій 0,2-3,2 мг / мл NO 2 -.
Солі діазонію, що утворилися з фенілендіаміном і багатьох його похідних, були використані для визначення нітритів. Чутливість при цьому в 3-4 рази більше, ніж з солями, утвореними з сульфаниловой кислоти. Особливо придатний хлор-п-фенілендіамін, так як він дає добре відтворювані результати і стабільний в часі.

1.1.5.3 Освіта нітрозосоєдіненій, пофарбованих і флуоресціюючих комплексних сполук [4]
Для фотометричного визначення нітритів використовується реакція з N, N-диметиланілін, в результаті якої утворюється нітрозосполук жовтого кольору (п-нітрозо-N, N-диметиланілін):

Метод дозволяє визначити до 1 ppm NO 2 -.
Реакція з 2,6-ксиленолів. У розчинах з оптимальною кислотністю (сірчана кислота-вода-оцтова кислота 5:4:1) при реакції 2,6-ксиленолів з ​​HNO 2 утворюється 4-нітрозо-2 ,6-ксиленолів, светопоглощение якого при 307нм пропорційно концентрації NO 2 - у діапазоні 0-10 мкг / мл. Заважають галогеніди і їх необхідно видалити осадженням розчином Ag 2 SO 4.
Реакція з тиогликолевой кислотою. При взаємодії нітриту з тиогликолевой кислотою в слабокислою середовищі утворюється нітрозотіогліколевая кислота.
Це нітрозосполук використовується для колориметричного визначення NO 2 - в інтервалі концентрацій 10-100 мг \ л. Заважають іони Fe (II) (при співвідношенні Fe: NO 2 -> 50), Co (II), MnO 4 -, WO 4 2 -.
Реакція з бруцином. Розроблено швидкий колориметричний метод з використанням бруцина в якості хромофорного реагенту в розчині сірчаної кислоти.
Іони NO 2 - дають забарвлені сполуки в більш розведеної кислоти, ніж іони NO 3 - (1:5 і 1:1 відповідно).
На цій основі розроблено метод фотометричного визначення NO 2 - у лужних розчинах.
Реакція з риванол. Нітрит-іони утворюють інтенсивне забарвлення при реакціях з риванол (лактатом 2-етокси-6 ,9-діаміноакрідіна) в 1,8 М НСl. Відповідність із законом Бера спостерігається при 515 нм для діапазону концентрацій 0,2-1,2 мкг / мл NO 2 -. Чи не заважають іони NO 3 -, BO 3 3 -. Реакція з тіосечовиною. При реакції азотистої кислоти з тіосечовиною утворюється роданістоводородная кислота, яка при взаємодії з введеним Fe (III) дає пофарбований до комплекс. Метод застосовують для визначення 2-12 мкг / мл NO 2 -. Хоча цей метод менш чутливий, ніж класичний метод Грісса з сульфаниловой кислотою, але простота методики є його перевагою. Реакція з 2,3-діамінонафталіном. Цей реагент використаний для спектрофотометричного і флуоріметріческого визначення нітрит-іона. Визначенню заважають Sn (II), Se, Al, Bi, Cr (III), Ca, Ni, Fe. Іони NH 4 +, NO 3 - не заважають. Чутливість спектрофотометричного визначення дорівнює 1 мкг / мл, флуоріметріческого - 0,0065 мкг / мл. В якості аналітичних реагентів для фотометричного визначення нітрит-іонів використовують деякі барвники, наприклад, діамантовий зелений і кристалічний фіолетовий. Цим методом визначають 5. 10 -5 моль / л NO 2 - (2.3 мг / л). Реакцію з сульфідом заліза (II) використовують для кількісного визначення нітриту. Чутливість реакції 2,5 мкг / мл. Методики спектрофотометричного визначення нітрит-іонів мають хороші метрологічні характеристики, однак для аналізу забарвлених і каламутних розчинів потрібно трудомістка пробопідготовка. Крім того, реагенти, використовувані для проведення реакцій диазотирования і азосочетания, часто нестабільні (сульфанілова кислота) і канцерогенні (1-нафтиламін, N, N-диметиланілін).
1.1.6 Кінетичні методи визначення нітрит-іонів
Кінетичний метод заснований на окисленні комплексонату марганцю (II) до комплексонату марганцю (III) за допомогою H 2 O 2, що каталізується нітритом. Метод дозволяє визначити 1. 10 -5 г / л NO 2 - з помилкою + 10% і 3. 10 -7 г / л з помилкою + 20%. [1, с. 114]
1.2 Тест-методи
Тест-методи визначення нітрит-іонів
1.2.1 Загальна характеристика тест-методів хімічного аналізу
Протягом століть хімічний аналіз здійснювався в лабораторіях. Це було пов'язано з необхідністю використання спеціальної хімічної посуду і обладнання, а також не завжди нешкідливих хімічних речовин, що вимагало як мінімум хорошої вентиляції, тривалих і трудомістких операцій з розділення складних сумішей речовин. Значною мірою ці фактори діють і в даний час, а тому мільйони хімічних аналізів проводяться в умовах аналітичних лабораторій, причому не тільки хімічних, але і фізичних, і біологічних. Останнім часом хімічний аналіз переміщається з лабораторій в місця, де знаходиться аналізований об'єкт. Це одна з важливих тенденцій розвитку аналітичної хімії.
Потреби у внелабораторном аналізі величезні. Аналіз «на місці» має багато переваг. Заощаджуються час і кошти на доставку проб у лабораторію і на сам, дорожчий, лабораторний аналіз.
Є група засобів, що вирішують завдання самого масового контролю поза лабораторією. Мова йде про тест-методах аналізу і відповідні засоби для нього.
Тест-методи - це експресні, прості і відносно дешеві прийоми виявлення та визначення речовин, які не потребують суттєвої підготовки проби, складних стаціонарних приладів, лабораторного обладнання (і взагалі умов лабораторії), а головне - кваліфікованого персоналу.
За принципом дії тест-методи умовно можна розділити на: хімічні, біохімічні і біологічні.
Основа хімічних тест-методів - аналітичні реакції і реагенти, що дозволяють візуально або за допомогою портативного приладу спостерігати аналітичний ефект. [8]
Найчастіше аналітичним сигналом в тест-методах служить поява або зміна забарвлення носія, інтенсивність фарбування сорбенту або довжина забарвленої зони індикаторної трубки. В основі виникнення аналітичного сигналу лежать такі явища:
- Светопоглощение;
- Дифузне відображення;
- Адсорбція;
- Іонний обмін;
- Екстракція;
- Концентрування;
- Хімічні та ферментативні реакції.
Всі ці явища тісно пов'язані один з одним. Відомо, що визначення слідових кількостей речовин, як правило, передують стадії їх екстракційного концентрування або іонообмінного поділу. Іонообмінні матеріали переважно використовують для розділення речовин, а не для концентрування, тому що перш ніж аналізувати поглинені іони, їх необхідно елюіровать, що тягне за собою розведення і, отже, втрату чутливості. Кращого результату можна досягти, вимірюючи аналітичний сигнал визначається елемента безпосередньо на поверхні іонообмінника або іншого сорбенту.
Між светопоглощение твердої фази сорбенту і концентрацією сорбованого на його поверхні речовини існує лінійна залежність. На цьому явищі грунтується метод, який отримав назву твердофазної спектрофотометрії.
Для реєстрації аналітичного сигналу використовують такі прийоми:
- Візуальне зіставлення забарвлення розчину або сорбенту зі стандартною шкалою порівняння;
- «Прояв» визначається іона на сорбенті;
- Вимірювання довжини, площі, інтенсивності забарвленою або знебарвленою зон сорбенту;
- Вимірювання часу розвитку забарвлення. [9]
В даний час існує великий асортимент сорбентів з іммобілізованими на їх поверхні аналітічеснімі реагентами. Вони володіють хімічної і механічної стійкістю, легко модифікуються і регенеруються. Такі сорбенти в найбільшій мірі відповідають вимогам, що пред'являються до візуальних тест-системам.
Тест-методи застосовуються для напівкількісного визначення якогось компонента - тоді потрібна серія зразків порівняння, в яких той же тест застосовують до відомих змістів цього компонента, або ж друкована кольорова шкала. З іншого боку, тест-метод можна використовувати як граничну пробу, результатом якої є рішення типу «є - ні» щодо присутності компонента, який визначають в пробі.
Тест-методи розрізняються за якістю і метрологічних характеристиках, у зв'язку з чим і застосовуються для вирішення різних завдань. Одна з них - скринінг, тобто оцінка компонента з наступним більш детальним обстеженням, в тому числі і в лабораторії.
У якості сорбентів для тест-методів звичайно використовують:
- Індикаторні папери та смуги;
- Волокнисті наповнені матеріали;
- Кремнеземи і ксерогелі;
- Неорганічні носії;
- Спінені полімери - пінополіуретани (ППУ). [8]

1.2.2 Пінополіуретани та їх властивості
Пінополіуретани - пористі сорбенти з мембранної структурою, гідрофобна полімерна матриця яких містить полімерні групи: уретанових, амідну, складноефірний, просту ефірну, сечовину, кінцеву толуїдиновим, що і дозволяє використовувати їх для ефективної сорбції як неполярних, так і полярних молекул. [10]
ППУ представляє собою пластичний матеріал, в якому частина твердої фази замінена на газ у вигляді численних бульбашок - осередків, що формують тим самим впорядковану систему твердих квазісферіческіх мембран. Особливості синтезу ППУ такі, що в момент завершення реакції залишаються ізоціанатних (найчастіше толуіленізоціанатние) групи, які легко гідролізуються під дією води, в надлишку знаходиться в реакційній суміші, і перетворюються на кінцеві толуїдиновим групи. [11]
Пінополіуретани є досить стабільними та інертними матеріалами. Вони розкладаються при температурі більшій 180 0 С, розчиняються тільки в концентрованих H 2 SO 4 і HNO 3, окислюються лужним розчином KMnO 4. Властивості ППУ на основі простих ефірів не змінюються при контакті з 8 моль / л HCl, 2 моль / л H 2 SO 4, крижаний CH 3 COOH, 2 моль / л NaOH, концентрованим водним розчином аміаку, а також органічними розчинниками: граничними вуглеводнями, простими і складними ефірами, спиртами, кетонами та ін Пінополіуретани на основі складних ефірів менш стійкі в кислих і лужних середовищах, оскільки в більшій мірі схильні до гідролізу. І ті, і інші ППУ розчиняються в гарячих розчинах хлориду миш'яку (III). [12]
Нейтронно-активаційний аналіз пінополіуретанів показав, що в досліджуваних полімерах основний домішкою є олово, причому в пенах на основі складних ефірів його значно менше (близько 25 мкг / г), ніж у ППУ на основі простих ефірів (близько 1000 мкг / г). Щодо високий вміст олова є результатом використання в процесі полімеризації в якості каталізатора олово-органічних сполук. Крім цього металу в ППУ виявлені незначні кількості хлору, брому, йоду, натрію, магнію і ванадію відповідно порядку 100; 2,5; 3; 45; 0,3 і 0,05 мкг / м. Чистота пінополіуретанів порівнянна, а по ряду металів, головним чином, важких, вище поширених в хімічному аналізі активного вугілля, хелатних фільтрів, хелатних та іонообмінних сорбентів. [13]
Кінцеві толуїдиновим групи поліуретанових форм можуть піддаватися діазотізаціі, азосвязиванію та іншим реакцій, типовим для мономерних ароматичних амінів. Ці реакції можуть бути використані в хімічному аналізі. [14]
1.2.3 Застосування пінополіуретанів як сорбентів для тест-визначення нітрит-іонів
Тест-визначення на основі ППУ виконуються в трьох варіантах:
- Перший заснований на утворенні забарвленого з'єднання в аналізованому розчині і подальшої сорбції його немодифікованим ППУ;
- У другому варіанті визначається компонент утворює забарвлене з'єднання з реагентом, попередньо введеним у фазу ППУ;
- Хемосорбція процесів за участю ППУ. [11]
Хемосорбції або хімічної адсорбцією називається такий тип адсорбції, при якому між поверхнею твердого тіла і адсорбованими молекулами утворюються хімічні зв'язки.
Хемосорбціонние процеси за участю ППУ були успішно використані для тест-визначення нітрит-іонів.
Було встановлено, що аміногрупа, що входить до складу кінцевих груп пінополіуретанів, в солянокислой середовищі легко реагує з водними розчинами NaNO 2, утворюючи забарвлений в жовтий колір полімерний катіон діазонію. Отримання забарвлених сполук в матриці пінополіуретанів засноване на хімічній реакції визначається компонента з кінцевими толуїдиновим групами ППУ. Полімерний хлорид діазонію стійкий близько години при зберіганні твердих зразків на повітрі.
Взаємодія кінцевих толуїдиновим груп здійснюється відповідно до схеми:
,
де: - Полімерна ланцюг ППУ. [15]
1.2.4 Метрологічні характеристики тест-методів
Тест-методи відносяться до експресним, доступним, досить дешевим методів аналізу. Ці методи не вимагають дорогого обладнання та кваліфікованого персоналу. Регулюючи рН розчинів, вводячи додаткові реагенти, вдається підвищити селективність тестових визначень.
Розробляючи методики тест-визначень, автори намагаються домогтися того, щоб діапазон визначених змістів включав ГДК, тобто, щоб з н (нижня межа визначуваних концентрацій) не перевищувала ГДК. Проводячи метрологічну атестацію методик, необхідно оцінювати максимальну похибка і межа виявлення визначень. [8]
1.2.4.1 Похибка тест-визначень
Похибка при візуальних оцінках, незважаючи на суб'єктивний фактор, не більше погрішності інструментального визначення за допомогою мініфотометра. Зрозуміло, це не відноситься до явних дальтонік. [15]
Метод цветометріі дає можливість створити равноконтрастную колориметричну шкалу, добре за різновидом оком людини. Він відчуває зміна забарвлення при колірному відмінності 1.6%, тому ряд стандартів готують в геометричній прогресії. [16]
Якщо невідома концентрація компонента в пробі з х потрапляє між n та n +1 членами ряду, а в одному з випадків з х = (з n + з n +1) / 2, де n - номер зразка в ряду стандартів, то в цьому випадку можна оцінити максимальну відносну похибку
S r = + 100%n +1 - з n ) / (З n +1 + з n),
яка в ряду геометричної прогресії, де з n +1 = 2с n, складе приблизно + 33%, а в ряді геометричній прогресії, де з n +1 = 3с n, вона складе + 50% (без урахування внеску в похибка інших факторів) . Відносна похибка + 30% для с> з н і порядку + 100% для с = з н є характерними для візуального методу аналізу. [17]
1.2.4.2 Нижня межа діапазону визначених змістів (з н), або межа визначення
Найменше значення визначається змісту, що обмежує область значень (діапазон) визначених змістів знизу, називається нижньою межею або нижньою межею визначених змістів і позначається з н. У практиці аналізу чистих речовин за нижню межу приймають те мінімальне зміст, який можна визначити даним методом з відносним стандартним відхиленням 0,33. Нижня межа обчислюється як утроенное стандартне відхилення результату визначення при концентрації, близькій до граничної. [17]
1.2.4.3 Межа виявлення
Найважливішою характеристикою будь-якої методики в тест-методах аналізу є залежність ймовірності позитивного результату («шуканий компонент») від його концентрації в пробі і пов'язаний з нею межа виявлення. Межа виявлення по Кайзерові, прийнятий ІЮПАК для характеристики візуальних методів, неприйнятний. При поступовому зниженні концентрації неминуче досягається область «ненадійних» реакцій. Протяжність цієї області та розподіл ймовірностей в ній характеризують метрологічні можливості методу.
Під межею виявлення розуміють найменше зміст, при якому за даною методикою можна виявити визначається компонент із заданою ймовірністю. За межа виявлення приймають значення 3S або 6S, де S - стандартне відхилення коливань контрольного («холостого») досвіду. [18]
1.3 Застосування методу цветометріі (колориметрії) у тест-визначеннях
1.3.1 Загальна характеристика методу
Цветометрія - це наука про способи вимірювання кольору і його кількісного вираження. Метод цветометріі, який полягає в розрахунку колірних характеристик аналізованого об'єкта на основі наявних спектральних параметрів, дозволяє як розрізнити спектрально близькі речовини, так і отримати додаткові відомості про них.
Математичне опис кольору в цветометріі базується на тому, що будь-який колір можна представити у вигляді суміші (суми) певних кількостей трьох лінійно незалежних квітів. Як основні кольори, вибрані червоний, зелений і синій, тобто три монохроматичних випромінювання з довжинами хвиль (λ) 700, 546.1 і 435.8 нм відповідно (табл.1).
Таблиця 1. Межі основних кольорів спектру [19]
λ, нм
Спектральний колір
Додатковий колір
400-435
фіолетовий
зеленувато-жовтий
435-480
синій
жовтий
480-490
зеленувато-синій
помаранчевий
490-500
синьо-зелений
червоний
500-560
зелений
пурпурний
560-580
жовтувато-зелений
фіолетовий
580-595
жовтий
синій
595-605
помаранчевий
зеленувато-синій
605-730
червоний
синьо-зелений
730-760
пурпурний
зелений
Зручною мірою кількісної оцінки колірного відмінності є загальне колірне розбіжність (ΔΕ), значення якого для забарвленого твердофазного сорбенту (напр., ППУ) може бути розрахована за виміряним при різних довжинах хвиль значенням дифузного відбиття. Значення ΔΕ показує, наскільки гостро людське око буде сприймати відміну інтенсивності даного кольору в порівнянні з інтенсивністю білого кольору. [16]
1.3.2 Побудова колірних шкал
Проблемі оптимізації побудови колірної шкали порівняння для візуального колориметричного аналізу приділяється постійна увага. Таку шкалу можна готувати так, щоб концентрація визначається елемента в послідовно розташованих пробах збільшувалася або відповідно до арифметичної, або відповідно з геометричною прогресією.
Коефіцієнт геометричній прогресії найчастіше вибирається експериментально і, як правило, мінімальний коефіцієнт дорівнює 2. На прикладі такого ряду (0); 1, 2, 4, 8, 16: 32; 64 і т.д. видно, що якщо досліджувана проба має проміжну між двома сусідніми точками забарвлення (концентрацію) на шкалі, то абсолютна похибка результатів колоріметрірованія складає (0,5), 0,5, 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0 і т.д. одиниць концентрації (Є.К.) Це відповідає відносній (по відношенню до середини інтервалу) похибки 33% ( ). Таким же чином можна розрахувати, що для шкали з кроком «1.5» відносна похибка становить 20%, а для шкали з кроком «3» - 50%.
Також для побудови шкали порівняння пропонувалося застосовувати радий Фібоначчі, в якому кожен наступний член дорівнює сумі двох попередніх: (0); 1, 2, 3, 5; 8; 13; 21; 34; 55 і т.д. Можна бачити, що для початкової ділянки цього ряду ((0); 1 ... 3) виконується арифметична прогресія (де q арифм = 1), але, починаючи з 4-го члена (5 ...), прогресія асимптотично наближається до геометричної з q = 1,618. Використання цього ряду призводить до зменшення абсолютної і відносної похибок аналізу. Так для ряду Фібоначчі складає (0,5), 0,5, 1,0, 1,5, 2,5; 4,0; 6,5; 10,5 і т.д., а складає (1); 0,33; 0,20; 0,25; 0,23; 0,24; 0,24 і т.д. Таким чином, відносна похибка для цієї шкали дорівнює 24%, тобто ненабагато більше, ніж для шкали з кроком «1.5».
Геометрична прогресія для колориметрической шкали краще арифметичній. Насправді ж, в області малих концентрацій правильніше було б будувати шкалу в арифметичній прогресії з малим її кроком, тому що геометрична прогресія робить інтервали між сусідніми початковими точками занадто великими. Навпаки, для далеких членів шкали розумніше було б використовувати геометричну прогресію, тому що арифметична в цьому випадку була б непомітна. Саме таким умовам задовольняє запропонований авторами в якості шкали порівняння ряд Фібоначчі [21], і в даній мети його застосування виправдане.
В.М. Іванов з співр. [20] для побудови твердофазних колірних шкал ввів критерій загального колірного відмінності ДЕ = 10, оцінюваний інструментально. В інших роботах [21] обговорюється статистичний підхід для корекції градуювальної шкали, оскільки, як стверджують автори, тільки сукупність досить великого числа реальних спостерігачів може дати адекватну оцінку кроку шкали. Видно, що до цих пір немає єдиного критерію для оцінки мінімального кроку колірної шкали. Крім уточнення кроку шкали, у візуальній колориметрії важливий правильний вибір умов спостереження елементів шкали.
Важливо, щоб спостереження, по можливості, велося в розсіяному денному світлі або при штучному освітленні, що має кольорову температуру 6000 К. Важливо також, щоб кожен елемент колориметрической шкали мав розмір, що займає поле з кутовим розміром 4 <α <10 градусів [16].
На практиці у візуальній колориметрії кольором фону, на якому порівнюються забарвлені проби, не надають особливого значення. Загальноприйнятим є розглядання забарвлення на білому тлі. Такий ахроматичний фон універсальний по відношенню до всіх кольорів, тому що він практично повністю відображає світловий потік. Автори книги по цветометріі [16] стверджують, що око має здатність адаптуватися до якого-небудь безпідставного кольором, при цьому сприйняття додаткового кольору стає гостріше.
На практиці важко знайти фон, відповідний додатковому кольору проби [16]. Для цієї мети можна використовувати колірної атлас або підбір кольору з допомогою комп'ютера, використовуючи колірні координати.

2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
2.1 Реактиви і обладнання
У даній частині роботи були використані наступні реактиви та обладнання:
- Хлороводнева кислота, х.ч.;
- Нітрит натрію, о.с.ч.;
- Ацетон, ч.д.а.;
- Мірні колби на 200 мл;
- Мірні колби на 100 мл;
- Мірні колби на 25 мл;
- Конічні колби на 100 мл;
- Піпетка на 5 мл;
- Піпетка на 10 мл;
- Скляна паличка;
- Металевий пробійник;
- Механічний вібросмесітель;
- Спектроколоріметр «Спектротон»;
- Пінополіуретан, марка «2230».
Усі розчини готували на дистильованій воді.
2.2 Методики експерименту
2.2.1 Методика підготовки ППУ для визначення NO 2 - [11, 15]
Використовуючи металевий пробійник, приготувати з листа або смуг ППУ таблетки заввишки 5-10 мм, діаметром 16 мм, масою 0.03-0.06 р.
Для очищення від домішок приготовані таблетки помістити у конічну колбу місткістю 100 мл з пришліфованою пробкою і додати 50-70 мл розчину соляної кислоти з молярною концентрацією 0.1 моль / л. Видалити з усіх таблеток повітря, притискаючи їх за допомогою скляної палички до стінок колби. Колбу закрити пробкою і струшувати її на механічному вібросмесітеле протягом 15 хвилин.
Таблетки промити декілька разів дистильованою водою до рН 5-6, потім ацетоном, висушити між листами фільтрувального паперу і довести до повітряно-сухого стану.
Повторити обробку таблеток розчином кислоти з молярною концентрацією 5 моль / л, струшуючи їх в розчині кислоти протягом 30 хвилин. Промити водою до рН 5-6, потім ацетоном і довести до повітряно-сухого стану.
Таблетки зберігати в закритому, захищеному від світла місці.
2.2.2 Методика приготування стандартних шкал для візуального визначення нітрит-іона
Приготувати 100 мл вихідного розчину нітриту натрію з молярною концентрацією 0.01 моль / л (460 мг / л). Для цього зважити на аналітичних вагах ~ 0.069 г солі, наважку кількісно перенести в мірну колбу місткістю 100 мл і довести до мітки дистильованою водою. Потім перенести піпеткою 2 мл цього розчину в мірну колбу на 200 мл і довести до мітки дистильованою водою. Отриманий розчин з концентрацією NO 2 - 4.6 мг / л використовувати як вихідний.
Для приготування стандартних шкал послідовно розбавляти вихідний розчин в мірних колбах на 25 мл, додаючи в кожну колбу певний об'єм вихідного розчину, по 10 мл розчину соляної кислоти з молярною концентрацією 3 моль / л і доводячи до мітки дистильованою водою. Таким чином створюється оптимальна для реакції диазотирования ППУ концентрація HCl (1.2 моль / л). Схема приготування робочих розчинів NaNO 2 для стандартних шкал, які використовувалися в даній роботі, наведена в табл. 2.1. Для кожної шкали готували також «холостий» розчин, який не містить NO 2 -.
Таблиця 2.1. Схема приготування робочих розчинів NaNO 2
№ п / п
Шкала з кроком «1,5»
Шкала з кроком «2»
Шкала з кроком «3»
Шкала з кроком «ряд Фібоначчі»
V 0 (NO 2 -), мл
с (NO 2 -), мг / л
V 0 (NO 2 -), мл
с (NO 2 -), мг / л
V 0 (NO 2 -), мл
с (NO 2 -), мг / л
V 0 (NO 2 -), мл
с (NO 2 -), мг / л
1
0.55
0.1
0.55
0.1
0.55
0.1
0.55
0.1
2
0.8
0.15
1.1
0.2
1.65
0.3
1.1
0.2
3
1.2
0.23
2.2
0.4
4.9
0.9
1.65
0.3
4
1.85
0.34
4.35
0.8
14.7
2.7
2.7
0.5
5
2.75
0.51
8.7
1.6
4.35
0.8
6
4.1
0.76
7.05
1.3
7
6.2
1.14
11.4
2.1
8
9.3
1.71
Розчини з мірних колб вилити в конічні колби місткістю 100 мл з пришліфованою пробками, внести по одній таблетці ППУ, видалити повітря з таблеток за допомогою скляної палички. Колби закрити пробками і струшувати на механічному вібросмесітеле протягом 25 хвилин. Розчини вилити з колб, притримуючи таблетку скляною паличкою. Вийняти таблетки з колб і промокнути між листами фільтрувального паперу. Після такої обробки таблетки набувають лимонно-жовте забарвлення, інтенсивність якої зростає із збільшенням концентрації нітрит-іонів. [11]
Розмістити повітряно-сухі таблетки на аркуші білого паперу в порядку зростання концентрації NO 2 - для кожної із шкал.
2.2.3 Методика визначення нижньої межі діапазону визначених змістів (з н) для тестового хемосорбціонного визначення NO 2 -
В якості орієнтовного значення нижньої межі діапазону визначених змістів прийняти концентрацію нітриту, обмежує «зверху» область «ненадійною» реакції, тобто концентрацію, яку виявили спостерігачі з імовірністю 100%. Для NO 2 - ця концентрація становить приблизно 0.1 мг / л [15].
Приготувати частину стандартної шкали з кроком «2» для візуальної індикації нітриту в області нижньої межі діапазону орпеделяемих концентрацій. Вона повинна містити одну таблетку для «холостого» розчину і три таблетки для розчинів з заданими концентраціями нітриту, причому кожна подальша концентрація повинна бути більша від попередньої в два рази.
Приготувати модельні розчини з концентраціями, близькими до орієнтовно встановленої з н, причому задана концентрація повинна відповідати проміжному значенню мінімального діапазону шкали.
Контрольній групі з 15-20 спостерігачів запропонувати визначити концентрацію модельного розчину, використовуючи тест-систему, тобто зіставляючи забарвлення ППУ з приготовленою стандартної шкалою. Спостерігач може вибрати один з трьох варіантів відповіді: досліджуваний розчин має концентрацію, відповідну або верхньому, або нижньому, або середнього значення вибраного діапазону.
Необхідно провести ряд паралельних вимірювань, щоб сумарна кількість результатів визначення було близько 50.
Провести аналогічні вимірювання, розташувавши таблетки ППУ на аркуші паперу блакитного кольору.
Розрахувати дисперсію і стандартне відхилення за формулою
,
де: S c - стандартне відхилення;
c i - концентрація, визначена спостерігачем;
з зад - концентрація модельного розчину;
n - кількість визначень.
Прийняти за величину межі визначення утроенное значення отриманого стандартного відхилення [17], тобто:
з н = 3 S с.
Порівняти результати, отримані для білого і блакитного тла.
2.2.4 Методика побудови градуювального графіка для визначення NO 2 - із застосуванням методу спектроскопії дифузного відбиття
Виміряти на спектроколоріметре СФ-2000 дифузне відображення всіх приготовлених таблеток ППУ при різних довжинах хвиль. Перерахувати отримані значення дифузного відбиття (R) у функцію Гуревича - Кубелкі - Мунка (F) за формулою: F = (1-R) ​​2 / (2R). Побудувати графік залежності F (λ max) від концентрації нітрит-іонів (в мг / л) в тому розчині, в якому стріпувала відповідна таблетка (λ max - довжина хвилі, що відповідає максимальному значенню F). Лінеаризована отриманий графік.
2.2.5 Методика оцінки точності візуального тест-визначення NO 2 - для різних шкал
Приготувати чотири стандартних шкали з різним кроком них чотири шкали для спостерігача злодієві, що дозволяє застосовувати для їх визначення спектроскопію крок шкалою, загальною колідля візуального тест-визначення нітрит-іона, розташувавши забарвлені таблетки ППУ на білому фоні в порядку зростання концентрації нітрит-іонів для кожної шкали. Великому числу незалежних спостерігачів (близько 50) поставити запитання: «Чи бачите Ви різницю в інтенсивності жовтого забарвлення сусідніх точок кожної із шкал?» Різниця необхідно оцінювати для всіх точок попарно. За результатами спостережень зробити висновки про ймовірність визначення нітрит-іона в кожному з концентраційних інтервалів кожної із шкал. Цю ймовірність можна оцінити як відношення числа спостерігачів, які відповіли «Так», до загального числа спостерігачів.
Провести аналогічні вимірювання, розташувавши таблетки ППУ на блакитному тлі. Порівняти отримані результати.
За допомогою комп'ютерної програми СФ-2000 перерахувати отримані для всіх таблеток ППУ значення дифузного відбиття в значення загального колірного відмінності (ΔΕ). Графічно відобразити залежність ΔΕ від концентрації нітрит-іонів (в мг / л) для всіх досліджуваних шкал.
Порівняти результати, отримані за допомогою статистичного підходу та з допомогою комп'ютерно-інструментальної обробки даних.
2.3 Результати експерименту
2.3.1 Результати оцінки межі визначення для тестового хемосорбціонного визначення нітрит-іона
Була приготовлена ​​частину стандартної шкали для визначення нітрит-іона і модельні розчини, концентрації яких визначили за методикою 2.2.3. У табл. 2.2 вказані можливі варіанти відповідей спостерігачів і розраховані за результатами 51-го визначення значення стандартного відхилення (S c) і межі визначення (з н).
Таблиця 2.2 Результати спостережень і розрахунку межі визначення NO 2 -
білий фон
блакитний фон
з зад = 0,14
з зад = 0,19
з зад = 0,14
з зад = 0,19
варіанти відповідей спостерігачів
0.1
0.15
0.2
0.1
0.15
0.2
0.1
0.15
0.2
0.1
0.15
0.2
кількість визначень
16
35
0
0
12
39
2
49
0
0
3
48
S c
0.024
0.021
0.013
0.014
з н
0.072
0.064
0.038
0.042
з зв (пор.)
0.068
0.040

Як видно з таблиці, межа визначення нітрит-іона на блакитному тлі чи не в 2 рази нижче, ніж на білому. Це говорить про те, що відмінність у забарвленні таблеток ППУ на тлі, який відповідає додатковому (до кольору таблеток) кольором, стало помітніше для людського ока, тобто за рахунок адаптації очі до блакитного кольору сприйняття жовтого кольору проби дійсно стає гостріше.
2.3.2 Результати побудови градуювального графіка для визначення NO 2 -
Як випливає з виміряних значень дифузного відбиття пінополіуретанових таблеток, λ max = 444.6385 нм. Для цієї довжини хвилі і був побудований, а потім лінеаризована графік залежності функції Гуревича - Кубелкі - Мунка від концентрації нітрит-іона. Результати побудови градуювального графіка відображені на рис. 1.

Рис. 1 Градуювальних графік залежності функції Гуревича - Кубелкі - Мунка від концентрації нітрит-іона
Видно, що функція Гуревича - Кубелкі - Мунка диазотироваться пінополіуретанів лінійно пов'язана з концентрацією нітрит-іонів у водному розчині (у діапазоні концентрацій 0.1 - 2.7 мг / мл), що дозволяє застосовувати для їх визначення спектроскопію дифузного відбиття.
2.3.3 Результати оцінки точності візуального тест-визначення NO 2 - для різних шкал
За результатами 50 спостережень, відповідно до методики 2.2.5, були отримані наступні результати
Табл. 2.3 Результати спостереження забарвлення ППУ для різних шкал
Шкала з кроком
«1.5»
Шкала з кроком
«2»
Шкала з кроком
«3»
Шкала з кроком «ряд Фібоначчі»
Колір фону
ймовірність визначення,%
інтервалс (NO 2 -), мг / л
ймовірність визначення,%
інтервалс (NO 2 -), мг / л
ймовірність визначення,%
інтервалс (NO 2 -), мг / л
ймовірність визначення,%
інтервал з (NO 2 -), мг / л
100
0-0.1
100
0-0.1
100
0-0.1
100
0-0.1
білий
100
0.1-0.15
100
0.1-0.2
100
0.1-0.3
100
0.1-0.2
білий
100
0.15-0.23
100
0.2-0.4
100
0.3-0.9
100
0.2-0.3
білий
100
0.23-0.34
100
0.4-0.8
62
0.9-2.7
100
0.3-0.5
білий
92
0.34-0.51
100
0.8-1.6
-
-
100
0.5-0.8
білий
36
0.51-0.76
-
-
-
-
92
0.8-1.3
білий
42
0.76-1.14
-
-
-
-
14
1.3-2.1
білий
70
1.14-1.71
-
-
-
-
-
-
білий
100
0-0.1
100
0-0.1
100
0-0.1
100
0-0.1
блакитний
100
0.1-0.15
100
0.1-0.2
100
0.1-0.3
100
0.1-0.2
блакитний
100
0.15-0.23
100
0.2-0.4
100
0.3-0.9
100
0.2-0.3
блакитний
100
0.23-0.34
100
0.4-0.8
86
0.9-2.7
100
0.3-0.5
блакитний
98
0.34-0.51
100
0.8-1.6
-
-
100
0.5-0.8
блакитний
44
0.51-0.76
-
-
-
-
100
0.8-1.3
блакитний
48
0.76-1.14
-
-
-
-
66
1.3-2.1
блакитний
74
1.14-1.71
-
-
-
-
-
-
блакитний
Як видно з цієї таблиці, всі досліджувані шкали цілком працездатні, за винятком шкали з кроком «1.5», яка не підходить для визначення нітрит-іонів з концентраціями вище 0.5 мг / л. Використання блакитного тла у всіх випадках загострює зорове сприйняття, тим самим збільшуючи ймовірність визначення нітрит-іонів.
Результати комп'ютерної обробки даних про дифузному відображенні таблеток ППУ представлені на рис. 2.

Рис. 2 Залежність загального колірного відмінності таблеток ППУ від концентрації нітрит-іонів для різних шкал
Як видно з результатів цветометріческого дослідження, добре помітні точки на шкалі за кроком «2» характеризуються загальним колірним відмінністю ΔΕ = 4ч6; на шкалі за кроком «3» - ΔΕ = 8ч12; на шкалі за кроком «1.5» - ΔΕ ~ 4; на шкалою Фібоначчі - ΔΕ ~ 5. Таким чином, ми бачимо, що не можна беззастережно застосовувати критерій ΔΕ = 10 в якості універсального. Насправді шкала стає непрацездатною (око не бачить різниці між сусідніми її точками) тільки коли значення ΔΕ падає до 2. Значення ж ΔΕ ~ 4ч6 цілком придатні як нормального колірного відмінності.
2.4 Техніка безпеки
При роботі в хімічній лабораторії необхідно дотримуватися правил техніки безпеки, щоб не допускати нещасних випадків внаслідок теплових і хімічних опіків, отруєнь отруйними речовинами, ураження електричним струмом, механічних поранень, порізів.
При попаданні кислоти на шкіру або в очі потрібно змити її великою кількістю води.
При роботі з шкідливими речовинами експеримент проводять під тягою з опущеними стеклами.
Використовувані в роботі електроприлади повинні бути заземлені.
Всі операції щодо проведення аналізу виконують згідно з основними правилами техніки безпеки в хімічній лабораторії.

ВИСНОВКИ
Для тестового хемосорбціонного визначення нітрит-іона на основі пінополіуретану:
- Уточнені умови визначення;
- Проведена оцінка межі визначення;
- Побудований градуювальний графік для визначення нітрит-іонів з застосуванням спектроскопії дифузного відбиття;
- Проведено оцінку точності визначення для стандартних колірних шкал з різним кроком;
- Вивчена залежність точності визначення від вибору фону, на якому порівнюються елементи колірних шкал.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. В.Ф. Волинець, М.Л. Волинець. Аналітична хімія азоту. М.: Наука, 1977. - 308 с.
2. А.П. Крешков. Теоретичні основи кількісного аналізу і кількісний аналіз. М.: Хімія, 1970. - 254 с.
3. Д. Скуг, Д. Уест. Основи аналітичної хімії, т.1. М.: Світ, 1979. - 480 с.
4. І.М. Кольтгофа, Е.Б. Сендел. Кількісний аналіз. М.: Хімія, 1975. - 823 с.
5. В.Н. Алексєєв. Кількісний аналіз. М.: Хімія, 1972. - 501 с.
6. А.П. Крешков. Основи аналітичної хімії. М.: Хімія, 1977. - 483 с.
7. У.Дж. Вільямс. Визначення аніонів. М.: Хімія, 1982. - 620 с.
8. Ю.А. Золотов, В.М. Іванов, В.Г. Амелін. Хімічні тест-методи аналізу. М.: УРСС, 2002. - 304 с.
9. О.А. Запорожець, О.М. Гевері, В.В. Сухан. Успіхи хімії. 1977, т.66, № 7, с. 702 - 710.
10. Braun T., Navratil I., Farad AB Polyurethane foam sorbents in separation science. - Boca Raton: СRC Press, 1985. - 220 p.
11. С.Г. Дмитрієнко. Пінополіуретани в хімічному аналізі: сорбція різних речовин і її аналітичне застосування. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук. М., 2001.
12. Д.Ж. Саундерс, К.К. Фріш. Хімія пінополіуретанів. М.: Хімія, 1968. - 470 с.
13. В.М. Островська. Журнал аналітичної хімії. 1999, т.54, № 11, с. 1126-1133.
14. SG Dmitrienko, OA Sviridova, LN Pyatkova, VA Zhukova, Yu.A.Zolotov. Analitica Chimica Acta. 405 (2000), р. 231 - 237.
15. О.А. Свиридова. Пінополіуретани - новий тип полімерних хромогенних реагентів для спектроскопії дифузного відбиття та тест-методів аналізу. Автореферат на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук. М., 2002.
16. Д. Джадд, Г. Вишецкі. Колір в науці і техніці. М.: Світ, 1978. - 592 с.
17. А.А. Бугаєвський, М.С. Кравченко. Журнал аналітичної хімії. 1983. Вип. 1, с. 17-21.
18. SG Dmitrienko, OA Kozeva, VK Runov, Yu.A. Zolotov / / Mendeleev Commun. 1991. № 2. р.752.
19. Хімічна енциклопедія. Т.5, під ред. Н.Ф. Зефірова. М.: БРЕ, 1998 .- 750 с.
20. Іванов В.М., Кузнєцова О.В. Хімічна цветометрія: можливості методу, області застосування і перспективи / / Успіхи хімії. - 2001. - Т. 70, № 5. - С. 411-428.
21. Експеріандова Л.П., Хімченко С.В. Ряд Фібоначчі у тест-аналізі і кордон зорового сприйняття / / МОХА. - 2008. - Т. 3, № 1. - С. 113-116.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Курсова
205.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Залежність точності візуального тест-визначення нітрит-іона на основі пінополіуретану від способу
Залежність від азартних ігор гемблінг-залежність
Залежність від азартних ігор гемблінг залежність
Визначення норм точності і методів випробувань металорізальних верстатів колесотокарний верстат
Педагогічна технологія колективного способу навчання на основі праць професора ВК Дьяченко
Залежність темпераменту від типу особистості
Залежність від комп`ютерних ігор
Залежність граничної ціни від величини доходу
Залежність рис характеру від груп крові
© Усі права захищені
написати до нас