Газоаналитические (ГА) измерения играют важнейшую роль в аналитической химии и призваны обеспечивать безопасность с промышленной сфере и жизнедеятельности в целом, поэтому при рассмотрении данного вопроса вводится такой комплекс понятий, как обеспечение метрологической прослеживаемости ГА измерений. Остановимся подробнее на том, как достигается МП стандартных образцов. Перед этим закрепим два важнейших определения.
Мы помним, что стандартный образец (СО) — это материал, однородный и стабильный по отношению к одному или нескольким определенным свойствам, которые были установлены для того, чтобы использовать его по назначению в измерительном процессе. Именно СО применяют для установления МП, а именно для калибровки оборудования или методики измерений (такой СО называют калибрантом). Первичный эталонный чистый газ (смесь) - газ (смесь), находящийся в баллоне под давлением, который входит в состав эталонного комплекса ГА аппаратуры государственного первичного эталона единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов в газовых средах, и обладает наилучшими метрологическими качествами, определяемыми по метрологическим свойствам данного эталонного комплекса. В будущем мы разберёмся, почему чистые газы являются наилучшими СО.
Основное назначение СО — это обеспечение единства измерений для определения состава и свойств соединений самой различной номенклатуры широчайшего спектра (рисунок 1). Также важную роль СО играют в метрологической базе количественного анализа ввиду того, что только верное применение СО даёт возможность получать сопоставимые результаты из разных мест разными субъектами. Существует множество схем определения аттестованного значения СО, среди которых, например, использование государственных эталонов единиц величин, сравнение со стандартным образцом, межлабораторный эксперимент и другие. Рассмотрим общую схему установления МП СО, которую можно применить как в газофазным, так и к конденсированным системам.
Отметим, что аттестация СО в соответствии с любой из схем, упомянутых выше, выполняется при помощи метода химического анализа, который принято называть первичным и можно дать ему следующее определение: в системе СИ первичный метод — это метод, реализация которого наилучшим образом объясняется и описывается терминами единиц СИ. СО, аттестованные первичным методом, называются первичными. Среди подобных методом можно выделить титриметрию, гравиметрию, дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК), кулонометрию, масс-спектрометрию. Вторичные же СО — это эталоны, значения свойств которых определяется при помощи сличения с первичным эталоном того же свойства или величины. Соответственно, вторичные методы анализа — это все те же самые методы, но которыми аттестованы уже вторичные эталоны.
Содержание искомого вещества в различных материалах связывают с количеством молей, поэтому в роли СО, а точнее в роли первичного стандарта (вещества с известным числом молей), лучше остальных подходит чистое вещество. Газофазные СО, для которых обеспечивается МП, соответствуют следующей классификации:
- стандартные образцы — эталоны сравнения;
- стандартные образцы 0-го разряда;
- стандартные образцы 1-го разряда;
- стандартные образцы 2-го разряда.
СО 0, 1 и 2 разрядов должны прослеживаться к стандартным образцам — эталонам сравнения, аттестуемым на эталонных комплексах и установках, входящих в состав государственного первичного эталона единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов в газовых средах (далее —государственный первичный эталон).
В качестве СО используют чистые газы, двухкомпонентные и многокомпонентные газовые смеси, которые находятся в баллонах под давлением, в том числе ИПГ, отбензиненного сухого газа, широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), сжиженных углеводородов, в диапазоне молярной доли от 1.5·10-8 % до 99.99999 %.
В роли эталонов 1 рода обычно выступают
- комплексы аналитических и газосмесительных установок;
- генераторы газовых смесей и чистых газов;
- стандартные образцы 1-го разряда.
Эталоны 1 рода используют
- для передачи молярной доли компонентов эталонам 2 разряда, рабочим средствам измерений средней и низкой точности.
В роли эталонов 2 рода обычно выступают
- комплексы аналитических и газосмесительных установок;
- генераторы газовых смесей;
- стандартные образцы 2-го разряда.
Эталоны 2 рода используют
- для передачи молярной доли компонентов средствам измерений низкой точности с помощью стандартных образцов 2-го разряда;
- для передачи массовой концентрации компонентов средствам измерений низкой точности.
Схема передачи молярной доли и массовой концентрации компонентов в газовой фазе в соответствии с ГОСТ представлена на рисунке 2.
Рассмотрим, наконец, общую схему определения МП для СО газов (рисунок 3).
Общий смысл иерархии методов в данной схеме заключается в том, что первичные методы призваны обеспечивать и проверять вторичные, для чего и используются СО, которые, в свою очередь, связаны с методами рабочего уровня. Начальные звенья приведённой схемы — первичные методы и первичные стандартные образцы (ПСО). Среди первичных методов в нашей стране наиболее часто используемые: кулонометрия и гравиметрия, — они обеспечивают почти все химические реакции (роданометрия, меркуро- и меркуриметрия, аргентометрия, перманганатометрия и др.) и ГА измерения.
Для содержания компонентов в газовых средах применяют ГА средства измерений, а также средства измерений газов в твердых и жидких средах: газоанализаторы, потоковые и лабораторные хроматографы, хромато-масс-спектрометры. Диапазоны измерений содержания определяемого компонента и пределы составляют: для средств измерений высокой точности диапазон измерений объемной доли — от 1·10-3 % до 100 %, для средств измерений объемной доли средней точности диапазон измерений объемной доли — от 1·10-5 % до 100 %, для средств измерений массовой концентрации средней точности диапазон измерений массовой концентрации — от 1·10-2 до 1.5·103 мг/м3, для средств измерений объемной доли низкой точности диапазон измерений объемной доли — от 5·10-7 % до 100 %, для средств измерений массовой концентрации низкой точности: диапазон измерений массовой концентрации — от 1·10-6 до 1.5·103 мг/м3.
Подводя итог, мы разобрались в том, что такое метрологическая прослеживаемость, и в сопутствующих понятиях, изучили более подробно информацию о стандартных образцах и в, частности, о газовых СО, общую схему определения МП СО газов, коснулись классификации газофазных СО и первичных и вторичных методов анализа, а также затронули вопрос диапазона измерений компонентов в различных газовых средах. Понимание всех этих вопросов необходимо для обеспечения безопасности в области любых газоаналитических измерений, метрологическая поверка, калибровка и градуировка которых осуществляется с помощью поверочных газовых смесей, широким ассортиментом которых обладает компания Хогаз.
В компании "Хогаз" вы можете приобрести поверочные газовые смеси, моногазы, сварочное оборудование, соединения редких и редкоземельных металлов и др. сопутствующие товары.
Оформить заказ можно через сайты hogas.ru и hogas.su, а также через магазины на Авито, OZON, Wildberries и Яндекс.Маркете.