Область физико-химических измерений охватывает группу величин, характеризующих:
—химический состав и структуру веществ:растворов, смесей, коллоидных систем;
—физические свойства веществ,непосредственно зависящие от их химического состава;
В международном стандарте ИСО 31/8 (1992 г.) „Величины и единицы. Физическая химия и молекулярная физика" приведены 65 наиболее важных с практической точки зрения измеряемых физико-химических величин Среди них — „количество вещества", единица которого — моль является одной из семи основных единиц СИ, а также постоянные Авогадро, Фарадея, Больцмана, универсальная газовая постоянная и др.
| Наиболее распространенные величины в практике физико-химических измерений (ФХИ), представлена в таблице. Измеряемая величина | Обозначение единицы | Типичные объекты исследований |
| Массовая концентрация компонента | мг/м3 | Воздух, промышленные выбросы, вода |
| Молярная концентрация компонента | моль/м3 | Биологические жидкости |
| Массовая доля компонента | ||
| (в том числе влаги) | %, млн -1 | Минеральное сырье, металлы и сплавы, древесина, зерно и зернопродукты, пищевые продукты, природный газ, почва |
| Объемная доля компонента | %,млн -1 | Технологические газовые среды, дыхательные смеси, чистые газы; жидкие пищевые продукты |
| Плотность | кг/м3 | Нефтепродукты, строительные материалы, природный газ, пищевые продукты |
| Кинематическая вязкость | м2/с | Нефтепродукты, лаки, краски, растворители |
| Динамическая вязкость | Па-с | Строительные растворы, каучуки, пищевые продукты |
| Удельная электрическая проводимость | См/м | Морская вода |
| РН | Отн.ед. | Водные растворы, промышленные стоки |
| Поверхностное натяжение | Н/м | Краски, латексы |
| Показатель преломления | - | Стекла, химические и фармацевтические продукты |
| Угол вращения плоскости поляризации |
| оптического излучения | рад | Сахаросодержащие растворы, фармацевтические препараты |
| Относительная диэлектрическая | Отн.ед. | Электроизоляционные материалы, |
| проницаемость | органические растворители |
Применение величин, характеризующих состав и структуру, как правило, связано с указанием химической природы компонента и объекта исследования.
Примеры: массовая концентрация диоксида серы в атмосферном воздухе (мг/м3); массовая доля углерода в чугуне (%).
При исследовании природных систем, контроле качества сырья и продукции часто измеряются величины, которых применяются ограничено только для конкретной группы объектов.
Примеры: кислотное число рыбьего жира — масса гидроксида калия (мг), необходимого для нейтрализации свободных кислот, содержащихся в 1 грамме исследуемого жира; относительная влажность воздуха (%) — отношение массовой концентрации водяных паров к их массовой концентрации в состоянии насыщения (при тех же значениях температуры и давления воздуха).
Все физико-химические методы анализа принято подразделять на следующие группы:
- электрохимические;
- оптические;
- хроматографические;
Электрохимические методы. В соответствии с видом измеряемой величины, электрохимические методы анализа делятся на пять групп: потенциометрические, вольтамперометрические, кулонометрические, кондуктометрические и диэлькометрические.
Потенциометрия объединяет методы определения различных физико – химических величин и концентрации веществ, основанных на измерении электродвижущих сил (э. д. с.) электрохимических цепей.
Вольтамперометрия. Он объединяет методы исследования зависимости тока поляризации от напряжения поляризации, прикладываемого к исследуемой электрохимической ячейке, когда рабочий электрод имеет потенциал, значительно отличающийся от равновесного значения.
Вольтамперометрия используются в аналитической химии для определения концентрации веществ в растворах и при проведении физико – химических испытаний.
Кулонометрия объединяет методы анализа, основанные на законе Фарадея, открытого в 1884 г., устанавливающем связь между количеством вещества, выделившегося на электродах в процессе электрохимической реакции и количеством затраченного при этом электричества.
Кондуктометрия. Этот метод объединяет методы определения физико – химических величин и методы анализа, основанные на измерении электропроводности электролитов, т. е. ионных проводников, находящихся в виде водных и неводных растворов, коллоидных веществ или расплавов. Таким образом, в отличие от предыдущих методов, кондуктометрический анализ основан только на измерении концентрации ионов в между электронном пространстве и не связан с изменением равновесного потенцала.
Диэлькометрия. Под этим термином объединяются методы анализа, основанные на измерении диэлектрической проницаемости веществ, которая отражает зависимость диэлектрической поляризации от изменения концентрации, структуры или состава межэлектродной среды. В отличии от кондуктометрии, диэлькометрия не связана с поступательным перемещением заряженных частиц под действием электрического поля, а отражает эффект ориентации дипольных частиц под действием постоянного или переменного электрического поля.
Оптические методы. Оптические методы анализа основаны на изучении спектров излучения, поглощения и рассеивания. К этой группе относятся:
1. эмиссионный спектральный анализ – изучение эмиссионных спектров элементов анализируемого вещества. Этот метод дает возможность определить элементный состав вещества;
2. абсорбционный спектральный анализ – изучение спектров поглощения исследуемого вещества. Различают исследование в ультрафиолетовой, в видимой и в инфракрасной областях спектра.
Абсорбционный спектральный анализ включает методы:
- спектрофотометрический,
- колориметрический.
Спектрофотометрия - определение спектра поглощения при строго определенной длине волны, которая соответствует максимуму кривой поглощения данного исследуемого вещества.
Колориметрия - визуальное сравнение интенсивностей окрасок исследуемого окрашенного раствора и стандартного окрашенного раствора определенной концентрации.
К оптическим методам анализа также относятся:
3. турбидиметрия – измерение количества света, поглощаемого неокрашенной суспензией;
4. нефелометрия –использование явлений отражения или рассеивания света окрашенными или неокрашенными частицами взвешенного в растворе осадка;
5. люминисцентный, или флуорисцентный, анализ - основан на флуоресценции веществ, облученных ультрафиолетовым светом, и измерении интенсивности излучаемого или видимого света;
6. фотометрия пламени – распыление анализируемого раствора в пламени, выделение характерной для данного элемента световой волны и измерение интенсивности излучения.
Хроматографические методы.
Хроматографические методы количественного анализа основаны на избирательном поглощении (адсорбции) отдельных компонентов анализируемой смеси различными адсорбентами. Они широко применяются для разделения близких по составу и свойствам неорганических и органических веществ.
19. Термины и определения.
Стандарт - Нормативный документ, который разработан на основе консенсуса, принят признанным на соответствующем уровне органом и устанавливает для всеобщего и многократного использования правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов, и который направлен на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области. Примечание - Стандарты должны быть основаны на обобщенных результатах науки, техники и практического опыта и направлены на достижение оптимальной пользы для общества
Стандартизация - Деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного использования в отношении реально существующих или потенциальных задач. Главным образом эта деятельность проявляется в процессах разработки, опубликования и применения стандартов. Важнейшими результатами деятельности по стандартизации являются повышение степени соответствия продукции, процессов и услуг их функциональному назначению, устранение барьеров в торговле, содействие научно-техническому сотрудничеству и достижение иных целей стандартизации, в том числе обеспечение безопасности, охраны окружающей среды, совместимости, взаимозаменяемости, унификации, защиты продукции, единства измерений, взаимопонимания, обороноспособности и мобилизационной готовности.
Подтверждение соответствия — это документальное удостоверение соответствия продукции или иных объектов, процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг требованиям технических регламентов, положениям стандартов, сводам правил или условиям договоров.
Знак соответствия - Защищенный и зарегистрированный в установленном в Российской Федерации порядке знак, выданный и применяемый в соответствии с ГОСТ Р 1.9, информирующий, что обеспечивается необходимая уверенность в том, что должным образом идентифицированная продукция соответствует всем положениям (требованиям) конкретного национального стандарта (национальных стандартов) на данную продукцию
См вопрос