Метрологические характеристики инструментальных методов анализа

Важнейшими метрологическими характеристиками любого из физических или физико-химических методов анализа являются чувствительность, предел определения, точность, правильность, воспроизводимость и селективность.

Чувствительность метода характеризует изменение АС при изменении концентрации вещества.

Чем больше меняется величина сигнала при изменении концентрации, тем чувствительнее метод. Количественной мерой чувствительности служит коэффициент чувствительности S:

т. е. S численно равен тангенсу угла наклона градуировочной прямой (рис. 4): S = tgα.

Чувствительность инструментальных методов анализа гораздо выше чувствительности классических методов из-за применения регистрирующих приборов. Например, чувствительность титриметрического метода составляет 10^–1 %, гравиметрического – 10^–2 %, фотометрических методов – 10^–3–10^–5 %, а чувствительность современных инструментальных методов достигает 10^–10 %.

На чувствительность метода влияют следующие факторы.

1. Интенсивность АС. Чем более интенсивным является измеряемое свойство, тем чувствительнее метод.

Например, преломление светового луча является малоинтенсивным свойством, поэтому основанный на его измерении метод – рефрактометрия – обладает малой чувствительностью. Значит, его можно использовать только для анализа концентрированных растворов.

Поглощение света веществом и интенсивность излучения вещества в пламени, наоборот, являются высокоинтенсивными свойствами, поэтому основанные на их измерении методы – абсорбционная и эмиссионная спектроскопия – обладают очень высокой чувствительностью и позволяют проводить определение веществ при их микроконцентрации в растворе.

2. Чувствительность детекторов сигнала в приборе. Чем больше чувствительность детектора сигнала, тем больше чувствительность метода. С этой целью, например, в оптических приборах часто применяют фотоумножители, позволяющие усилить сигнал.

Предел определения(C _{min, P}) – это минимальная концентрация, которую можно определить данным методом с доверительной вероятностью Р:

где C _{min, P} – предел определения;

I _min – минимальное значение АС, которое можно измерить на данном приборе;

Ī _хол – среднее значение АС холостой пробы;

S – коэффициент чувствительности.

В инструментальных методах анализа предел определения в зависимости от метода составляет 10^–5–10^–10 %, что соответствует содержанию вещества в пробе на уровне 10^–6–10^–15 г. Предел определения в химических методах анализа обычно превышает 10^–3 %.

Точность – это собирательная характеристика метода, включающая его правильность и воспроизводимость.

Её характеризуют относительной погрешностью (ошибкой) определения (%). Обычно более чувствительные методы имеют меньшую точность, поскольку их используют при очень низких концентрациях. В связи с этим точность инструментальных методов анализа (более чувствительных) составляет в среднем 2–5 %, а точность химических методов (менее чувствительных) – 0,1–0,5 %.

Правильность характеризует близость полученного и истинного значений АС (рис. 10).

Количественной мерой правильности служит систематическая погрешность. В инструментальных методах анализа, в отличие от химических, использование приборов является дополнительным источником систематических погрешностей.

Воспроизводимость отражает случайные ошибки измерения и показывает степень разброса параллельных (повторных) измерений (рис. 10).

Рис. 10. Правильность и воспроизводимость анализа

В инструментальных методах анализа, в отличие от химических, на воспроизводимость результатов дополнительно влияет стабильность работы приборов.

Селективность (избирательность) характеризует возможность определения нужного компонента без помех со стороны других компонентов пробы.

Различные инструментальные методы анализа имеют разную селективность. Например, фотометрия пламени является очень селективным методом, а рефрактометрия – неселективным, поэтому её используют только при анализе индивидуальных веществ или простых смесей, состоящих из 2–3 компонентов.

Дата добавления: 2014-01-20