Высокочистые вещества и их роль в обеспечении единства измерений концентрации

Вещества, прошедшие самую глубокую очистку, содержат тем не менее какое-то количество примесей. Поэтому при создании на основе таких высокочистых веществ образцовых мер концентрации возможны два подхода:

1. Аттестация высокочистых веществ одним—двумя абсо­лютными методами.

2. Присвоение высокочистым веществам степени чисто­ты, близкой к 100 %, на основании постоянства ряда их примесночувствительных свойств при дальнейшей очистке.

Первый подход является метрологически строгим. Од­нако сфера его применения весьма ограничена, во-первых, из-за небольшого числа абсолютных методов и, во-вторых, из-за довольно узкой области применения каждого абсолют­ного метода. Поэтому из всего многообразия химических элементов и соединений только незначительная их часть может быть аттестована абсолютными методами. С другой стороны, необходимо иметь в виду, что совершенно не обя­зательно, чтобы число исходных образцовых мер соответст­вовало числу известных элементов и соединений. Благода­ря возможности химических реакций между веществами, число исходных веществ значительно сокращается.

Так, например, единство измерений концентрации титриметрическими методами анализа при всем их разнообразии (см. табл. 29) обеспечивается всего 8 исходными образцо­выми мерами, приведенными в табл. 38.

Таблица 38

С помощью этих исходных образцовых мер единство из­мерений концентрации обеспечивается по схеме, приведенной на рис. 149.

Данные, представленные в табл. 38, заслуживают внимания и в том отношении, что они дают представление о требованиях к чистоте исходных образцовых мер концентрации. Однако здесь необходимо уточнить: степень чистоты зависит от инди­видуальных особенностей веществ. Так, для большинства элементов она составляет 99,99 . . . 99,999 %, для солей неор­ганических веществ — 99,9 . . . 99,99 %. В то же время слож­ные органические соединения с содержанием 99 % также относятся к высокочистым.

Требования к чистоте исходных образцовых веществ оп­ределяются преждевсего метрологическими характеристи­ками средств измерений и перспективами развития приборо­строения. В исходных высокочистых образцовых веществах, предназначенных для градуировки хроматографов, исходя из вышеизложенного требования, содержание основного ком­понента регламентируется на уровне не менее 99,95 %. Ана­логичные требования предъявляются к исходным чистым газам, а также органическим и элементоорганическим соеди­нениям для элементного анализа.

Второй подход к обеспечению единства измерений кон­центрации базируется на уже упоминавшемся постулате:

чистым веществам соответствует постоянство свойств. Как неоднократно отмечалось, вещество обладает бесконечным числом свойств. На этапе качественного анализа при форми­ровании образа данного индивидуального вещества проис­ходит отбор ряда свойств. В этом случае используется следст­вие из постулата, в соответствии с которым свойства чистых веществ являются их индивидуальными константами. Как правило, это — свойства, имеющие малую примесную чувст­вительность. Вместе с тем, есть ряд свойств, обладающих высокой примесной чувствительностью. По мере повышения степени чистоты вещества увеличивается перечень его свойств, в том числе и примесно чувствительных, значения которых не изменяются при дальнейшей очистке. Это позволяет ут­верждать, что такое вещество не содержит примесей выше известного предела. Следовательно, для веществ, прошедших глубокую очистку разными методами, можно принять их степень чистоты, равной 100 %.

Такой вывод основывается на обратном утверждении, вытекающем из указанного выше постулата, а именно: если чистым веществам соответствует постоянство свойств, то будет справедливо и утверждение, что постоянство свойств вещества свидетельствует об его чистоте.

Наиболее высокие требования к степени чистоты предъяв­ляются только к весьма ограниченному числу веществ, пред­ставляющих основной компонент для приготовления образ­цовых мер в виде смесей с известной концентрацией других компонентов. Для этой категории веществ, если нет возмож­ности определить их степень чистоты абсолютным методом анализа, целесообразно провести контроль на отсутствие тех компонентов, которые будут добавлены при приготовлении соответствующих образцовых мер.

Для веществ, используемых в качестве добавок, достаточ­на степень чистоты, не превышающая 99,99 %. Такая точность вполне может быть гарантирована для веществ, подвергну­тых глубокой очистке различными методами, в результате которой ряд их примесночувствительных свойств достиг своего постоянства.

Сфера применения данного подхода по мере повышения требований к точности результатов измерения концентрации будет либо сужаться, либо потребуются дополнительные дока­зательства действительно глубокой очистки. В последнем случае это означает расширение числа примесночувствитель­ных свойств, достигших своего постоянства.

Следует подчеркнуть, что второй подход при всех его недостатках с позиции метрологии позволяет обеспечить большую достоверность воспроизведения единиц концентра­ции, чем межлабораторная аттестация.