مثالهای محاسبه عدم قطعیت اندازهگیری در تجزیه شیمیایی
این صفحه شامل ترجمه و ارائه سه مثال عملی از پیوست F راهنمای فنی شماره ۲ SAC-SINGLAS (راهنمای عدم قطعیت اندازهگیری در تجزیه شیمیایی و میکروبیولوژیکی، ویرایش دوم، ۲۰۰۸) است. این مثالها بهطور گامبهگام فرآیند محاسبه عدم قطعیت اندازهگیری را در روشهای شیمیایی نشان میدهند.
مثال F1: تیتراسیون اسید/باز - تعیین غلظت محلول HCl
روش کار
- استانداردسازی محلول ۰٫۱ مولار هیدروکسید سدیم (NaOH) با تیتر کردن مقابل محلول ۰٫۱ مولار فتالات هیدروژن پتاسیم (KHP).
- سپس تعیین غلظت محلول تقریبا ۰٫۱ مولار HCl با تیتر کردن مقابل محلول استاندارد NaOH.
مراحل روش
مرحله ۱: توزین دقیق ۵ گرم پودر KHP
مرحله ۲: حل کردن KHP در آب و حجمسازی تا ۲۵۰ میلیلیتر
مرحله ۳: محاسبه مولاریته محلول KHP
مرحله ۴: حل کردن ۲ گرم پلت NaOH در آب و حجمسازی تا ۵۰۰ میلیلیتر
مرحله ۵: پیپت کردن ۲۵ میلیلیتر از محلول NaOH در ارلن
مرحله ۶: تیتر کردن محلول NaOH مقابل محلول KHP از یک بورت ۵۰ میلیلیتری
مرحله ۷: محاسبه غلظت محلول NaOH
مرحله ۸: پیپت کردن ۲۵ میلیلیتر از محلول استاندارد شده NaOH در ارلن
مرحله ۹: تیتر کردن محلول NaOH استاندارد شده مقابل محلول HCl از بورت
مرحله ۱۰: محاسبه غلظت محلول HCl
منابع عدم قطعیت
نمودار علت و اثر برای تعیین غلظت NaOH به صورت زیر است:
[در اینجا نمودار علت و اثر قرار میگیرد]
ارزیابی اجزای عدم قطعیت
مرحله ۱: توزین KHP
مقدار KHP توزین شده: ۵٫۰۷۶۵ گرم
منابع عدم قطعیت:
- کالیبراسیون ترازو: گواهی کالیبراسیون نشان میدهد که در سطح اطمینان ۹۵٪، خطا ±۰٫۱ میلیگرم است.
- تکرارپذیری: انحراف استاندارد ۰٫۰۹ میلیگرم از ۷ بار توزین مکرر.
عدم قطعیت ترکیبی توزین:
u(Wk) = √(۰٫۰۵۲² + ۰٫۰۹²) = ۰٫۱۰۴ میلیگرم
محاسبه نهایی
غلظت نهایی محلول HCl:
۰٫۰۹۸۸ mol L-1 ± ۰٫۰۰۰۵۴ mol L-1
با ضریب پوشش k=2 (سطح اطمینان تقریبا ۹۵٪).
ملاحظات: در تیتراسیون اسید/باز، منابع خطای احتمالی زیادی وجود دارد از جمله اثر شناوری، دمای محیط، خلوص مواد شیمیایی، خطای وسایل حجمسازی، تشخیص نقطه پایان و جذب CO2 از هوا.
مثال F2: تعیین اسید لینولئیک در چربی شیر استخراج شده از شیر خشک با GC-FID
مشخصات روش
- توزین حدود ۱۰ گرم نمونه شیر خشک
- استخراج چربی در حضور NH4OH با الکل، اتر اتیل و اتر نفتی
- تهیه استرهای متیل اسیدهای چرب با استفاده از NaOCH3 و BF3·CH3OH
- تبخیر محلول تا نزدیک خشکی تحت جریان نیتروژن
- حل کردن باقیمانده در هپتان و انتقال به فلاسک حجمی ۲۵ میلیلیتری
- جداسازی و سنجش متیل لینولئات با گاز کروماتوگرافی - آشکارساز یونش شعله (GC-FID)
فرمول محاسبه
Cspl = (Cml × V × Fla) / (R × Fml × Wspl)
منابع عدم قطعیت
نمودار علت و اثر:
[نمودار علت و اثر با اجزای مختلف]
کمیتسازی اجزای عدم قطعیت
Cml: غلظت به دست آمده از منحنی کالیبراسیون = ۷٫۱۵ mg/mL
دادههای کالیبراسیون:
| غلظت (mg/mL) |
پاسخ (Area) |
پاسخ خالص |
| ۰ | ۲ | ۰ |
| ۱ | ۱۳۵ | ۱۳۳ |
| ۲ | ۲۸۰ | ۲۷۸ |
| ۴ | ۵۶۰ | ۵۵۸ |
| ۱۰ | ۱۱۹۴ | ۱۱۹۲ |
عدم قطعیت u(Cml) = ۰٫۳۹۱ mg/mL
نتایج نهایی
غلظت اسید لینولئیک در نمونه شیر خشک:
۱۷٫۹ ± ۲٫۸ mg/g
با ضریب پوشش k=2 (سطح اطمینان تقریبا ۹۵٪).
مثال F3: تعیین عدد اسید در روغن نخل
روش کار
مقداری از نمونه روغن در IPA خنثی شده حل میشود و مقابل محلول استاندارد ۰٫۱ مولار KOH با فنول فتالئین به عنوان نشانگر تیتر میشود.
فرمول محاسبه عدد اسید
AV = MKOH × VKOH × CKOH / m
کمیتسازی عدم قطعیتها
تهیه محلول ۰٫۵M HCl:
- حجم فلاسک: ۱۰۰۰ میلیلیتر ± ۰٫۴ میلیلیتر
- اثر دما: تفاوت دمای ۳ درجه سانتیگراد
تعیین CKOH:
CKOH = Cst × Vst / VKOH
نتایج
عدم قطعیت نسبی عدد اسید:
u(Av)/Av = ۰٫۰۱۸
عدم قطعیت گسترده با ضریب پوشش ۲:
U(Av)/Av = ۲ × ۰٫۰۱۸ = ۰٫۰۴
توجه: تشخیص نقطه پایان تیتراسیون یک منبع عمده عدم قطعیت است. همچنین رنگ روغن و تغییر رفتار نشانگر در مخلوط روغن-حلال نیز از عوامل مؤثر هستند.
جمعبندی
این سه مثال عملی نشان میدهند که محاسبه عدم قطعیت اندازهگیری در تجزیه شیمیایی نیازمند شناسایی دقیق تمام منابع عدم قطعیت، کمیتسازی هر جزء و ترکیب مناسب آنها است. رویکرد گامبهگام ارائه شده در راهنمای فنی SAC-SINGLAS به آزمایشگاهها کمک میکند تا نتایج معتبر و قابل دفاعی تولید کنند.
منبع: راهنمای فنی شماره ۲ SAC-SINGLAS، راهنمای عدم قطعیت اندازهگیری در تجزیه شیمیایی و میکروبیولوژیکی، ویرایش دوم، مارس ۲۰۰۸
دیدگاهتان را بنویسید