Зависимость точности визуального тест-определения нитрит-иона на основе пенополиуретана от способа построения цветовой шкалы (стр. 6 из 6)
2.2.5 Методика оценки точности визуального тест-определения NO2- для разных шкал
Приготовить четыре стандартных шкалы с разным шагом ных четыре шкалы для блюдателей воре, что позволяет применять для их определения спектроскопию крок шкали, загальне колідля визуального тест-определения нитрит-иона, расположив окрашенные таблетки ППУ на белом фоне в порядке возрастания концентрации нитрит-ионов для каждой шкалы. Большому числу независимых наблюдателей (около 50) задать вопрос: «Видите ли Вы различие в интенсивности жёлтой окраски соседних точек каждой из шкал?» Различие необходимо оценивать для всех точек попарно. По результатам наблюдений сделать выводы о вероятности определения нитрит-иона в каждом из концентрационных интервалов каждой из шкал. Эту вероятность можно оценить как отношение числа наблюдателей, ответивших «Да», к общему числу наблюдателей.
Провести аналогичные измерения, расположив таблетки ППУ на голубом фоне. Сравнить полученные результаты.
С помощью компьютерной программы СФ-2000 пересчитать полученные для всех таблеток ППУ значения диффузного отражения в значения общего цветового различия (ΔΕ). Графически отобразить зависимость ΔΕ от концентрации нитрит-ионов (в мг/л) для всех исследуемых шкал.
Сравнить результаты, полученные с помощью статистического подхода и с помощью компьютерно-инструментальной обработки данных.
2.3 Результаты эксперимента
2.3.1 Результаты оценки предела определения для тестового хемосорбционного определения нитрит-иона
Была приготовлена часть стандартной шкалы для определения нитрит-иона и модельные растворы, концентрации которых определили по методике 2.2.3. В табл. 2.2 указаны возможные варианты ответов наблюдателей и рассчитанные по результатам 51-го определения значения стандартного отклонения (Sc) и предела определения (сн).
Таблица 2.2 Результаты наблюдений и расчёта предела определения NO2-
| белый фон | голубой фон | |||||||||||
| сзад = 0,14 | сзад = 0,19 | сзад = 0,14 | сзад = 0,19 | |||||||||
| варианты ответов наблюдателей | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.1 | 0.15 | 0.2 |
| число определений | 16 | 35 | 0 | 0 | 12 | 39 | 2 | 49 | 0 | 0 | 3 | 48 |
| Sc | 0.024 | 0.021 | 0.013 | 0.014 | ||||||||
| сн | 0.072 | 0.064 | 0.038 | 0.042 | ||||||||
| сн (ср.) | 0.068 | 0.040 | ||||||||||
Как видно из таблицы, предел определения нитрит-иона на голубом фоне едва ли не в 2 раза ниже, чем на белом. Это говорит о том, что различие в окраске таблеток ППУ на фоне, который отвечает дополнительному (к цвету таблеток) цвету, стало заметнее для человеческого глаза, т.е. за счёт адаптации глаза к голубому цвету восприятие жёлтого цвета пробы действительно становится острее.
2.3.2 Результаты построения градуировочного графика для определения NO2-
Как следует из измеренных значений диффузного отражения пенополиуретановых таблеток, λmax = 444.6385 нм. Для этой длины волны и был построен, а затем линеаризован график зависимости функции Гуревича – Кубелки – Мунка от концентрации нитрит-иона. Результаты построения градуировочного графика отображены на рис. 1.
Рис. 1 Градуировочный график зависимости функции Гуревича – Кубелки – Мунка от концентрации нитрит-иона
Видно, что функция Гуревича – Кубелки – Мунка диазотированных пенополиуретанов линейно связана с концентрацией нитрит-ионов в водном растворе (в диапазоне концентраций 0.1 – 2.7 мг/мл), что позволяет применять для их определения спектроскопию диффузного отражения.
2.3.3 Результаты оценки точности визуального тест-определения NO2- для разных шкал
По результатам 50 наблюдений, согласно методике 2.2.5, были получены следующие результаты
Табл. 2.3 Результаты наблюдения окраски ППУ для разных шкал
| Шкала с шагом«1.5» | Шкала с шагом«2» | Шкала с шагом«3» | Шкала с шагом «ряд Фибоначчи» | Цвет фона | ||||
| вероятность определения, % | интервалс (NO2-), мг/л | вероятность определения, % | интервалс (NO2-), мг/л | вероятность определения, % | интервалс (NO2-), мг/л | вероятность определения, % | интервал с (NO2-), мг/л | |
| 100 | 0-0.1 | 100 | 0-0.1 | 100 | 0-0.1 | 100 | 0-0.1 | белый |
| 100 | 0.1-0.15 | 100 | 0.1-0.2 | 100 | 0.1-0.3 | 100 | 0.1-0.2 | белый |
| 100 | 0.15-0.23 | 100 | 0.2-0.4 | 100 | 0.3-0.9 | 100 | 0.2-0.3 | белый |
| 100 | 0.23-0.34 | 100 | 0.4-0.8 | 62 | 0.9-2.7 | 100 | 0.3-0.5 | белый |
| 92 | 0.34-0.51 | 100 | 0.8-1.6 | - | - | 100 | 0.5-0.8 | белый |
| 36 | 0.51-0.76 | - | - | - | - | 92 | 0.8-1.3 | белый |
| 42 | 0.76-1.14 | - | - | - | - | 14 | 1.3-2.1 | белый |
| 70 | 1.14-1.71 | - | - | - | - | - | - | белый |
| 100 | 0-0.1 | 100 | 0-0.1 | 100 | 0-0.1 | 100 | 0-0.1 | голубой |
| 100 | 0.1-0.15 | 100 | 0.1-0.2 | 100 | 0.1-0.3 | 100 | 0.1-0.2 | голубой |
| 100 | 0.15-0.23 | 100 | 0.2-0.4 | 100 | 0.3-0.9 | 100 | 0.2-0.3 | голубой |
| 100 | 0.23-0.34 | 100 | 0.4-0.8 | 86 | 0.9-2.7 | 100 | 0.3-0.5 | голубой |
| 98 | 0.34-0.51 | 100 | 0.8-1.6 | - | - | 100 | 0.5-0.8 | голубой |
| 44 | 0.51-0.76 | - | - | - | - | 100 | 0.8-1.3 | голубой |
| 48 | 0.76-1.14 | - | - | - | - | 66 | 1.3-2.1 | голубой |
| 74 | 1.14-1.71 | - | - | - | - | - | - | голубой |
Как видно из этой таблицы, все исследуемые шкалы вполне работоспособны, за исключением шкалы с шагом «1.5», которая не подходит для определения нитрит-ионов с концентрациями выше 0.5 мг/л. Использование голубого фона во всех случаях обостряет зрительное восприятие, тем самым увеличивая вероятность определения нитрит-ионов.
Результаты компьютерной обработки данных о диффузном отражении таблеток ППУ представлены на рис. 2.
Рис. 2 Зависимость общего цветового различия таблеток ППУ от концентрации нитрит-ионов для разных шкал
Как видно из результатов цветометрического исследования, хорошо различимые точки на шкале с шагом «2» характеризуются общим цветовым различием ΔΕ = 4÷6; на шкале с шагом «3» - ΔΕ = 8÷12; на шкале с шагом «1.5» - ΔΕ ~ 4; на шкале Фибоначчи - ΔΕ ~ 5. Таким образом, мы видим, что нельзя безоговорочно применять критерий ΔΕ = 10 в качестве универсального. На самом деле шкала становится неработоспособной (глаз не видит различия между соседними её точками) только когда значение ΔΕ падает до 2. Значения же ΔΕ ~ 4÷6 вполне пригодны в качестве нормального цветового различия.
2.4 Техника безопасности
При работе в химической лаборатории необходимо соблюдать правила техники безопасности, чтобы не допускать несчастных случаев вследствие тепловых и химических ожогов, отравлений ядовитыми веществами, поражения электрическим током, механических ранений, порезов.
При попадании кислоты на кожу или в глаза необходимо смыть её большим количеством воды.
При работе с вредными веществами эксперимент проводят под тягой с опущенными стёклами.
Используемые в работе электроприборы должны быть заземлены.
Все операции по проведению анализа выполняют в соответствии с основными правилами техники безопасности в химической лаборатории.
ВЫВОДЫ
Для тестового хемосорбционного определения нитрит-иона на основе пенополиуретана:
- уточнены условия определения;
- проведена оценка предела определения;
- построен градуировочный график для определения нитрит-ионов с применением спектроскопии диффузного отражения;
- проведена оценка точности определения для стандартных цветовых шкал с различным шагом;
- изучена зависимость точности определения от выбора фона, на котором сравниваются элементы цветовых шкал.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. В.Ф. Волынец, М.Л. Волынец. Аналитическая химия азота. М.: Наука, 1977. – 308 с.
2. А.П. Крешков. Теоретические основы количественного анализа и количественный анализ. М.: Химия, 1970. – 254 с.
3. Д. Скуг, Д. Уэст. Основы аналитической химии, т.1. М.: Мир, 1979. – 480 с.
4. И.М. Кольтгоф, Е.Б. Сэндэл. Количественный анализ. М.: Химия, 1975. – 823 с.
5. В.Н. Алексеев. Количественный анализ. М.: Химия, 1972. – 501 с.
6. А.П. Крешков. Основы аналитической химии. М.: Химия, 1977. – 483 с.
7. У.Дж. Уильямс. Определение анионов. М.: Химия, 1982. – 620 с.
8. Ю.А. Золотов, В.М. Иванов, В.Г. Амелин. Химические тест-методы анализа. М.: УРСС, 2002. – 304 с.
9. О.А. Запорожец, О.М. Гавер, В.В. Сухан. Успехи химии. 1977, т.66, №7, с. 702 - 710.
10. Braun T., Navratil I., Farad A.B. Polyurethane foam sorbents in separation science. – Boca Raton: СRC Press, 1985. – 220 p.
11. С.Г. Дмитриенко. Пенополиуретаны в химическом анализе: сорбция различных веществ и её аналитическое применение. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора химических наук. М., 2001.
12. Д.Ж. Саундерс, К.К. Фриш. Химия пенополиуретанов. М.: Химия, 1968. – 470 с.
13. В.М. Островская. Журнал аналитической химии. 1999, т.54, №11, с. 1126-1133.
14. S.G. Dmitrienko, O.A. Sviridova,L.N. Pyatkova, V.A. Zhukova, Yu.A.Zolotov. AnaliticaChimicaActa. 405 (2000), р. 231 – 237.
15. О.А. Свиридова. Пенополиуретаны – новый тип полимерных хромогенных реагентов для спектроскопии диффузного отражения и тест-методов анализа. Автореферат на соискание учёной степени кандидата химических наук. М., 2002.
16. Д.Джадд, Г. Вышецки. Цвет в науке и технике. М.: Мир, 1978. – 592 с.
17. А.А. Бугаевский, М.С. Кравченко. Журнал аналитической химии. 1983. Вып. 1, с. 17-21.
18. S.G. Dmitrienko, O.A. Kozeva,V.K. Runov, Yu.A. Zolotov // MendeleevCommun. 1991. №2. р.752.
19. Химическая энциклопедия. Т.5, под ред. Н.Ф. Зефирова. М.: БРЭ, 1998.- 750 с.
20. Иванов В.М., Кузнецова О.В. Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы // Успехи химии. – 2001. – Т. 70, № 5. – С. 411-428.
21. Экспериандова Л.П., Химченко С.В. Ряд Фибоначчи в тест-анализе и граница зрительного восприятия // МОХА. – 2008. – Т. 3, № 1. – С. 113-116.