Унифицированные методы анализа вод 1971

Copyright &#169 1999 — 2019, Ведущий и K&#176. Все права защищены.
Вопросы, предложения пишите в книгу

источник

Настоящий документ устанавливает методику выполнения измерений общей и свободной щелочности в пробах питьевой и природной воды титриметрическим методом в диапазоне измерений от 0,2 до 20 ммоль/дм 3 .

Методика выполнения измерений обеспечивает с вероятностью Р = 0,95 получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значения, приведенного в таблице 1.

Характеристика погрешности (границы интервала, в котором погрешность находится с доверительной вероятностью Р = 0,95), ± δ, %

Общая щелочность вод обусловлена присутствием в воде гидроксильных ионов и анионов слабых кислот (преимущественно гидрокарбонатов и карбонатов). Щелочность определяется количеством сильной кислоты, необходимой для замещения этих ионов.

В обычных природных водах щелочность зависит в основном от присутствия гидрокарбонатов щелочноземельных металлов, в меньшей степени щелочных. В этом случае значение рН воды не превышает 8,3. Растворимые карбонаты и гидроксиды повышают значение рН (более 8,3). Та часть общей щелочности, которая соответствует количеству кислоты, требуемому для понижения рН до 8,3, называется свободной щелочностью (или щелочностью по фенолфталеину). Титрованием пробы воды до рН 4,5 определяют в пробе общую щелочность. При рН воды меньше 4,5 ее щелочность равна нулю.

Конечную точку при титровании определяют визуально с использованием индикаторов или электрометрически. Электрометрическое определение предпочтительно при анализе загрязненных или окрашенных вод, а также вод, содержащих свободный хлор, обесцвечивающий индикатор.

4.1 Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104-88, 2 класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

4.2 рН-метр по ГОСТ 27987-88, с погрешностью измерения ± 0,1 рН.

4.3 Стандарт-титры (фиксаналы) для приготовления образцовых буферных растворов 2-ого разряда по ГОСТ 8.135-74 или ГСО рН водных сред.

4.4 Колбы мерные по ГОСТ 1770-74, номинальной вместимостью 200, 250, 1000 см 3 .

4.5 Цилиндр мерный по ГОСТ 1770-74, номинальной вместимостью 100 см 3 .

4.6 Пипетки мерные по ГОСТ 29227-91, номинальной вместимостью 25 см 3 .

4.7 Бюретка по ГОСТ 29251-91, номинальной вместимостью 5 см 3 .

4.8 Колбы конические по ГОСТ 25336-82, вместимостью 250 см 3 .

4.9 Стаканчики для взвешивания по ГОСТ 25336-82, вместимостью 50 см 3 .

4.12 Мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм, например, по ТУ 6-55-221-903-88.

4.13 Фильтры обеззоленные «белая лента», например, по МРТУ 6-09-2411-65.

4.14 Кислота соляная, фиксанал, например, по ТУ 6-09-2540-87.

4.15 Метиловый оранжевый (индикатор), например, по ТУ 6-09-5171-84.

4.16 Ализариновый красный (индикатор), например, по ТУ 6-09-2105-77.

4.17 Фенолфталеин (индикатор), ч.д.а.

4.18 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Допускается применение других средств измерений, вспомогательных устройств и реактивов, в т.ч. импортных, с метрологическими и техническими характеристиками не хуже указанных.

При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007 и ГОСТ 12.4.021.

Требования по электробезопасности при работе с электроустановками должны соблюдаться по ГОСТ 12.1.019.

Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

Исполнители должны быть проинструктированы о мерах безопасности при работе с нагревательными приборами.

Организация обучения работающих безопасности труда производится по ГОСТ 12.0.004.

Измерения по методике может выполнять специалист-химик, прошедший соответствующую подготовку и имеющий навыки работы в химической лаборатории.

При подготовке к выполнению измерений и при их проведении необходимо соблюдать следующие условия:

температура окружающего воздуха, °С 20 ± 5,

атмосферное давление, кПа 101 ± 4 (760 мм рт.ст. ± 30 мм рт.ст.),

относительная влажность воздуха, % 65 ± 15,

напряжение питания сети, В 220 ± 22,

частота питающей сети Гц 50 ± 1

Общие требования к отбору проб по ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб», и ГОСТ Р 51593-2000 «Вода питьевая. Отбор проб», или другой нормативной документации, утвержденной в установленном порядке.

Объем пробы воды должен быть не менее 200 см 3 . При отборе бутыль следует заполнить водой доверху. Для отбора и хранения используют стеклянную или полиэтиленовую посуду. Щелочность необходимо определять не позднее, чем через 24 часа после отбора пробы. Мутные воды предварительно фильтруют через мембранные фильтры 0,45 мкм.

8.2 Приготовление реактивов

8.2.1 Приготовление раствора соляной кислоты молярной концентрации 0,1 моль/дм 3 (0,1 н). Раствор готовят из фиксанала разбавлением дистиллированной водой до 1000 см 3 .

8.2.2 Раствор индикатора метилового оранжевого с массовой долей 0,05 %. Растворяют 0,1 г метилового оранжевого в 200 см 3 дистиллированной воды.

8.2.3 Раствор индикатора ализаринового красного с массовой долей 0,05 %. Растворяют 0,1 г ализаринового красного в 200 см 3 дистиллированной воды.

8.2.4 Раствор индикатора фенолфталеина с массовой долей 0,5 %. Растворяют 1,0 г фенолфталеина в 200 см 3 дистиллированной воды.

8.3 Подготовка рН-метра к работе

рН-метр подготавливают к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Перед проведением измерений рН-метр прогревают в течение 30 минут и производят настройку его по двум стандартным образцам рН или буферным растворам с рН = 4,01 и рН = 6,86. Буферные растворы готовят в соответствии с указаниями в приложении к стандарт-титрам. Стандартные образцы используют в соответствии с инструкцией по применению ГСО рН.

9.1 Определение свободной щелочности

В коническую колбу мерным цилиндром помещают 100 см 3 исследуемой воды, добавляют 2 капли фенолфталеина и титруют на белом фоне раствором соляной кислоты до обесцвечивания. Фиксируют объем израсходованной кислоты ( V _СВ ). Если розового окрашивания раствора не происходит, то щелочность по фенолфталеину равна 0.

При электрометрическом определении конечной точки титрования сосуд для титрования помещают на магнитную мешалку и при перемешивании измеряют рН пробы. Если рН пробы равно 8,3 или меньше, то щелочность по фенолфталеину равна 0. Если рН пробы больше 8,3, то пробу титруют до рН 8,3 и фиксируют объем израсходованной кислоты ( V _СВ ).

9.2 Определение общей щелочности

В коническую колбу мерным цилиндром помещают 100 см 3 исследуемой воды (или используют раствор после определения свободной щелочности), добавляют 2 — 3 капли индикатора метилового оранжевого или ализаринового красного и титруют на белом фоне раствором соляной кислоты до начала перехода окраски индикатора. Фиксируют объем израсходованной кислоты ( V _об ).

При электрометрическом определении конечной точки титрования сосуд для титрования помещают на магнитную мешалку и при перемешивании измеряют рН пробы. Пробу титруют до рН 4,5. Фиксируют объем израсходованной кислоты ( V _об ).

Если для определения общей щелочности использовали раствор после определения свободной щелочности, то V _об = V _cb + V _Р , где V _Р — объем кислоты, израсходованный на титрование раствора после определения свободной щелочности.

10.1 Свободную щелочность анализируемой пробы вычисляют по формуле:

где С_СВ — значение свободной щелочности, моль/дм 3 ;

V _СВ — объем раствора соляной кислоты, см 3 , пошедший на титрование пробы до рН 8,3;

М — молярность раствора соляной кислоты, моль/дм 3 ;

1000 — коэффициент пересчета;

V — объем исследуемой пробы, см 3 .

10.2 Общую щелочность анализируемой пробы вычисляют по формуле:

где С_ОБ — значение общей щелочности, ммоль/дм 3 ;

V _ОБ — объем раствора соляной кислоты, пошедший на титрование пробы, см 3 ;

М — молярность раствора соляной кислоты, моль/дм 3 ;

1000 — коэффициент пересчета;

V — объем исследуемой пробы воды, см 3 .

10.3 Результаты измерений общей и свободной щелочности анализируемой пробы представляют в виде:

где С — значение щелочности пробы, ммоль/дм 3 ,

Δ — абсолютная погрешность измерения щелочности при доверительной вероятности Р = 0,95, моль/дм 3 .

Значение Δ рассчитывают по формуле:

где δ — относительная погрешность измерения щелочности при Р = 0,95, %, таблица 1.

10.4 Результаты определения общей и свободной щелочности используются для вычисления содержания ионных форм углекислоты. Расчет основан на предположении, что щелочность вызывается только ионными формами углекислоты и, в отдельных случаях, гидроксильными ионами. Вследствие того, что эта предпосылка редко соответствует действительности, расчет почти всегда дает лишь приближенные результаты. Расчетом нельзя пользоваться при исследовании сильно загрязненных вод.

В зависимости от соотношения между свободной и общей щелочностью возможны 5 случаев расчета:

Отношение между свободной (С_СВ) и общей (С_ОБ) щелочностью

Умножая содержание гидрокарбонат- и карбонат-ионов в ммоль/дм 3 , на 61,02 и 30 соответственно, получаем содержание этих ионов в мг/дм 3 .

Контроль стабильности результатов измерений в лаборатории осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6, раздел 6, используя методы контроля стабильности стандартного отклонения повторяемости или стандартного отклонения промежуточной прецизионности рутинного анализа.

Средством контроля являются пробы питьевых и природных вод, анализируемых в лаборатории.

11.1 При построении контрольных карт для контроля стандартного отклонения повторяемости используют приведенные к среднему значению результатов анализа значения расхождений ( w’ ) полученных результатов единичных измерений с₁и с₂, которые сравнивают с рассчитанными при построении контрольных карт пределами предупреждения и действия

где σ _r — стандартное отклонение повторяемости результатов для значения у численно равного 1. Значение стандартного отклонения повторяемости приведено в таблице 2.

Пример. За три дня получены результаты параллельных определений 0,36 и 0,33 ммоль/дм 3 , 4,7 и 4,9 ммоль/дм 3 ; 6,5 и 6,7 ммоль/дм 3 .

Рассчитывают расхождения w ₁ ‘ = |0,36 — 0,33| / 0,5 · (0,36 + 0,33) = 0,09

w ₂ ‘ = |4,7 — 4,9| / 0,5 · (4,7 + 4,9) = 0,04

w ₃ ‘ = |6,5 — 6,7| / 0,5 · (6,5 + 6,7) = 0,02

Значения расхождений наносят на контрольную карту.

Для расчета UCLn и UCL _Диз таблицы 2 берут σ _r = 5 %. Расчет UCLn = 2,834 · 0,05 = 0,14, UCL _Д= 3,686 · 0,05 = 0,18, где 0,05 — абсолютное значение σ _r = 5% для у = 1.

11.2 При построении контрольных карт для контроля стандартного отклонения промежуточной прецизионности используют приведенные к среднему значению расхождения ( w’ ) результатов, полученных в условиях промежуточной прецизионности (при различиях по факторам «время», «оператор», «оборудование») y ₁ и у₂, которые сравнивают с рассчитанными при построении контрольных карт пределами предупреждения и действия

где σ_I(T,O,E) — стандартное отклонение промежуточной прецизионности результатов для значения у численно равного 1. Значение стандартного отклонения промежуточной прецизионности приведено в таблице 2.

Пример. За три дня двумя операторами получены результаты измерений 0,31 и 0,26 ммоль/дм 3 , 5,2 и 5,6 ммоль/дм 3 , 6,3 и 6,6 ммоль/дм 3 .

Рассчитывают расхождения w ₁ ‘ = |0,31 — 0,26 | / 0,5 · (0,31 + 0,26) = 0,18

Значения расхождений наносят на контрольную карту.

Диапазон измерений щелочности, ммоль/дм 3

Стандартное отклонение повторяемости, σ_r,.%

Стандартное отклонение промежуточной прецизионности при различиях по факторам «время», «оператор», «оборудование», σ_I(T,O,E), %

При неудовлетворительных результатах контроля, например, превышение предела действия или регулярное превышение предела предупреждения, выясняют причины этих отклонений, в том числе проверяют работу оператора.

Периодичность проведения контроля стабильности результатов измерений устанавливают индивидуально для каждой лаборатории в соответствии с документами по внутрилабораторному контролю качества результатов анализа.

После внедрения МВИ в практику работы лаборатории при необходимости проверки приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости, проводят межлабораторные сравнительные испытания с использованием данной методики для оценки стандартного отклонения воспроизводимости. В случае невозможности организации межлабораторных сравнительных испытаний допускается, согласно МИ 2336-2002, оценить значение стандартного отклонения воспроизводимости, σ _R , по формуле: σ _R = 1,2 · σ_I(T,O,E). Проверку приемлемости результатов измерений в условиях воспроизводимости осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002, пункт 5.3.

Оценки стандартных отклонений повторяемости и воспроизводимости

В таблице А.1 представлены данные по результатам межлабораторных сравнительных испытаний (МСИ) по определению общей щелочности в пробах питьевой воды, проведенных Органом по аккредитации ЦИКВ среди аккредитованных лабораторий и обработанных в соответствии с п. 7.4 ГОСТ Р 5725-2-2002. Представленные данные не применимы для обобщений.

р — количество лабораторий;

п — количество измерений, полученных в каждой лаборатории;

у — общее среднее значение щелочности в образце;

S_r — оценка стандартного отклонения повторяемости результатов измерений;

S_R — оценка стандартного отклонения воспроизводимости результатов измерений.

Ионы СО₃ 2- и НСО₃ при совместном присутствии определяют обычно путем титрования воды соляной кислотой. Это определение основано на реакциях:

При прибавлении соляной кислоты будет увеличиваться концентрация ионов водорода в воде, это повлечет за собой нарушение указанных выше равновесий, обе реакции пойдут слева направо. На основании того, что константы углекислоты различаются на 4 порядка, можно утверждать, что пока в воде остается заметное количество карбонат-ионов, в ней практически будет отсутствовать свободная углекислота.

Таким образом, вначале протекать практически будет только первая из указанных реакций, так как карбонат-ионы будут связывать ионы водорода, превращаясь в ионы НСО₃ — . Сдвиг равновесия вправо для второй реакции не будет иметь практического значения. После окончания первой реакции рН воды будет равен 8,3. В этот момент вода не будет содержать практически ни ионов СО₃ 2- , ни свободной углекислоты.

При дальнейшем прибавлении соляной кислоты будет протекать уже вторая реакция. При значении рН около 4,5 в воде будет только свободная углекислота, ионы НСО₃ — будут отсутствовать. При этом как в эквивалентной точке, соответствующей концу первой реакции, так и в эквивалентной точке, отвечающей концу второй реакции, будут отмечаться скачки в титровании, хотя и не очень большие.

Указанные обстоятельства позволяют определить конец первой и конец второй реакции при помощи двух различных индикаторов. Конец первой реакции устанавливается по фенолфталеину, конец второй — по метиловому оранжевому. При анализе загрязненных и окрашенных вод рекомендуется электрометрическое титрование.

Силикат-, фосфат-, борат-, сульфид-ионы, ионы гуминовых и других слабых кислот титруются вместе с карбонат- и гидрокарбонат-ионами. Обычно эти ионы присутствуют в природных водах в очень малых концентрациях.

«Унифицированные методы анализа вод» под общей редакцией Лурье Ю.Ю., М., 1971, издательство «Химия», с. 65 — 68, 165

«Методы определения вредных веществ в воде водоемов» под редакцией Щипковой А.П., М., издательство «Химия», 1981, с. 37 — 40

«Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам» под редакцией Фомина Г.С., М., 1995, с. 118 — 120

Центр Исследования и Контроля Воды

аккредитован в Системе аккредитации аналитических лабораторий (центров) Госстандарта России, № Госреестра РОСС RU .0001.510045

Метрологическая служба аккредитована на право аттестации методик выполнения измерений и проведения метрологической экспертизы документов, в том числе применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора, № Госреестра 01.00031-97

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

о метрологической аттестации методики выполнения измерений щелочности в пробах питьевой и природной воды титриметрическим методом (ЦВ 1.01.11-98 «А »)

Методика выполнения измерений щелочности в пробах питьевой и природной воды титриметрическим методом,

разработанная Центром исследования и контроля воды.

регламентированная в документе: «Методика выполнения измерений щелочности в пробах питьевой и природной воды титриметрическим методом» ЦВ 1.01.11-98 «А»,

аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96.

Аттестация осуществлена по данным внутрилабораторного контроля воспроизводимости результатов измерений, полученным в 1997 — 1998 годах.

В результате аттестации установлено, что МВИ соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:

Диапазон измерений щелочности, ммоль/дм 3

Характеристика погрешности (границы интервала, в котором погрешность находится с доверительной вероятностью Р = 0,95), ± σ, %

Свидетельство выдано 25 декабря 1998 г.

источник

1 Lorentz Transformations and Lorentz Groups
1.1 Lorentz transformations
1.1.1 Introduction
1.1.2 Rotations and translations of the four-dimensional space
1.1.3 Lorentz transformations as rotations
1.1.4 Addition of velocities
1.1.5 Perpendicular motion
1.1.6 The relativistic mass transformation
1.1.7 Derivation of E = mc2
1.1.8 Connection between T and p
1.2 Lorentz matrices
1.3 Infinitesimal Lorentz transformations
1.4 The Lorentz group

2 Relativistic Fields
2.1 Definition
2.2 Scalar fields
2.3 An S = 1 field
2.4 Two-component spinor fields
2.5 Four-component spinor fields

3 Relativistic Wave Equations
3.1 Klein-Gordon
3.2 Dirac
3.2.1 Why must N >= 4?
3.2.2 Properties of Dirac matrices
3.3 Some properties of the Dirac equation
3.3.1 Solutions with ±E
3.3.2 Inclusion of electromagnetic fields
3.3.3 Free-particle solutions
3.3.4 Probability density
3.4 The Pauli limit
3.5 Central fields
3.5.1 The radial part
3.5.2 Non-relativistic limit
3.6 The Dirac-Coulomb problem
3.7 Virial theorems
3.7.1 Non-relativistic case
3.7.2 Dirac

4 Dirac-Fock
4.1 The energy expression
4.2 The Dirac-Fock equations
4.2.1 The relativistic Koopmans theorem
4.2.2 Multiconfiguration treatment, a simple example
4.2.3 «Average-of-configuration» treatment
4.3 Numerical solution of the DF equations
4.3.1 Specific features of the DF-OCE method

5 Symmetry
5.1 Rotation Operators
5.1.1 The Euler angles
5.1.2 Rotation of spherical harmonics
5.1.3 Rotation of |jm> functions
5.1.4 The 2-to-1 homomorphism from SU(2) to SO(3)
5.2 Double groups
5.2.1 Non-relativistic case with spin
5.2.2 Relativistic case
5.2.3 Improper rotations
5.2.4 The Group O(3)
5.2.5 The double group is a symmetry group of the Dirac equation
5.2.6 The Element E
5.2.7 Elements of double groups
5.2.8 Irreducible representations («irreps»)
5.2.9 Classes
5.2.10 Theorem of Opechowski
5.3 Construction of relativistic MO:s
5.3.1 Projection operators
5.3.2 Coupling constant method
5.4 Time reversal
5.4.1 Non-relativistic case
5.4.2 Inclusion of spin
5.4.3 n-electron wave functions
5.4.4 Kramers’ theorem
5.4.5 The cases (a), (b) and (c) of Wigner (1932)
5.4.6 Further examples
5.5 Quaternions

6 Molecular Orbital Methods
6.1 Semi-empirical methods
6.1.1 Extended Hückel methods
6.1.2 Zero Differential Overlap Approximation
6.1.3 Inclusion of Spin-Orbit Splitting
6.1.4 Relativistic Extended Hückel (REX)
6.2 One-electron molecules
6.2.1 The Hamiltonian
6.2.2 Possible coordinate systems
6.2.3 Transformation of the Dirac equation

7 Pseudopotentials
7.1 Introduction
7.2 A bit of history
7.3 Where to get pseudopotentials

8 On QED
8.1 Introduction
8.2 Some formulas for vacuum polarization
8.3 Some formulas for self-energy (vacuum fluctuation)

9 On Transformed Hamiltonians
9.1 General
9.2 The Foldy-Wouthuysen transformation
9.3 The Cowan-Griffin equation
9.4 Douglas-Kroll-Hess
9.5 Zero Order Regular Approximation, ZORA
9.6 Direct Perturbation Theory, DPT
9.7 Further examples
9.7.1 RESC
9.7.2 AMFI

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno