Аналитикалық сигнал, оны өлшеу

Анализдің соңғыкезеңінде аналитикалық сигнал ретінде анықталатын компоненттің құрамымен функционалды байланысқан физикалық шаманың орташа өлшемін алады.Бұл ток күші, жүйенің ЭҚК, оптикалық тығыздық, сәулелені қанықтығы (интенсивтігі) және т.б. болуы мүмкін. Қандай да бір компонентті табу қажет болған жағдайда әдетте аналитикалық сигналдың – тұнбаның, бояудың және спектрдегі сызықтың пайда болуын тіркейді. Компоненттің мөлшерін анықтаған кезде аналитикалық сигналдың шамасы – тұнбаның массасы, ток күші, спектр сызығының қанықтығы (интенсивтігі) өлшенеді. Одан кейін аналитикалық сигнал – құрам фукционалды тәуелділігін: y=f(x) қолдана отырып компонент құрамын есептейді. Аналитикалық сигнал – құрам фукционалды тәуелділігін: y=f(x) есептеу әдісімен немесе тәжірибелік жолмен анықтайды және оны формула, таблица немесе график түрінде де беруге болады. Аналитикалық сигнал мен компонент құрамының арасында­ғы тәуелділікті негізге ала отырып, анықталатын компоненттің концентрациясын табады. Әдетте бұл кезде градуирленген график, стандарттар және қоспалар әдістерін қолданады.

 
У У4 Ух У3   У2   У1        
С1 С2 С3Сх С4С, М

 

 


Градуирленген график әдісі.

 Градуирленген график әдісі көбірек таралған. Бұл кезде аналитикалық сигнал–компонент құрамы координаттарында анықталатын компоненттің әртүрлі және дәл белгілі құрамдағы салыстырмалы үлгілерін қолдана отырып, график тұрғызады. Одан кейін, анализденетін үлгідегі аналитикалық сигналдың шамасын өлшеп, анықталатын компоненттің құрамын градуирленген график бойынша табады

Стандарттар әдісінде компоненттің құрамы белгілі салыстыру үлгісіндегі (эталонды үлгі) және анализденетін сынамадағы аналитикалық сигнал өлшенеді: yэт=Scэт және yх=Scх, мұндағы S – пропорционалдық коэффициент. Егер бірдей жағдайларда анықталған S шамасы алдын-ала белгілі болса, онда сх=ух/S формуласы бойынша есептеу жүргізуге болады. Әдетте yэт/yх=cэт/сх қатынасын қолданады, бұдан:

сх=yхcэт/yэтКейде екі эталонды үлгі қолданады, олардың біреуінде компоненттің құрамы анализденетін сынамадағы болжанған құрамнан аз, екіншісінде көп. Стандарттар әдісінің бұл вариантын кейде шектелген ерітінділер әдісі деп те атайды. Анықталатын компоненттің құрамын мына формуламен есептейді:

(сэт,2-сэт,1)(ух-уэт,1) уэт,2-уэт,1


сх=cэт,1+

Компоненттің аз мөлшерін анықтаған кезде үлгі матрицасы­ның аналитикалық сигналға әсерін ескеру қажет болған жағдайларда көбінесе қоспалар әдісінің есептеу және графиктік тәсілдерін қолданады.

Құрамды есептеу әдісімен анықтаған кезде анализденетін сынаманың ерітіндісінен екі аликвот алады. Олардың біреуіне анықталатын компоненттің құрамы белгілі қоспасын қосады. Екі сынамадағы аналитикалық сигналды өлшейді – ух және ух+қоспа.Анықталатын компоненттің белгісіз концентрациясын мына формуламен есептейді:

ухVқоспасқоспа ух+қоспаVқоспа+(ух+қоспа-ух)V


сх=

 

мұндағы Vқоспа және сқоспақосылған қоспаның көлемі мен концентрациясы,V – анализденетін сынаманың аликвоты.

Стандарттар әдісі мен қоспа әдісі пропорционалды градуирленген функция үшін қолдануға жарамды. Градуирленген график әдісінде сызықты және сызықты емес аналитикалық сигнал-мөлшер функциясы жарамды. Соңғы жағдайда экспериментальды мәліметтердің саны көбірек болуы керек және компонент мөлшерін анықтау нәтижесінің дәлдігі төмендеу болады.

Экспериментальды мәліметтерді толығырақ қанағаттандыратын градуирленген графикті тұрғызу үшін ең кіші квадраттар әдісін қолданады.

Химиялық анализде жиі анықталатын мөлшерлердің диапазонын, яғни берілген әдістемемен қарастырылған мәндер аумағын анықтау үшін тұрғызылған түзу сызықты градуирленген графиктерді қолданады.

Компоненттің белгісіз мөлшерін анықтайтын барлық әдістерде y=Sx функционалды тәуелділігін қолданады. Сезімталдық коэффициентіS (кейде оны жай ғана сезімталдық деп атайды) аналитикалық сигналдың компонент мөлшеріне сәйкес келуін сипаттайды. Сезімталдық коэффициенті – бұл берілген белгілі мөлшердегі градуирленген функцияның бірінші туындысының мәні. Түзусызықты градуирленген графиктер үшін – бұл түзудің көлбеу бұрышының тангенсі:

Сезімталдық коэффициенті S неғұрлым үлкен болған сайын, бірдей аналитикалық сигнал алу арқылы анықтауға және ашуға болатын компоненттердің мөлшері соғұрлым аз болады. S жоғары болған сайын аналитикалық сигналды дәлірек өлшеуге болады және заттың бірдей мөлшерін дәлірек анықтауға болады. Сондықтан химиялық анализдің жаңа әдісін немесе әдістемесін жасаған кезде зерттеуші, сезімталдық коэффициентті жоғарылату үшін концентрлеу, құралдарды жетілдіру, жаңа реагенттерді жасау сияқты әртүрлі тәсілдерді қолданады.

Химиялық анализ жүргізген кезде бір ғана анықтаумен шектелмейді, бірдей жағдайларда бір сынама үшін бірнеше параллелді анықтаулар (әдетте 3-5) жүргізеді. Параллелді анықтаулардың орташа нәтижесін анализ нәтижесі деп атайды және немесе деп белгілейді. Анализ нәтижесінің анықтала­тын компоненттің шынайы мөлшерінен ауытқуын анықтаудың қателігі деп атайды.Компонент мөлшерін табу немесе анықтаумен қатар алынған нәтиженің дәлдігін, өлшеу қателерін бағалау да өте маңызды.