CHEMIA - Główny Urząd Miar · mi: Gęstości, Wiskozymetrii, Pomiarów Wilgotności, Elektrochemii oraz Analizy Instrumentalnej i Chemicznej. Twórcą i pierwszym dyrektorem tego

nyUrMiar

CHEMIA PRZEWODNIK PO DZIEDZINIE

gum.gov.pl

Autorzy: Dariusz Cieciora JoannaDumańska AgnieszkaHys PiotrKolasiński WładysławKozłowski MonikaPawlina AnnaPietrzak AgnieszkaZoń

Redaktor: PawełFotowicz

Zdjęcia: ArchiwumGUM

ul.Elektoralna200-139WarszawaGodzinypracy:8:00-16:00

tel.225819399(centrala)fax:225819392e-mail:[email protected]

MateriałopracowanowBiurzeStrategiiGłównegoUrzęduMiar.

GłównyUrządMiar(GUM)jestkrajowąinstytucjąmetrologiczną.Działanarzeczzagwarantowaniazdolnościpomiarowychniezbędnychdlazrównoważonegorozwojugospodarki,zapewnieniaodpowiedniegopoziomujakościżyciaspołeczeństwaorazzabezpieczeniainteresówobywateli.

ZadaniaGUMobejmująszerokiespektrumzagadnieńzwiązanychzmetrologią,jednostkamimiar,ichdefinicjami,jakrównieżzaawansowanymitechnologiczniewzorcamipomiarowymioraztematykąochronybezpieczeństwagospodarczegoitechnicznegopaństwa.

3www.gum.gov.pl Przewodnik | dziedzina Chemia2018

Spis treści

I Wstęp .................................................................................................................................. 5

II ZnaczenieMetrologiiwChemiidlagospodarkikraju ....................................................... 7

III HistoriarozwojuMetrologiiwChemiiwGłównymUrzędzieMiar ................................. 9

IV ZadaniaMetrologiiwChemiirealizowanewGłównymUrzędzieMiar ........................... 12

V KierunkirozwojuMetrologiiwChemiiwGłównymUrzędzieMiar ................................ 17

VI Podsumowanie .................................................................................................................... 20

Załącznik:Stanowiskapomiarowe .............................................................................................. 21


I Wstęp

Wpomiarachfizycznych,np.masy,długości,czasu,wynikpomiaruzależyprzedewszystkimodjakościprzyrządupomiarowego.Wpomiarachchemicznychnatomiastjakośćprzyrządupomiaro-wegoniegwarantujejeszczeuzyskaniaprawidłowegowynikupomiaru.Istotnąrolęodgrywarodzajbadanejpróbki,ponieważskładnikijejmatrycymogąmiećwpływnawynikpomiaru.Zgodniezza-sadamimetrologii,wodniesieniudopomiarówchemicznychważnejestzastosowaniewłaściwejprocedurypomiarowejpotwierdzonejwprocesiewalidacji,obejmującejtakżeprocedurępobraniapróbkiiprzygotowaniajejdopomiaru,zastosowaniewłaściwegocertyfikowanegomateriałuod-niesieniazapewniającegospójnośćpomiarowązjednostkamiukładuSI,oszacowanieniepewnościwynikupomiaru.Sątonarzędziawspomagająceuzyskanieporównywalnościwynikówpomiarówwkrajuiwskalimiędzynarodowej.

Znaczącyrozwójmetrologiiwpomiarachchemicznychnastąpiłpoustanowieniujednostkilicz-nościmaterii:mol,którazostaławprowadzonadopierowroku1971jakosiódmajednostkapod-stawowaMiędzynarodowegoUkładuJednostekMiar(SI).Przedrokiem1993zaledwie6instytu-tówwykazywałoaktywnośćwdziedzinieMetrologiawChemii(MiC–MetrologyinChemistry),przeważniewbardzowąskimzakresie.ObecnieMiCjestnajbardziejdynamicznierozwijającymsiędziałemmetrologii.Ostatniometrologiawkraczarównieżdodziedzinypomiarówbiochemicz-nychibiologicznych.

Na poziomie krajowym najwyższy poziommetrologiczny reprezentująKrajowe InstytutyMetrologiczne(NMI).DogłównychzadańNMInależy:– realizacja,utrzymywaniewzorcówpaństwowychiprzekazywaniejednostekmiar,– rozwijaniepodstawowychmetodpomiarów(metodyonajwyższejjakościmetrologicznejnie

wymagającezastosowaniawzorcówodniesieniatejsamejjednostkimiary,wktórejwyrażonyjestwynikpomiaru),

– ustanowieniestrukturspójności,– zapewnieniemiędzynarodowejrównoważnościwzorcówpomiarowych(porównaniaNMI).

Napoziomiemiędzynarodowymodroku1999funkcjonujeporozumienieMRAo„Wzajemnymuznawaniupaństwowychwzorcówjednostekmiarorazświadectwwzorcowaniaiświadectwpo-miarówwydawanychprzezkrajowe instytutymetrologiczne”.Celemporozumienia jestm.in.określeniestopniarównoważnościpaństwowychwzorcówjednostekmiarutrzymywanychwNMIiInstytutachDesygnowanych(DI)iuznawaniezdolnościpomiarowych(CMC),takżewdziedzi-nieMiC,deklarowanychipotwierdzanychwynikamiuzyskiwanymiwporównaniachmiędzyna-rodowych.

WdziedzinieMiCprzekazywaniejednostkimiarymożebyćrealizowanemetodąwzorcowaniawzorcapomiarowego,alenajczęściejodbywasięzapomocącertyfikowanychmateriałówodnie-sienia(CRM).StądteżwynikaważnośćtematykidotyczącejCRM.

NapoziomiemiędzynarodowymzagadnieniadotycząceMiCwzakresiedziałalnościNMIsąrealizowaneprzedewszystkimwramachdwóchmiędzynarodowychorganizacjimetrologicz-nych:EURAMET(EuropejskaRegionalnaOrganizacjaMetrologiczna)iCIPM(MiędzynarodowyKomitetMiar).

6 www.gum.gov.plPrzewodnik | dziedzina Chemia2018

W ramach EURAMET pracuje Komitet Techniczny Metrologia w Chemii (METCHEMEURAMET),w składktóregowchodzą4PodkomitetyTechniczne (SC):ds.AnalizyGazów,Analiz Nieorganicznych,Analiz Elektrochemicznych iAnaliz Organicznych. TematykaMiCwCIPMjestrealizowanawKomitecieDoradczymds.LicznościMaterii:MetrologiawChemiiiBiologii(CCQM),wskładktóregowchodziaktualnie11GrupRoboczych(WG):ds.AnalizyGazów(GAWG),AnalizNieorganicznych(IAWG),AnalizElektrochemicznych(EAWG),AnalizPowierzchniowych(SAWG),AnalizOrganicznych(OAWG),AnalizKomórek(CAWG),AnalizKwasówNukleinowych(NAWG),AnalizProtein(PAWG),orazStrategicznegoPlanowaniaGrupRoboczych(SPWG),PorównańKluczowychiJakościCMC(KCWG)iad hoc GrupaRoboczads.mola.

W ramach ww. organizacji są realizowane m.in. projekty badawcze w dziedzinie MiC (np.EMRP,EMPIRwramachEURAMET),porównaniamiędzynarodowe(CIPMCCQM–wskaliświatowej,EURAMET–wskalieuropejskiej),sąutrzymywanebazyCMCdotyczącezdolnościpomiarowychposzczególnychNMI.


II Znaczenie Metrologii w Chemii dla gospodarki kraju

Pomiarychemicznemająogromneznaczenie,ponieważdotycząprawiekażdegoaspektuna-szegożycia:jakościpowietrzajakimoddychamy,wodyjakąpijemy,żywnościjakąspożywamy.Wprodukcjiprzemysłowej,odchemikaliówifarmaceutykówdopółprzewodników,pomiaryche-miczneodgrywająkluczowąrolęwrozwojuproduktówiprocesów.Wynikipomiarówchemicznychsąpodstawądecyzjiwekonomii,polityce,ochronieśrodowiskaizdrowia,handlu,wymiarzespra-wiedliwościisporcie.Wczasachwspółczesnychmetrologia,wtymmetrologiachemiczna,stałasięważnymczynnikiemrozwojugospodarczego.

Jednakżepomiarychemicznewswojejnaturzesąbardzozłożoneiwymagająznacznychśrod-kówiwysiłku,abyzapewnićwiarygodnośćichwyników,mającychzastosowaniewtakwieludziedzinach.Jakośćpomiarówchemicznychmaistotnąrolędlafunkcjonowaniawspółczesnejgo-spodarki,jejrozwoju(np.zaawansowanetechnologie)idlaspołeczeństwa.Rezultatyoznaczeńchemicznychsąbowiemwykorzystywanewprawiekażdejdziedziniegospodarkiimająwpływnajakośćżyciaspołeczeństwa.ZatemwymaganajestwiedzawzakresieMiCidługoletniedoświad-czeniepersonelurealizującegopomiary.WiedzazdziedzinyMiCjesttakżepotrzebnadlapodej-mującychdecyzjenapodstawiewynikówpomiarów.

Analiza gazów jest wykorzystywana w kontroli procesów, ocenie ich wydajności oraz w moni-toringu zanieczyszczeń środowiska (m.in. gazów cieplarnianych). Wzorcowe mieszaniny gazowe, wzorcowane w Pracowni Analizy Gazów Samodzielnego Laboratorium Chemii, są stosowane m.in. przez laboratoria z branży samochodowej, przemysłu wydobywczego, chemicznego, farmaceu-tycznego oraz laboratoria naukowo-badawcze. Gazowe materiały odniesienia są wykorzystywane do wzorcowania i sprawdzania analizatorów gazów (w tym do prawnej kontroli metrologicznej analizatorów spalin samochodowych), jako wzorce w analizach chromatograficznych, w kontroli zanieczyszczenia powietrza (zanieczyszczenia imisyjne i emisyjne), kontroli warunków środowi-skowych na stanowiskach pracy, kontroli jakości powietrza w kopalniach, kontroli jakości gazu ziemnego, kontroli warunków procesów technologicznych.

PomiarypH,atakżeprzewodnościelektrycznejwłaściwej(tematykametrologicznarealizowa-nawPracowniAnalizElektrochemicznychSamodzielnegoLaboratoriumChemii)sąprawdopo-dobnienajczęściejwykonywanymioznaczeniamiwlaboratoriachchemicznychifizykochemicz-nych.Wynikitychpomiarówmająszerokiezastosowaniewwieludziedzinach,przedewszystkimwochroniezdrowiaiśrodowiska.OznaczeniapHsłużądoocenyjakościwódpowierzchniowych(m.in.monitoringstanuczystościrzek,jezior),wódprzeznaczonychdospożyciaprzezludzi,ja-kościodprowadzanychścieków.WlaboratoriachmedycznychsąwykonywanepomiarypHcieczyfizjologicznych(np.krew,uryna).WprzemyślepomiarypHsąstosowanezarównodokontroliprocesówtechnologicznych,jakijakościproduktów.Wprzemyślechemicznymsąwykonywanenp.przyprodukcjifarb,lakierów,kauczukusyntetycznego,wprzemyślespożywczym–m.in.przyprodukcjiprzetworówowocowych,mięsnych,przetworówzmleka,np.masła,serów;wprzemyślefarmaceutycznym–przyprodukcjinp.antybiotyków;kosmetycznym–m.in.przyprodukcjikre-mów,szamponów,fermentacyjnym–przyprodukcjipiwaiwinaorazwprzemyślecukrowniczymczypapierniczym.WrolnictwiepomiarypHmajązastosowaniem.in.przyokreślaniuwłaściwości


glebinawozów,apHśrodowiskajesttakżeważnymparametremwpływającymnapodatnośćma-teriałównakorozję.

Pomiarykonduktometrycznesąstosowanewwieludziedzinach,przedewszystkimwochroniezdrowiaiśrodowiska.Oznaczeniatesłużąbowiemdoocenyjakościwódpowierzchniowych(m.in.monitoringstanuczystościrzek,jezior),wódprzeznaczonychdospożyciaprzezludzi,jakościod-prowadzanychścieków(RamowaDyrektywaWodnaUE).Zapomocąmetodykonduktometrycz-nejjestokreślanarównieżtwardośćwodyizasoleniewódmorskich.Wlaboratoriachmedycznychmetodakonduktometrycznajeststosowananp.dookreślenialiczbyhematokrytowejkrwi,domo-nitoringudializ.Wprzemyślepomiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejsąstosowanezarów-nodokontroliprocesówtechnologicznych,jakijakościproduktów.Wprzemyślechemicznympomiarykonduktometrycznesąstosowanenp.przysyntezieżywicfenolowo-formaldehydowych,kontroliprocesówmyciaipłukania,wprzemyślespożywczym–m.in.przyprodukcjinapojów,dookreślaniazawartościtłuszczuwmlekuiśmietanie,farmaceutycznym–dookreślaniajakościultraczystychwód,kosmetycznym–m.in.przyprodukcjikosmetykówczydetergentów.Czystośćwodyjesttakżekontrolowanazapomocąmetodykonduktometrycznejwenergetyceiprzyproduk-cjipółprzewodników.

Certyfikowanemateriałyodniesieniabardzoczystychsubstancjichemicznychmającychspój-ność pomiarową z jednostką licznościmaterii,molem (także tematyka pracmetrologicznychwPracowniAnalizElektrochemicznychSamodzielnegoLaboratoriumChemii)sąstosowanedowzorcowniaprzyrządówpomiarowychsłużącychdoilościowychanalizchemicznychwykonywa-nychpowszechniepraktyczniewkażdejdziedziniegospodarki,ochroniezdrowiaiśrodowiska.Wlaboratoriachprzemysłowych(np.przemysłchemiczny,farmaceutyczny,spożywczy)określaniezawartościsubstancjisłużyzarównodokontroliprocesówtechnologicznych,jakiocenywłaści-wościproduktów.

ZusługwykonywanychwGUM,wdziedzinieatomowejspektrometriiemisyjnejiabsorpcyjnej(tematykarealizowanawPracowniAnalizNieorganicznychSamodzielnegoLaboratoriumChemii),korzystająlaboratoriawieludziałówkrajowejgospodarki(np.przemysłuwydobywczego,hutni-czego,metalurgicznego,spożywczegoifarmaceutycznego),instytucjezwiązanezochronąśrodo-wiska(np.dobadańzanieczyszczeniapowietrzaiwodyprzezlaboratoriaWIOŚiPIOŚ),placówkiochronyzdrowia(np.PaństwowyZakładHigieny,stacjesanitarno-epidemiologiczneiszpitale),atakżeplacówkinaukowo-badawcze(np.uniwersytety,instytutynaukowe,ośrodkibadawczo--rozwojowe).

Wcelupodnoszeniapoziomuwiedzyzwiązanejzzagadnieniamimetrologiichemicznejwkra-ju,specjaliścizdziedzinyanalizysubstancjinieorganicznychudzielająklientomurzędumeryto-rycznychinformacjiwzakresiecharakterystykiiprawidłowegostosowaniamateriałówodniesieniaorazprowadząpracebadawczo-rozwojowewzakresiewytwarzania,certyfikowaniaorazbadaniamateriałówodniesieniastosowanychwnieorganicznejanaliziepierwiastkowej.


III Historia rozwoju Metrologii w Chemii w Głównym Urzędzie Miar

PrzedIIWojnąŚwiatową,wlatach1922–1930tematykapracprowadzonychwGłównymUrzędzieMiarwdziedziniefizykochemiiichemiibyłaograniczonapraktyczniedozagadnieńzwią-zanychzalkoholometrią.Rozpoczętewtedypracebyłykontynuowanepoodtworzeniupracownizezniszczeńwojennychw1945r.Efektytychpracmożnaodnaleźćwpublikacjachztamtegookre-su,m.in.wwydanychw1947r.nakładem„PrzegląduChemicznego”publikacjachpt.:„Sposobywyrażaniastężeńroztworówdwuskładnikowych”oraz„Praktycznetablicealkoholometryczne”autorstwapracownikaGUMmgrZdzisławaGajewskiego.W1951r.wGUMrozpoczęłodzia-łalność laboratoriumwiskozymetrii, w którego strukturzewyodrębniono pierwszą pracownię chemiczną.

1grudnia1961r.wGUMzostałutworzonyZakładMetrologicznyFizykochemiizlaboratoria-mi:Gęstości,Wiskozymetrii,PomiarówWilgotności,ElektrochemiiorazAnalizyInstrumentalnejiChemicznej.TwórcąipierwszymdyrektoremtegoZakładubyłprof.TomaszPlebański,uczeńzna-komitegopolskiegofizykochemikaprof.WojciechaŚwiętosławskiego,członektytularnyKomisjiDanychiWzorcówFizykochemicznychIUPAC(wlatach1961–1969i1973–1977),członekzespołuds.DensymetriiiAlkoholometriiOIML,wiceprzewodniczącyKomitetuDanychdlaNaukiiTechniki(CODATA)przyMiędzynarodowejRadzieUniiNaukowych(ISCU),przewodniczącyKomitetuMetrologiiiAparaturyNaukowejPAN,stypendystaUNESCOwNarodowymBiurzeWzorców(NBS–obecnieNIST)wUSA,członekMiędzynarodowegoKomitetuMiar.Dziękijegoaktyw-nymstaraniomGrupęRobocząds.MetrologiiwAnalizieChemicznejprzekształconowKomitetDoradczyds.LicznościMaterii(CCQM).Prof.PlebańskiprzyczyniłsięrównieżdoutworzeniaKomitetuMateriałówOdniesienia(REMCO)wramachMiędzynarodowejOrganizacjiNormaliza- cyjnej(ISO).

Należypodkreślić,żeodpoczątkuistnieniaZakładunarównizrozwojemfizykochemicznychmetodpomiarowychbyływprowadzanezagadnieniaobecnienazwanemetrologiąwchemiilubchemiczną(prof.Plebańskibyłbowiemgorącymrzecznikiemobjęciametrologiąanalizychemicz-nej).WLaboratoriumElektrochemiiorazLaboratoriumAnalizyInstrumentalnejiChemicznejpodtymkątemrozwijanonastępującetechnikipomiarowe:konduktometrię,pehametrię,spektrometrięUV-VIS-IR,fotokolorymetrię,atomowąspektrometrięabsorpcyjną,spektroskopię,spektrografięśredniejidużejdyspersji,spektrometrięrentgenofluorescencyjną,mikroanalizęlaserową,chroma-tografię,termoanalitykęorazmetodyanalizyklasycznej.

W1978r.ZakładMetrologicznyFizykochemiizostałprzekształconywCentralnyOśrodekBadawczo-RozwojowyWzorcówiMateriałówWZORMATwWarszawie,którymiałswójod-działwŁodzi.DogłównychzadańWZORMAT-unależałowytwarzaniemateriałówodniesieniaorazwykonywanieustawowychzadańadministracjimiarwzakresiekontrolimetrologicznejprzy-rządówpomiarowych.WZORMATdostarczałswoimklientom192typyfizykochemicznychiche-micznychmateriałówodniesienia,mającychpowiązaniezpaństwowymiwzorcamijednostekmiar,dlasiedemnastuwielkościmierzalnychiośmiutechnikanalitycznych.Byłytomiędzyinnymina-stępującemateriałyodniesienia:pehametryczne(wtymrównieżwzorcekliniczne),konduktome-tryczne(przewodnościelektrycznejwłaściwejelektrolitów),jonometryczne(aktywnościjonów),


refraktometryczne(współczynnikazałamaniaświatła),polarymetryczne(kątaskręceniapłaszczy-znypolaryzacjiświatła),fizykochemicznychwłaściwościwody,spektrofotometryczne(absorban-cji,transmitancji,długościfaliiliczbfalowych),spektrometryczne(stężeniamasowegodoatomo-wejspektrometriiabsorpcyjnej[ASA]),kompleksometryczne,polarograficzne,amperometrycz-neorazspektrograficzne.RocznieWZORMATdostarczałok.7500sztukmateriałówodniesieniakrajowymizagranicznymlaboratoriomdziałającymwsektorachprodukcjilekówikosmetyków,ochroniezdrowiaiśrodowiskanaturalnego,produkcjiibadaniażywności,przedstawicielomróż-nychgałęziprzemysłuorazlaboratoriomprowadzącymbadanianaukowe.WZORMATprowadziłtakżeścisłąwspółpracęzinnymiwytwórcamimateriałówodniesieniawkraju(tj.zinstytutaminaukowo-badawczymilubinnymijednostkami),zwielomazagranicznymiinstytutamimetrolo-gicznymi(tuwartowspomniećorealizacjidwóchtrudnychtematówobjętychwspółpracązNBSdotyczącychwytworzeniamateriałówodniesieniadlaglebimosiądzów),atakżezmiędzynaro-dowymiorganizacjamimetrologicznymiinormalizacyjnymi.Wlatach70.i80.XXw.wielupra-cownikówWZORMAT-upełniłotakżefunkcjewykładowcówipromotorówpracdyplomowychwPolicealnymStudiumZawodowymospecjalnościMetrologiaFizykochemiczna.

Wlatach1980–1982ustanowiononastępującewzorcepaństwowe:jednostkimiarypH,jednost-kimiarywspółczynnikazałamaniaświatła,jednostkimiaryskręceniapłaszczyznypolaryzacjiorazjednostkimiarytransmitancjiwzakresiepromieniowaniaIR.

W okresie przemian ustrojowych w Polsce Centralny Ośrodek Badawczo-RozwojowyWZORMATuległlikwidacji(1990r.),awjegomiejscereaktywowanoZakładFizykochemii,którego dyrektorem mianowano mgr Annę Michalik, członka Komisji Wzorców KomitetuChemiiAnalitycznejPAN,członkaiwieloletniegosekretarzaKomisjiAnalitycznejSpektrometriiCząsteczkowejPAN,autorkęlicznychopracowańimonografiipoświęconychaparaturzespektrofo-tometrycznej,biorącąaktywnyudziałwewspółpracyzagranicznejzinstytucjamimetrologicznymiwielukrajóworazzmiędzynarodowymiorganizacjamimetrologicznymi,wktórychbyładługo-letnimoficjalnymprzedstawicielemPolski(m.in.wKomitecieTechnicznym„Licznośćmaterii”EuropejskiejOrganizacjiMetrologicznejEUROMETorazKomitecieDoradczymds.LicznościMaterii(CCQM)przyMiędzynarodowymBiurzeMiar).Jednymzpierwszychpoważnychza-daństojącychprzedZakłademFizykochemiiwowymczasiebyłozorganizowanieodpodstawLaboratoriumAnalizySpalinSamochodowych(późniejprzekształcanegokolejnow:LaboratoriumAnalizy Gazów, Laboratorium Gazowych Wzorców Odniesienia, Laboratorium GazowychMateriałówOdniesienia).DziękiosobistemuwkładowipanidyrektorAnnyMichalikiintensyw-nejpracywieluosóbLaboratoriumtozostałouruchomionew1993r.Pokilkulatachszybkiegorozwojuznalazłosięwczołówceeuropejskichlaboratoriówgazoanalitycznych,prowadzącdzia-łalnośćmetrologicznąizapewniającspójnośćpomiarowąmiędzyinnymiwdziedzinach,takichjakpomiaryzanieczyszczeńpowietrzaiochronaśrodowiska.

W1994r.ZakładFizykochemiizostałwprowadzonywstrukturęutworzonegoponownie,powielulatachprzerwy,GłównegoUrzęduMiar.Od1997r.funkcjęjegodyrektorapiastowałmgrJacekLipiński,przedstawicielzramieniaPKNwMiędzynarodowymKomitecieds.MateriałówOdniesieniaISO/REMCO,członekkilkuKomitetówTechnicznychPKNorazwielukomisjinauko-wychPAN,atakżeeksperttechnicznyPCA.

PodsumowującaktywnośćpracownikówGłównegoUrzęduMiarnapolubadańchemicznychprowadzonychwpoprzednimokresiewartoodnotować,iżwlatach1919–2003opublikowalioniwpolskich izagranicznychczasopismachfachowych łącznieok.130artykułów,wygłosilina


krajowychizagranicznychkonferencjach57referatów,wykonali64projektypracbadawczych,atakżebyliautorami8patentówi1wzoruużytkowego.

Wartotakżeodnotowaćfakt,iżwtrakcieMiędzynarodowejWystawyWynalazców„Innowacje2005” Pracownicy LaboratoriumGazowychMateriałówOdniesienia zdobyli brązowymedalwkategorii„OchronaŚrodowiska,Ekologia”za„Metodęwzorcowaniatlenomierzy”orazPucharWojewodyPomorskiegoza„Implementacjęnowychmetodpomiarowych”.

Późniejmetrologia chemicznawGłównymUrzędzieMiar była prowadzonawZakładzieFizykochemii,kierowanymprzezmgrinż.TeresęStachurską,główniewtrzechlaboratoriach:LaboratoriumElektrochemii,LaboratoriumGazowychMateriałówOdniesieniaiLaboratoriumGęstości,LepkościiAnalizySpektralnej.Wtychlaboratoriachbyłyrealizowanenastępującedzie-dzinypomiarowe:analizyelektrochemiczne,analizygazówianalizysubstancjinieorganicznych.

Obecnietematykametrologiichemicznejjestrealizowanawnowejstrukturzeorganizacyj-nejGUMwSamodzielnymLaboratoriumChemii.WskładtegoLaboratoriumwchodzątrzypra-cownie:PracowniaAnalizyGazów,PracowniaAnalizElektrochemicznychiPracowniaAnalizNieorganicznych.


IV Zadania Metrologii w Chemii realizowane w Głównym Urzędzie Miar

Metrologiachemicznamazazadaniezapewnieniewiarygodności,spójnościiporównywalnościanalizchemicznychniemalwewszystkichobszarachdziałalnościczłowieka.Pomiarychemicznesąniezwykleistotnedlaochronyśrodowiskaizdrowia,medycyny.Sąwykorzystywanewwielugałę-ziachprzemysłu,np.wprzemyślechemicznym,farmaceutycznym,spożywczym,wydobywczym,wenergetyce,górnictwie.NajważniejszezadaniaGUMwzakresieanalizgazów,analizelektroche-micznychorazanalizsubstancjinieorganicznychsąopisaneponiżej.

1. Analiza gazów

• UtrzymywaniegazowychwzorcówodniesieniaGUMzawierających:CO,CO2,O2,NO,NO2,SO2,H2,CH4,C2H6,C2H4,C3H8wazocieorazgazziemny.Gazytesąstosowanewprzemyślejakosurowce,paliwa,produktygłówneiuboczne.Majątakżewielkieznaczeniedlaochronyśrodowiska.

• Utrzymaniestanowiskpomiarowychdowzorcowaniamieszaningazowychianalizatorówga-zów.

• Przekazywaniejednostkimiaryzawartościskładnikawmieszaniniegazowejpoprzezwzorco-waniemieszaningazowych,analizatorówgazówitlenomierzysłużącychdopomiaruzawartościtlenurozpuszczonegowwodzie.

• Prowadzeniepracbadawczo-rozwojowychwzakresiepomiarówgazów.• Świadczenieusługwzakresiewzorcowania,badaniaiekspertyzprzyrządówpomiarowych,

takichjak:tlenomierze,analizatorygazów.• Wytwarzanieiwzorcowanienastępującychmateriałówodniesienia:wzorcówmieszaningazo-

wych.• Udziałwporównaniachmiędzynarodowych:

– CCQM-K3“Automotiveemissiongases”,– CCQM-P23“COinNitrogen(50000,1000,10ppm)–Gravimetry”,– CCQM-P49“NaturalgastypeIViV”,– CCQM-P41“GreenhousegasesCO2,CH4–ambientlevels”,– CCQM-K23a/K23b/K23c“NaturalgastypeI/typeII/typeIII”,– EUROMET.QM-K1c“Exhaustemissiongases:NitrogenmonoxideinNitrogen”,– CCQM-K51“Carbonmonoxide(CO)inNitrogen(N2)”,– CCQM-K76“Analyticalcomparisonofstandardsofsulfurdioxideinnitrogen”,– EURO.QM-S5/1166“CarbondioxideinNitrogen”,– EURAMETQM-K26a/Project1183“Reactivegases:NitrogenmonoxideinNitrogen”,– EURAMET.QM-K111“Propaneinnitrogen”.


2. Analizy elektrochemiczne

2.1. pH

• UtrzymywanieidoskonaleniepaństwowegowzorcajednostkimiarypH(odtwarzającegojed-nostkęmiarypHwzakresieod1do11,wzakresietemperaturod5°Cdo50°C).

• OdtwarzanieiprzekazywaniejednostkimiarypHodwzorcapaństwowego(metodapodstawo-wa)doprzyrządówpomiarowychwoparciuowzorcowaniapierwotnychmateriałówodniesie-niacharakteryzującychsięwartościaminiepewnościrozszerzonych(k=2)od0,002do0,007wtemperaturze25°C(potwierdzonezdolnościpomiarowe–6wpisówCMC).

• PrzekazywaniejednostkimiarypHmetodamiwtórnymipoprzezwtórnecertyfikowanemateria-łyodniesieniapHorazpoprzezwzorcowaniemetodąwtórnąprzyrządówpomiarowych,takichjakpehametry,elektrodypehametryczne,materiałyodniesieniapH.

• Udziałwporównaniachmiędzynarodowych(CIPMCCQM):– CIPMCCQM-K9“pHdeterminationontwophosphatebuffersbyHarnedcellmeasure-

ments”,– CIPMCCQM-K17“pHdeterminationofanunknownphthalatebufferbyHarned-Cell

measurements”,– CIPMCCQM-K19„pHmeasurementofboratebuffersolution”,– CIPMCCQM-K18„pHmeasurementofcarbonatebuffersolution”,– CIPMCCQM-K20„pHmeasurementoftetraoxalatebuffersolution”,– CIPMCCQM-K91„pHmeasurementofphthalatebuffersolution”,– CIPMCCQM-K99„pHmeasurementofphosphatebuffersolution”,– CIPMCCQM-K18.2016“pHofcarbonatebuffer”,– CIPMCCQM-P37“FundamentalstudiesofpHstandards”,– EUROMETproj.300„IntercomparisonofdefinitivemethodforpHmeasurement”(pH≈ 4,0

andpH≈6,9)”,– EUROMETproj.370:„IntercomparisonofprimarystandardmeasurementdevicesforpH

(pH≈4,0andpH≈7,4)”,– EUROMETproj. 424: „Comparisonof primary standardmeasurement devices for pH

(pH≈ 9,2andpH≈10,0)”.• Prowadzeniepracbadawczo-rozwojowychwzakresiepomiarówpH.

2.2. Przewodność elektryczna właściwa elektrolitów

• Utrzymywanieidoskonaleniepaństwowegowzorcajednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejelektrolitów(metodapodstawowa)odtwarzającegojednostkęmiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejwzakresieod0,005S∙m-1do20S∙m-1.

• Odtwarzanieiprzekazywaniejednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejmetodąpodstawowąpoprzezpierwotnemateriałyodniesienia,służącedoodtwarzaniawartościwiel-kościprzewodnościelektrycznejwłaściwejorazpoprzezwzorcowaniemetodąpodstawową.

• Przekazywaniejednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejmetodąwtórnąpoprzezwtórnecertyfikowanemateriałyodniesieniaorazpoprzezwzorcowaniemetodąwtórną(2wpisyCMC),


• Przekazywaniejednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejpoprzezwzorcowanieprzyrządówpomiarowych,takichjakkonduktometry,czujnikikonduktometryczne,wzorcekon-duktometryczne.

• Udziałwporównaniachmiędzynarodowych(CIPMCCQM):– CIPMCCQM-P22“Electrolyticconductivity.KClinH2O.0,1S/mand1,285S/m(0,1D)”,– CIPMCCQM-P47“Electrolyticconductivityat0,05S/mand0,005S/m”,– CIPMCCQM-K36“Electrolyticconductivityat0,5S/mand5mS/m”,– CIPMCCQM-P83“Electrolyticconductivityinglycerolbasedsolutionswithconductivity

0,5mS/mand10mS/m”,– CIPMCCQM-P111“TraceabledeterminationofPracticalSalinityandmassfractionofma-

jorseawatercomponents”,– CIPMCCQM-K92“Electrolyticconductivityat0,05S/mand20S/m”,– CCQM-K105“Electrolyticconductivityat5,3S∙m-1”,– CIPMCCQM-K36.2016“Electrolyticconductivityat0,5S/mand5mS/m”,– CIPMCCQM-P142“Equivalenceofconductanceratiomeasurementresultsofseawater”,– CIPMCCQM-P143“PreparativepilotstudyforelectrolyticconductivityCRMs”,– CIPMCCQM-P153“Electrolyticconductivityofbioethanol”.

• Prowadzeniepracbadawczo-rozwojowychwzakresiepomiarówprzewodnościelektrycznejwłaściwejelektrolitów.

3. Analizy substancji nieorganicznych

• ZapewnieniespójnościpomiarówanalitycznychzapomocąCRMsubstancjichemicznychnie-organicznychowysokiejczystościpoprzez:– utrzymywanieimodernizacjęstanowiskpomiarowych,służącychdoodtwarzaniaiprzeka-

zywaniajednostkimiarylicznościmaterii,mol,metodąpodstawową(metodaprecyzyjnegomiareczkowaniakulometrycznegowrazzmetodąchromatografiijonowej),

– odtwarzanieiprzekazywaniejednostkimiarylicznościmaterii,mol,metodąpodstawowąpoprzezpierwotneCRMorazpoprzezwzorcowaniesubstancjiowysokiejczystości.

• Prowadzeniepracbadawczo-rozwojowychwzakresiepomiarówzawartościsubstancjinieorga-nicznychowysokiejczystości.

• Przekazywaniejednostkimiarywdziedzinienieorganicznejanalizypierwiastkowejpoprzezwytwarzanie33 typówjednopierwiastkowychroztworówwzorcowychstężeniamasowegonapoziomie1,0000g/dm3,charakteryzującychsięwartościaminiepewnościrozszerzonejod0,0012g/dm3do0,0020g/dm3dlanastępującychpierwiastków:– arsen,bar,bizmut,cynk,ind,kadm,kobalt,lit,magnez,mangan,miedź,nikiel,ołów,potas,

rtęć,sód,srebro,stront,tal,wapń,żelazowroztworzekwasuazotowego,– antymon,chrom,cyna,cyrkon,gal,glin,lantanwroztworzekwasusolnego,– german,molibden,wanad,wolframwroztworzeamoniaku,– borwroztworzewodnym.

• Udziałwporównaniachmiędzynarodowych(CIPMCCQM):– CIPMCCQM-P19“Assayof0,01mol/kghydrochloricacid”,– CIPMCCQM-P32“Anioncalibrationsolutions”,


– CIPMCCQM-P19.1“Assayof0,01mol/kghydrochloricacid”,– CIPMCCQM-P36“Assayofpotassiumhydrogenphthalate”,– CIPMCCQM-K29“Anioncalibrationsolutions”,– CIPMCCQM-K73/CCQM-P19.2“AmountcontentofH+inhydrochloricacid”,– CIPMCCQM-K114/CCQM-K48.2014“Assayofpotassiumchloride”,– CIPMCCQM-K122“Anionicimpurities(Bromide,Sulfate)andLeadinsaltsolutions”,– CIPMCCQM-P135.1“Anionicimpurities(nitrate)insaltsolutions”,– CIPM-K34.2016“Assayofpotassiumhydrogenphthalate”,– CIPMCCQM-K87“Mono-elementalcalibrationsolutions”.

Dziedzinametrologiichemicznejzwiązanazanaliząsubstancjiorganicznychniebyładotych-czasrealizowanaprzezLaboratoriaGłównegoUrzęduMiar.Uznającpotrzebępodjęciadziałańwtymkierunku,aleniedysponującwymaganymsprzętempomiarowymorazwiedząspecjalistycz-nązdziedzinychemiiorganicznejibiochemii,20maja2014r.podpisanoPorozumienieowspół-pracywdziedziniemetrologiichemicznejpomiędzyGłównymUrzędemMiaraCentrumNaukBiologiczno-ChemicznychUniwersytetuWarszawskiego.Ścisłaiinterdyscyplinarnawspółpracasygnatariuszyporozumieniawtejdziedziniemanaceluprzygotowanieodpowiedzinapotrzebygo-spodarkikrajowejwzakresiecertyfikowanychmateriałówodniesieniaonajwyższejklasiejakości,zapewniającychspójnośćpomiarowądlanowoczesnychmetodstosowanychwlaboratoriachba-dawczychidiagnostycznychorazrealizacjęprojektówwzakresiebudowy,utrzymywaniaimoder-nizacjikrajowychwzorcówpomiarowychwobszarzechemiiorganicznejibiochemii.Wzajemneudostępnianieinfrastrukturypomiarowejstosowanejdonowoczesnychbadań,wzorcowańiprowa-dzeniazaawansowanychpracnaukowych,zapewnipartneromporozumieniamożliwośćdalszegorozwojuoraztransferuzdobywanejwiedzymetrologicznej.

JednymzobecnierealizowanychprzezCentrumNaukBiologiczno-ChemicznychUWzadańwdziedzinieanalizzwiązkóworganicznychjestudziałwewspólnymprojekcieEMPIR14RPT03ENVCRM„Matrycowemateriałyodniesieniadlaanalizyzwiązanejzochronąśrodowiska”.Wpro-jekcietymsąwytwarzane,badaneicertyfikowanematrycowemateriałyodniesieniazawierającezwiązkiorganiczne(pestycydy,PAHs,PCBsiin.)wmatrycywódgruntowych.Wytworzoneiprze-badanewramachprojektumatrycowecertyfikowanemateriałyodniesieniamająnastępnieznaleźćzastosowaniedobadańjakościwódprowadzonychprzezlaboratoriazajmującesięmonitoringiemochronyśrodowiskanaturalnegowkrajachUniiEuropejskiej,wtymPolski.

DrugimzobecnierealizowanychprzezCNBChUWzadańzwiązanychzanaliząsubstancjiorga-nicznych,awszczególnościbiochemicznych,jestudziałichAnalitycznegoCentrumEksperckiegowmiędzynarodowymporównaniupilotażowymCCQM-P164dotyczącymoznaczanialudzkiegohormonuwzrostuwsurowicykrwi.


4. Transfer wiedzy

DozadańLaboratoriumChemiiGłównegoUrzęduMiarnależytakżerozpowszechnianieipo-pularyzowaniewiedzyzzakresumetrologiichemicznej,realizowanepoprzez:– organizowanie i prowadzenie zajęć dla słuchaczy studium podyplomowego „Metrologia

chemiczna”, prowadzonegoprzezCentrumMetrologiiChemicznej przyWydzialeChemiiUniwersytetuWarszawskiego,

– szkoleniadlaterenowejadministracjimiar,podmiotówakredytowanychiprzedstawicieliprze-mysłu,wtym:„Wzorcowanieanalizatorówgazów(równieżwzorcowanieanalizatorówspalinsamochodowych)”,„Wzorcowaniemieszaningazowych”,„Legalizacjaanalizatorówspalinsa-mochodowych”,„WzorcowanieprzyrządówpomiarowychzdziedzinypHikonduktometrii”,

– udział/prezentacjewkonferencjachitargach,np.konferencja„JakośćwChemiiAnalitycznej”,„Kongres Metrologii”, konferencja „Podstawowe Problemy Metrologii”, konferencja„ZastosowaniemetodAAS,ICP-AESiICP-MSwanalizieśrodowiskowej”,GeneralAssemblyEUROLAB/POLLABczyTargiEurolab,

– czynnyudziałwseminariachorganizowanychwGUM,– publikacje,np.artykuływbiuletynieGUM„MetrologiaiProbiernictwo”,współautorstwopu-

blikacji„Certyfikowanemateriałyodniesienia(wzorce)wytwarzanewpolskiejadministracjimiar–Przewodnik”,udziałwtworzeniupublikacji:„PolskaAdministracjaMiar–Vademecum”,autorstworozdziałuwpublikacji„Niepewnośćpomiarówwteoriiipraktyce”.

5. Współpraca krajowa i zagraniczna

Metrologiachemicznawiążesięrównieżzewspółpracąnaareniemiędzynarodowej.Zadaniasąrealizowanepoprzezczynneuczestnictwoworganizacjachmiędzynarodowychiregionalnych:– Komitetdoradczyds.LicznościMaterii(CCQM)przyMiędzynarodowymBiurzeMiar(BIPM),– KomitetTechniczny„MetrologiawChemii”(TCMETCHEM)EuropejskiegoStowarzyszenia

KrajowychInstytutówMetrologicznych(EURAMETe.V.),– Komitetds.MateriałówOdniesienia(REMCO)MiędzynarodowejOrganizacjiNormalizacyjnej

(ISO),– MiędzynarodowyBankDanychoMateriałachOdniesienia(COMAR).

WspółpracakrajowatouczestnictwowpracachKomitetówPKN(ds.analizchemicznychids.materiałówodniesienia)orazZespołuChemometriiiMetrologiiChemicznejKomitetuChemiiAnalitycznejPolskiejAkademiiNauk.PrzedstawicielCNBChUWaktywniewspółpracujenaare-niemiędzynarodowejzPodkomitetemTechnicznymds.AnalizOrganicznych(SCOA)METCHEMEURAMETorazwGrupieRoboczejds.AnalizBiałek(PAWG)KomitetuDoradczegods.LicznościMaterii(CCQM),anaareniekrajowejzZespołemChemometriiiMetrologiiChemicznejKomitetuChemiiAnalitycznejPolskiejAkademiiNauk.


V Kierunki rozwoju Metrologii w Chemii w Głównym Urzędzie Miar

Fundamentalnąpotrzebąmetrologiiwchemiisąmateriałyodniesieniaowysokiejczystości(sta-łe,gazowe)iroztworywzorcowe,którezapewniąspójnośćpomiarowązjednostkamiukładuSI,orazopracowanienowychmetodpomiarowychowiększejdokładnościiniższychgranicachwykry-walności.Kierunkirozwojugazoanalityki,analizelektrochemicznychinieorganicznychwGUMwynikajązpotrzebujętychw:• MapachDrogowychEURAMETTC-MC:

– BasicScienceforMetrologyinChemistry,– Energy,– EnsuringenvironmentalsustainabilitytounderpinfuturegrowthinEurope,– MetrologyInnovationandResearchforHealthcare,– Industrialneedsforinnovation.

• DyrektywachUniiEuropejskiej,Rozporządzeniach,Zaleceniach:– Dyrektywa2000/60/WEzdnia23października2000r.ustanawiającaramywspólnotowego

działaniawdziedziniepolitykiwodnej(RamowaDyrektywaWodnaUE),– Dyrektywa2008/100/WEzdnia28października2008r.wsprawiewartościodżywczej

środkówspożywczych,– RozporządzenieMinistraZdrowiazdnia2lutego2011r.wsprawiebadańipomiarówczyn-

nikówszkodliwychdlazdrowiawśrodowiskupracy,– RozporządzenieMinistraPracyiPolitykiSpołecznejzdnia29listopada2002r.wsprawie

najwyższychdopuszczalnychstężeńinatężeńczynnikówszkodliwychdlazdrowiawśro-dowiskupracy,

– RozporządzenieMinistraZdrowiazdnia29marca2007r. (zpóźniejszymizmianami)wsprawiejakościwodyprzeznaczonejdospożyciaprzezludzi,

– RozporządzenieMinistraŚrodowiskazdnia29listopada2002r.wsprawiewarunkówjakienależyspełnićprzywprowadzaniuściekówdowódlubdoziemiorazwsprawiesubstancjiszczególnieszkodliwychdlaśrodowiskawodnego,

– „ZalecenieKomitetuds.LicznościMateriiCCQMQ4(2011):„Opotrzebiepodtrzymaniaustanowionych technikpomiarowychważnychdlametrologiianaliznieorganicznychorazwzorcówpodstawowych”,

orazzpotrzebszerokiegokręguodbiorcówusługmetrologicznychzobszarówprzemysłu,energe-tyki,ochronyzdrowiaiśrodowiska.

RozwójmetrologiichemicznejwGUMplanujesięmiędzyinnymipoprzezrozbudowęinfra-strukturybadawczejwdziedzinachprzedstawionychponiżej.


1. Analiza gazów

• Budowastanowiskpomiarowychdoanalizzapyleniapowietrzaatmosferycznegowewspółpra-cyzpartneramizajmującymisięmonitoringiemzanieczyszczeńpowietrza(InstytutFotonowy,GIOŚ).

• Opracowaniemetodpomiarowychwzakresiepomiarówskładnikówszkodliwychdlazdrowiaiśrodowiskawpowietrzuatmosferycznymnp.siarkowodoru,amoniaku,formaldehydów,BTX(benzen,toluen,ksylen),VOC(lotnezwiązkiorganiczne),utrzymywanieiciągłyrozwójwzor-cówgazowych,wykorzystywanychdozapewnieniaspójnościpomiarowejwbadaniachzmianklimatycznychorazzanieczyszczeńpowietrzazwiązkamiszkodliwymidlaśrodowiskanatural-nego–zgodniem.in.zpolitykąMiędzynarodowegoBiuraMiar(BIPM),utworzeniestanowiskpomiarowychwzakresiepomiarówsiarkowodoru(H2S),amoniaku(NH3),formaldehydów,BTX(benzen,toluen,ksylen),VOC(lotnezwiązkiorganiczne).

• Opracowaniemetodpomiarowychwzakresiekontroliparametrówproduktówpaliwpłynnychigazowych(PGNiG,PIMOT,HAIK,Messervice,Autostoma,MechanikaPrecyzyjna).

• Pracebadawczo-rozwojowewzakresiewykrywaniabiomarkerówwwydychanympowietrzu,roz-wójidoskonaleniemetodwytwarzaniaimetodanalitycznychetanolowychwzorców„suchych”wzwiązkuzrozwojemprzemysłuwytwarzającegoanalizatorywydechu(AWAT,UW,VIGOSystem).

• Badaniawzakresiepozyskiwaniametanuzezłóżwęglakamiennego,rozwójwzorcówodnie-sieniawzakresiegazówwykorzystywanychwbadaniachjakościpowietrzawkopalniachinastanowiskachpracy(CIOP,ZOK,CSRG,PGNiG).

• Współudziałwopracowaniunowychtechnologiiwzakresiebudowyprzyrządówpomiarowychdoanalizgazów(Ewimar,Elmetron,Gazex,Alter).

2. Analizy elektrochemiczne

2.1. pH

• Opracowaniemateriałówodniesieniaorazmetodpomiarowychz zapewnieniemspójnościzjednostkamiUkładuSI,związanezpotrzebamiochronyzdrowiaistanowiskiemJCTLM(WspólnegoKomitetuds.SpójnościPomiarowejwLaboratoriachMedycznych)onawiązaniuwspółpracyzNMIswdziedziniepHiparametrówgazometriikrwi,atakżepotrzebamiprodu-centówurządzeńpomiarowychimateriałówodniesieniadodiagnostyki.

• OpracowaniemateriałówodniesieniaorazmetodpomiarowychdopomiarówpHwodymor-skiej,comastanowićwsparciemetrologicznedlainstytucjizajmującychsięochronąśrodowi-skaorazmonitorującychiprognozującychzmianyklimatyczne.

• OpracowaniemetodpomiarowychorazCRMsaktywnościjonówwewspółpracyzprzemysłemmedycznymifarmaceutycznymorazzlaboratoriamiprowadzącymibadaniakliniczne.


2.2. Przewodność elektryczna właściwa elektrolitów

• Opracowaniemetodpomiarowychnapoziomieniskichprzewodności,wodaczystaiultraczy-sta,dlapotrzebprzemysłufarmaceutycznegoielektronicznego,dokontroliprocesówtechno-logicznychiocenyjakościproduktów.

• Opracowaniemetodwzorcowaniaimateriałówodniesieniaoniskiejprzewodności,m.in.doocenyjakościbiopaliw.

3. Analizy substancji nieorganicznych

• Opracowanienowychpierwotnychmateriałówodniesieniaowysokiejczystościdlazapewnie-niaspójnościpomiarowejipolepszeniaporównywalnościwynikówpomiarówuzyskiwanychprzezlaboratoriakontrolneibadawczo-rozwojowezprzemysłuchemicznego,farmaceutyczne-goispożywczego.

• Opracowaniemetodpomiarowychdoanalizyśladowychilościzanieczyszczeńwlekach,ko-smetykachiproduktachspożywczychwceluzapewnieniaspójnościpomiarowej,możliwościwalidacjimetodpomiarowychorazbadaniaparametrówjakościowychiilościowychnowosyn-tetyzowanychsubstancji.

• Opracowaniewieloskładnikowychmateriałówodniesieniadostosowanychdonowychtechnikpomiarowychikalibracjiurządzeńpomiarowych.

• Opracowaniemateriałówodniesieniadoanalizspecjacyjnych,umożliwiającychoznaczanieformanalitu(np.naróżnymstopniuutlenienia),toksycznychdlażywychorganizmówiczło-wieka–kluczoweznaczeniewmonitorowaniuzmianklimatu,badaniachzanieczyszczeńśro-dowiska(woda,gleby,powietrze)orazgospodarcewodno-ściekowej.

• Opracowaniemetodwytwarzania,badaniaicertyfikacjinowychwielopierwiastkowychwod-nychimatrycowychroztworówwzorcowychdonieorganicznejanalizymetodamiAAS,ICPOESorazICPMS,wykorzystywanymiwprzemyśle.

• Opracowanieprocedurwytwarzania,badaniaicertyfikacjinowychciekłych(niewodnych)roz-tworówwzorcowychdobadańzanieczyszczeńpaliwibiopaliw.

Planrozwojuwspółpracykrajowejizagranicznejobejmuje:– udziałwprojektachEMPIR–wmiaręmożliwościtechnicznychikadrowych,– udział/organizowanieporównańmiędzynarodowychikrajowych,– rolęGUMjakoźródłaspójnościpomiarowejdlainnychNMI(podstawowemetodypomiaru,

pierwotnemateriałyodniesienia).


VI Podsumowanie

Przedstawionodziedzinę:MetrologiawChemiiijejspecyfikęwporównaniuzdziedzinąpomia-rówfizycznych.OmówionotakżeważnąrolęMiCdlafunkcjonowaniawspółczesnejgospodarki(wprawiekażdejdziedzinie),dlajejrozwojuidlajakościżyciaspołeczeństwa.

PrzedstawionoaktualnierealizowanezadaniawGłównymUrzędzieMiariosiągnięciawMiCnanajwyższympoziomie,m.in.ustanowieniedwóchwzorcówpaństwowychrealizującychmetodypodstawowepomiarów(trzeciwzorzecwtrakcieprocesulegislacyjnego),CMC,udziałwwieluporównaniachmiędzynarodowychiprojektachbadawczych.Omówionotakżeplanyrozwojutejdziedzinymetrologii,którejednakbędąwymagałynakładówinwestycyjnychnasprzętpomiarowyiinwestycjiwpersonellaboratoriów(m.in.szkolenie,stażewczołowychNMIiDIwdanejdzie-dziniepomiarowej,zatrudnienienowychpracowników).


Załącznik

Stanowiska pomiarowe

Państwowy wzorzec jednostki miary pH

StanowiskopomiarowesłużydoodtwarzaniajednostkimiarypHwroztworachwodnych,wza-kresiepHod1do13(wzakresietemperaturod5°Cdo50°C)ijejprzekazywania.Stanowiskoskładasięzzestawutermostatyzowanychogniwwodorowo-chlorosrebrowych,przyrządówdopo-miarusiłyelektromotorycznej,temperaturyiciśnieniaoraznaborudanychiobróbkiwynikówpo-miaróworazpierwotnychpehametrycznychmateriałówodniesienia.NastanowiskupomiarowymjestrealizowanametodapodstawowapomiarupH,opartanapomiarachsiłyelektromotorycznejogniwwodorowo-chlorosrebrowychbezprzenoszeniajonów(tzw.ogniwaHarneda),zawierają-cychwzorzecpH(pierwotnymateriałodniesieniapH)zdodatkaminiewielkiejilościjonówchlor-kowych.NiepewnośćrozszerzonawartościpHpierwotnychmateriałówodniesieniawyznaczanychnatymstanowisku,wzakresiepHod1do11(wtemperaturze25°C),zawierasięwgranicachod0,002do0,007.

Stanowiskopomiarowerealizująceme-todępodstawowąpomiarupHfunkcjonujejużodpoczątkulat70.XXwieku,awroku1980uzyskałostatuswzorcapaństwowegojednostkimiarypH.Decyzjatazostałapo-twierdzonakolejnymidecyzjamiwlatach1999oraz 2003,wynikającymi ze zmianprawnych.

StanowiskopomiarowedoodtwarzaniaiprzekazywaniajednostkimiarypH

Pierwotnepehametrycznecertyfikowanemateriałyodniesienia


Stanowisko pomiarowe do przekazywania jednostki miary pH

Stanowiskopomiarowewywzorcowanezapomocąpierwotnychpehametrycznychmate-riałówodniesieniasłużydoprzekazywaniajed-nostkimiarypHdowtórnychpehametrycznychmateriałówodniesienia.

ZakrespHwzorcowanychwtórnychpeha-metrycznychmateriałów odniesienia zawierasięwgranicachod1,68do12,4.Niepewnośćrozszerzonawtórnychpehametrycznychmate-riałówodniesieniawynosiod0,01do0,1.

Państwowy wzorzec jednostki miary przewodności elektrycznej właściwej elektrolitów

Stanowiskopomiarowesłużydoodtwarzaniaiprzekazywaniajednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejelektrolitówwzakresieod0,005S/mdo20S/m.Stanowiskojestukładem

Stanowiskopomiarowedoodtwarzaniaiprzekazywaniajednostkimiaryprzewodnościelektrycznej właściwejelektrolitów

StanowiskopomiarowedoprzekazywaniajednostkimiarypH

Wtórnepehametrycznecertyfikowanemateriałyodniesienia


pomiarowymzłożonymz:termostatyzowane-gozwymiarowanegogeometryczniedwuelek-trodowegotłokowegonaczyniakonduktome-trycznego,układudoprecyzyjnegoustawieniapołożeniaelektrodytłokowejorazdoautoma-tycznegopomiaruzmianodległościpomiędzyelektrodami,mostkaRLCdopomiaruimpe-dancji,przyrządówdoprecyzyjnegopomia-rutemperaturyorazpierwotnychmateriałówodniesieniasłużącychdoodtwarzaniawarto-ściwielkościprzewodnościelektrycznejwła-ściwej.Niepewnośćrozszerzonapierwotnychkonduktometrycznychmateriałówodniesieniazawierasięwgranicachod0,07%do0,11%.

Jednostkamiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwej(S∙m-1)jestprzekazywanazapomocąpaństwowegowzorcajednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejelektrolitówpoprzezpierwotnekonduktometrycznecertyfikowanemateriałyodniesienia(CRM),wywzorcowanenastanowiskuwzorcapaństwowegojednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejelektroli-tóworazpoprzezwzorcowanieroztworówelektrolitów(wzorców)klientówmetodąpodstawową.

Stanowisko pomiarowe do przekazywania jednostki miary przewodności elektrycznej właściwej elektrolitów

Stanowisko pomiarowe służy do przekazywania jednostkimiary przewodności elektrycz-nejwłaściwejpoprzezwzorcowania,zapomocąpierwotnychkonduktometrycznychmateriałów odniesienia,naczyńkonduktometrycznychtypuJonesaorazpoprzezwzorcowania,zapomocą

Pierwotnekonduktometrycznecertyfikowane materiałyodniesienia

Stanowiskopomiarowedoprzekazywaniajednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwejelektrolitów


ww.naczyń,wtórnychkonduktometrycz-nychmateriałówodniesienia.

Stanowisko składa się z termostaty-zowanychnaczyńtypuJonesaostałych nominalnych 0,25 cm-1, 0,77 cm-1 i 5,76 cm-1, mostka RLC do pomiaru impedancjiiprzyrządówdoprecyzyjnegopomiarutemperatury.

Zakres przewodności elektrycz-nejwłaściwejwzorcowanychwtórnychkonduktometrycznych materiałów od-niesienia zawiera się w granicach od 0,015S/mdo11,5S/m.Niepewnośćrozszerzonawzględnawtórnychkonduktometrycznychma-teriałówodniesieniawynosiod0,3%do0,1%.

Stanowisko pomiarowe do przekazywania jednostki miary pH i jednostki miary przewodności elektrycznej właściwej elektrolitów

StanowiskopomiarowesłużydoprzekazywaniajednostkimiarypHiprzewodnościelektrycz-nejwłaściwejzapomocąwtórnychpehametrycznychmateriałówodniesieniaorazwtórnychkon-duktometrycznychmateriałówodniesienia:wzorcowaniapehametrycznychukładówpomiarowych(elektrodypH,pehametry)orazkonduktometrycznychukładówpomiarowych(czujnikikonduk-tometryczne,konduktometry).

Stanowiskopomiaroweskładasięztermostatyzowanychnaczyńpomiarowych,pehametru,kon-duktometruorazprzyrządudoprecyzyjnegopomiarutemperatury.Wzorcowaniawykonywanesąwzakresieod1,5do12,5orazod0,015S/mdo11,5S/m,odpowiedniodlapHorazprzewodnościelektrycznejwłaściwej.

StanowiskopomiarowedoprzekazywaniajednostkimiarypHijednostkimiaryprzewodnościelektrycznejwłaściwej

elektrolitów

Wtórnekonduktometrycznecertyfikowanemateriałyodniesienia


Stanowisko pomiarowe do odtwarzania i przekazywania jednostki miary liczności materii

Wzorzecodniesienia(wtrakcieproceduryuznaniazawzorzecpaństwowy)

Stanowiskopomiarowesłużydoodtwarzaniaiprzekazywaniajednostkimiarylicznościmaterii:mol.Stanowiskojestukładempomiarowymzłożonymz:zestawudoprecyzyjnychanalizkulome-trycznych,wagnieautomatycznychelektronicznych(ultramikro-wagiiwagianalitycznej),wzorcówmasy,zestawudooznaczaniajonówmetodąchromatografiijonowejorazpierwotnychmateria-łówodniesieniasłużącychdoodtwarzaniaiprzekazywaniajed-nostkimiary.

Nastanowiskujestrealizowanaprecyzyjnastałoprądowameto-damiareczkowaniakulometrycznego(metodapodstawowa)zpo-tencjometrycznąiamperometrycznądetekcjąpunktukońcowegomiareczkowania.Metodatazapewniaodtwarzaniejednostkimiarylicznościmaterii(mol),zapomocąjednostkimiarynatężeniaprądu(amper),jednostkimiaryczasu(sekunda),jednostkimiarymasy(kilogram)istałejFaradaya.Opróczoznaczeńzawartościsubstancjiwcertyfikowanychmateria-łachodniesieniawykonywanesąoznaczeniajonowychśladówzanieczyszczeńmetodąchromato-grafiijonowej.

Jednostkamiarylicznościmateriijestodtwarzanawzakresie:od0,001moldo0,01mol(sub-stancjestałe),od0,0001moldo0,01mol(substancjeciekłe).Niepewnośćrozszerzonawzględnazawierasięwgranicachod0,01%do0,05%.

Stanowiskopomiarowedoodtwarzaniaiprzekazywaniajednostkimiarylicznościmaterii:mol

Chlorekpotasu–pierwotnymateriałodniesienia


Stanowisko pomiarowe do oznaczania jonów metodą chromatografii jonowej

Stanowisko pomiarowe służy do oznaczania śladowych zawartości zanieczyszczeń jonówwroztworach.Składasięzchromatografujonowego850ProfessionalICAnCat(MetrohmAG)wrazzwpełnizautomatyzowanympodajnikiempróbek858SampleProcessor.ChromatografjestwyposażonywdwadetektorykonduktometrycznedooznaczeńkationówianionóworazdetektorUV/VIS.

Analizajestopartanarozdzialeskładnikówsubstancjinakolumniechromatograficznej,ana-stępnieichanaliziejakościowejnapodstawieczasówretencji(tR)odpowiednichdlakażdegojonuorazanalizyilościowejzwykorzystaniemdetekcjikonduktometrycznejlubUV/VIS.Możliwośćoznaczaniastężeńod1µg/l.

Nastanowiskusąobecnieoznaczanezawartościanionówwkwasiesolnym(roztwórostężeniuok.0,01mol/kg),stosowanymnastanowiskupaństwowegowzorcajednostkimiarypHdowyzna-czaniapotencjałuelektrodchlorosrebrowychorazwchlorkupotasuowysokiejczystości(pierwot-nymateriałodniesienia),wywzorcowanegonastanowiskudoodtwarzaniaiprzekazywaniajed-nostkimiarylicznościmaterii.

Stanowiskopomiarowedooznaczaniajonówmetodąchromatografiijonowej


Stanowisko pomiarowe do wzorcowania roztworów stężenia masowego pierwiastków

Stanowiskosłużydoprzekazywaniawartościstężeniamasowegoodniesionegodojednostkimiarymasyzzacho-waniemspójnościpomiarowejzapomocąjednopierwiast-kowychcertyfikowanychmateriałówodniesienia,przezna-czonychdostosowaniawspektralnejanalizieatomowej(pierwiastkowej).

Jednopierwiastkoweroztworywzorcowestężeniama-sowegosąwytwarzanewpostaci33różnychroztworówmetodą grawimetryczną poprzez odważenie odpowied-niejilościsubstancjiwejściowej(zazwyczajmetal,jego

tleneklubsólpo-siadającewysoki,min. 99 %, sto-pień czystości)i rozpuszczenie jejw roztworze odpowiedniejmatrycy(ultraczystawodaoprzewodnościelektrycznejwłaściwejok.0,056mS/cmwtemperaturze25°Czdodatkiemkwasunieorganicznego,przeważnieHNO3lubHClospektralnejczystości).

Wartośćstężeniamasowegowynosi1gjonówmetaluw1dm3roztworu.Niepewnośćrozszerzonazawierasięwgranicachod0,0012g/dm3do0,0020g/dm3.

Wprocesiecertyfikacjiwytwarzanychmateriałówodnie-sieniawykorzystujesięmetodęoptycznejspektrometriiemi-syjnejwplazmiewzbudzonejindukcyjnie(ICP-OES).

Optycznyspektrometremisyjnyzplazmąwzbudzonąindukcyjnie

Wzorcoweroztworystężeniamasowego

Wagaanalitycznawrazzwzorcamistężeniamasowego


Stanowisko pomiarowe do wytwarzania i wzorcowania spektrofotometrycznych wzorców liczb falowych dla zakresu podczerwieni (IR)

Stanowiskosłużydowyznaczaniaisprawdzaniawartościliczbfalowych(długościfal)stałychspektrofotometrycznychwzorcówliczbfalowychdlazakresupodczerwieni.Wytwarzanenatymstanowiskumateriałyodniesieniatozestawy2foliiogrubości6µmi50µm,onazwiehandlo-wejESTROFOL,odtwarzającewartościliczbfalowychwzakresiepromieniowaniapodczerwone-go(4000÷400)cm-1.PodstawowymprzyrządempomiarowymwykorzystywanymnastanowiskujestspektrofotometrIR„SPECTRUM2000”firmyPERKINELMER.Spójnośćpomiarowąza-pewniawzorcowaniespektrofotometruzapomocąwzorcówgazowych,uznanychprzezKomisjęSpektroskopii i StrukturyMolekularnejMiędzynarodowejUnii ChemiiCzystej i Stosowanej(IUPAC)jakowzorcepodstawowedlazakresupodczerwieni,anastępniesprawdzenieskaliliczbfalowychzapomocąwzorcaNIST.

Stałewzorceliczbfalowychwzakresiepodczerwieni: a)filtrpolistyrenowyNISTSRM1921b,b)EstrofolwytwarzanywGUM

a) b)

Stanowiskopomiarowedowzorcowaniaspektrofotometrycznychwzorcówliczbfalowych(długościfal) dlazakresupodczerwieni


Stanowisko do wzorcowania mieszanin gazowych metodą chromatograficzną

Stanowiskodowzorcowaniamieszaningazowychmetodąchromatograficznąsłużydowzor-cowaniamieszaningazowychmetodąporównawczązwzorcamigazowymiwytworzonymime-todągrawimetryczną lubwzorcami referencyjnymi.Stanowisko składa się z chromatografówgazowych(zdetektoramiTCD,FIDorazPDD),przypomocyktórychjestokreślanazawartośćskładnikawmieszaniniewzorcowanejpoprzezporównaniepowierzchnipolapikupróbkiiwzor-ca.Stanowiskojestwykorzystywanedowzorcowaniamieszaningazowychmającychzastoso-wanieprzylegalizacjianalizatorówspalinsamochodowychorazmieszaninzawierających:me-tan(0,0005mol/mol÷0,98mol/mol),etan(0,005mol/mol÷0,20mol/mol),eten(0,01mol/mol÷0,05mol/mol),propan(0,00001mol/mol÷0,05mol/mol),wodór(0,005mol/mol÷0,02mol/mol),tlenekwęgla(0,001mol/mol÷0,20mol/mol),ditlenekwęgla(0,001mol/mol÷0,20mol/mol),tlen(0,005mol/mol÷0,42mol/mol)isyntetycznygazziemny.Najlepszawzględnaniepewnośćwzor-cowaniawynosi1%.

Stanowisko do wytwarzania mieszanin gazowych metodą grawimetryczną

Stanowisko do wytwarzania mieszaningazowychmetodągrawimetrycznąsłużydosporządzaniamieszaningazowychzgodnieznormąISO6142,którapoleganawprowa-dzeniudobutliporcjikolejnychskładnikówmieszaniny. Stanowisko składa się z tabli-cydonapełnieńzpompąturbomolekularną,wagilegalizacyjnej,komparatoramasy,wagilaboratoryjnejorazwzorcówmasyIrzędu.Spójność pomiarowa jest zapewniona po-przezużyciewzorcówmasyodniesionychdopaństwowegowzorcajednostkimiarymasy.

Stanowiskodowytwarzaniamieszaningazowychmetodągrawimetryczną:a)tablicadonapełnieńzpompą

turbomolekularną,b)wagalegalizacyjnaWL25.2

a) b)

Stanowiskodowzorcowaniamieszaningazowychmetodąchromatograficzną


Nastanowiskusąwytwarzanemieszaninygazowezawierająceditlenekwęgla,tlenekwęgla,tlenekazotu,ditlenekazotu,ditleneksiarki,metan,etan,eten,propan,butan,pentan,heksan,etanol,wodór,tlenwazocielubpowietrzusyntetycznym.Zakreszawartościskładnikówwmieszaniniegazowejzawierasięwgranicachod0,000001mol/moldo0,98mol/mol.Względnaniepewnośćrozszerzonawytwarzaniawzorcówgazowychwynosiwgranicachod0,16%do1,2%.

Stanowisko do wzorcowania mieszanin gazowych przy użyciu analizatorów gazów

Stanowiskosłużydowzorcowaniamieszaninga-zowychprzyużyciuanalizatorówgazówmetodąbez-pośredniegoporównaniazwzorcamigazowymizza-stosowaniemkrzywejwzorcowania,zgodnieznormąISO6143(składnikówtakichjak:tlen,tlenekwęgla,ditlenekwęgla,ditleneksiarkiitlenkiazotu).Badaniezawartości tlenkuwęglaiditlenkuwęglawmiesza-ninachgazowychiwpowietrzuzotoczeniaprzepro-wadzasięzapomocąanalizatorówgazowychNDIR,wykorzystujących metodę niedyspersyjnej absorp-cjiwpodczerwieni.Badaniezawartościtlenkówazo-tuwmieszaninachgazowychprzeprowadzasięprzyużyciuanalizatorachemiluminescencyjnego,którypo-zwalanajednoczesnyciągłypomiarzawartościNOx wmieszaninachgazowych.Badaniezawartościditlen-kusiarkiwmieszaninachgazowychprzeprowadzasięprzyużyciuanalizatorafluorescencyjnego.

Stanowisko jest wykorzystywane dowzorcowa-niamieszaningazowychzawierających:tlenekwęgla(0,000001mol/mol÷0,05mol/mol),ditlenekwęgla(0,0004mol/mol÷0,20mol/mol),tlenekazotu(0,0000001mol/mol÷0,001mol/mol),ditlenekazotu(0,0000001mol/mol÷0,0005mol/mol),di-tleneksiarki(0,0000001mol/mol÷0,001mol/mol).Najlepszawzględnaniepewnośćwzorcowaniawynosi1%.

Stanowisko do wzorcowania analizatorów gazów

Stanowiskosłużydowzorcowaniatlenomierzyzsondąpomiarowąorazanalizatorówgazówprzyużyciuwzorcówgazowychwzakresiepomiarówtlenkuwęgla,ditlenkuwęgla,tlenkówazo-tuorazgazówwysypiskowych.Stanowiskoskładasięzsystemurozcieńczeńmieszaningazo-wychorazzsystemówdoprowadzaniawzorcagazowegodobadanegoanalizatora.Wzorcowanie

Stanowiskodowzorcowaniamieszaningazowychprzyużyciuanalizatorówgazów


poleganabezpośrednimporównaniuwzorcówgazowychzewskazaniamibadanegoprzyrządu.Stanowisko jestwykorzystywanedowzorcowaniaanalizatorówgazówwzakresiepomiarów: tlenkuwęgla(0,000001mol/mol÷0,05mol/mol),ditlenkuwęgla(0,0004mol/mol÷1mol/mol), tlenku azotu (0,0000001 mol/mol÷0,001 mol/mol), ditlenku azotu (0,0000001mol/mol÷0,0005mol/mol),ditlenkusiarki(0,0000001mol/mol÷0,001mol/mol),metanu(0,0005mol/mol÷1mol/mol),tlenu(0,005mol/mol÷0,42mol/mol).Najlepszawzględnaniepewnośćwzorcowaniawynosi1%.

Stanowisko pomiarowe do badania czystości gazów

Nastanowiskupomiarowymdobadaniaczystościgazówoznaczanajestczystośćgazówstoso-wanychprzywzorcowaniuiwytwarzaniumateriałówodniesienia.Stanowiskoskładasięzespek-trometruFT-IRorazkalibratorapunkturosy.

Nastanowiskumożebyćbadanazawartośćparywodnejwgazach„czystych”,np.azocie6.0orazoznaczanezanieczyszczenia,takiejakditlenekwęglaitlenekwęglawgazach„czystych”.

Stanowiskodobadaniaczystościgazów:a)spektrometrFT-IR,b)kalibratorpunkturosy

a) b)

Stanowiskodowzorcowaniaanalizatorówgazów

Warszawa, 2018

Documents

CHEMIA - Główny Urząd Miar · mi: Gęstości, Wiskozymetrii, Pomiarów Wilgotności, Elektrochemii oraz Analizy Instrumentalnej i Chemicznej. Twórcą i pierwszym dyrektorem tego