Физико-химические методы исследования

В. И. Криштафович, Д. В. Криштафович, 

Н. В. Еремеева

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ 
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Учебник

2-е издание

Рекомендовано
Учебно-методическим объединением вузов России 
по образованию в области экономики и товароведения 
в качестве учебника для студентов 
высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению подготовки 
«Товароведение» (квалификация (степень) «бакалавр»)

Москва
Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°»
2018

Серия «Учебные издания для бакалавров»

УДК 620.2:543.4/.5
ББК 30.609:24.46
К82

Криштафович В. И. 
Физико-химические методы исследования: Учебник для бакалавров / В. И. Криштафович, Д. В. Криштафович, Н. В. Еремеева. — 2-е изд. — М.: Издательскоторговая корпорация «Дашков и К°», 2018. — 208 с.

ISBN 978-5-394-02842-7

Учебник составлен в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта 
высшего образования по направлению подготовки «Товароведение».
Для студентов бакалавриата, обучающихся по направлениям подготовки «Товароведение», «Технология продукции и организация общественного питания», а также студентов, обучающихся по специальности «Таможенное дело».

К82

ISBN 978-5-394-02842-7 © Криштафович В. И., Криштафович Д. В.,
 
 Еремеева Н. В., 2014
 
© ООО «ИТК «Дашков и К°», 2014

Рецензенты:
Ф. А. Петрище — доктор технических наук, профессор кафедры товароведения и экспертизы товаров Российского университета кооперации;
Ю. И. Сидоренко — доктор технических наук, профессор кафедры 
товароведения и общественного питания Московского государственного 
университета пищевых производств;
Е. В. Красильникова — кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой товароведения и таможенной экспертизы Российской таможенной академии. 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СОСТАВЕ, СВОЙСТВАХ, 
ПОКАЗАТЕЛЯХ КАЧЕСТВА ТОВАРОВ, МЕТОДАХ 
И СРЕДСТВАХ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1. Общие сведения о составе, дисперсности и других 
свойствах товаров   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.2. Общие сведения о показателях качества, методах 
контроля качества продукции и измерительных средствах . . . . 24
1.3. Основные метрологические характеристики измерений . . . 37

Глава 2. ХИМИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ, 
ОБЩЕФИЗИЧЕСКИЕ, ОПТИЧЕСКИЕ 
И ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ 
КАЧЕСТВА ТОВАРОВ И ИХ ТЕХНИЧЕСКОЕ 
ОБЕСПЕЧЕНИЕ   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
2.1. Химические методы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
2.2. Электрохимические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  48
2.3. Общефизические методы и технические средства, 
применяемые при контроле качества продукции   . . . . . . . . . . . . .  62
2.4. Оптические методы и технические средства контроля 
качества продукции  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  72
2.5. Хроматографические методы контроля 
качества товаров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Глава 3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ 
СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  133
3.1. Основные закономерности деформации материалов . . . . . 133
3.2. Методы определения деформируемости материалов  . . . . 136
3.3. Методы и приборы для измерения структурномеханических свойств продовольственных товаров   . . . . . . . . . 152
3.4. Методы определения схватываемости 
и твердения минеральных вяжущих веществ . . . . . . . . . . . . . . . . 164

3.5. Методы определения водостойкости, 
влаго-, водопроницаемости   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Глава 4. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТОВАРОВ 
ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ БЕЗОПАСНОСТИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  184
4.1. Методы контроля радиационной безопасности 
товаров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
4.2. Методы определения токсикантов при проведении 
сертификационных испытаний и экспертиз товаров. . . . . . . . . 195

ЗАКЛЮЧЕНИЕ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  204

ЛИТЕРАТУРА   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  206

ВВЕДЕНИЕ

Целью изучения дисциплины “Физико-химические методы исследования” является получение теоретических знаний о физико-химических методах и практических навыков 
их использования для исследования продовольственных и 
непродовольственных товаров и установления соответствия 
их состава заявленному; соответствия показателей качества 
требованиям нормативных документов, показателей безопасности — гигиеническим требованиям.
Задачами дисциплины является изучение основ физикохимических методов инструментального анализа, основных 
видов физико-химических методов анализа и экспертизы потребительских товаров, типов современных приборов, используемых для инструментального анализа, в том числе:
изучение:
— основных терминов и понятий в области физико-химических методов исследования;
— нормативно-правовой базы отбора проб потребительских товаров, предназначенных для аналитического контроля, основных способов пробоподготовки;
— средств и методов контроля климатической среды при 
исследовании;
— принципов организации лабораторий физико-химических методов исследования;
освоение практических навыков:
— организаторов в области проведения физико-химических исследований потребительских товаров, умеющих создать лабораторию экспертизы и оказать максимальное содействие в ее эффективном функционировании;
— экономически обоснованного применения стандартных физико-химических методов исследования, современ

ных способов поиска научной информации о существующих 
методах аналитического контроля потребительских товаров 
с целью предотвращения проникновения в сферу торговли 
некачественных, опасных для здоровья человека товаров;
— работы на простых и среднесложных приборах;
— применения методик выполнения измерений нормируемых показателей с использованием актуализированных 
ГОСТов и инструкций по эксплуатации прибора, в том числе 
приготовления необходимых реактивов;
— осуществления пробоподготовки, построения градуировочных графиков;
— применения методов математико-статистической обработки результатов исследования потребительских товаров. 
Учебная дисциплина относится к математическому и 
естественно-научному циклу, базовой части.
Изучение дисциплины направлено на формирование у 
обучающихся следующих общекультурных и профессиональных компетенций:
общекультурные компетенции:
— владение культурой мышления, способностью к восприятию информации, обобщению, анализу, постановке цели 
и выбору путей ее достижения (ОК-1);
— умение логически верно, аргументированно и ясно 
строить устную и письменную речь (ОК-2);
— готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе, способность к осуществлению функций руководителя 
подразделения предприятия (ОК-4);
профессиональные компетенции:
— способность использовать знания основных законов 
естественно-научных дисциплин для обеспечения качества 
и безопасности потребительских товаров (ПК-5);
— умение разрабатывать и внедрять стандарты организации по материально-техническому обеспечению, сбыту и 
контролю качества продукции (ПК-11);
— знание методов идентификации, оценки качества и 
безопасности товаров и готовность использовать их для диагностики дефектов, выявления опасной, некачественной, 
фальсифицированной и контрафактной продукции (ПК-14).

После изучения дисциплины студенты должны:
знать:
— научные основы физических, химических, физикохимических и биологических методов для инструментальной оценки показателей качества и безопасности потребительских товаров;
— основные термины и понятия аналитического контроля; 
— нормативно-правовую базу пробоотбора потребительских товаров, предназначенных для аналитического контроля;
— принципы организации лабораторий аналитического 
контроля, основные способы пробоподготовки;
— физико-химические основы методов инструментального анализа;
— виды инструментального анализа и экспертизы потребительских товаров;
— типы современных приборов, используемых для инструментального анализа;
уметь: 
— использовать физические, химические, физико-химические и биологические методы как инструмент в профессиональной деятельности;
— воспроизводить методику выполнения измерений при 
наличии актуализированных ГОСТов и инструкций по эксплуатации прибора, в том числе приготовление необходимых реактивов;
— осуществлять пробоподготовку, строить градуировочные графики;
— проводить математико-статистическую обработку результатов и осуществлять их оценку;
— работать на простых и среднесложных приборах;
владеть: 
— методологией оценки качества товаров физическими, 
химическими, физико-химическими и биологическими методами анализа;
— методологией идентификации и выявления фальсификации товаров с помощью современных физических, химических, физико-химических и биологических методов исследования;

— стандартными физико-химическими методами исследования, 
— современными способами поиска научной информации о существующих методах аналитического контроля потребительских товаров;
— методами математико-статистической обработки результатов исследования 
Измерительные методы анализа отличаются большими 
диапазонами обнаружения, селективностью и экспрессностью; они независимы при определении ультрамалых количеств вещества и позволяют проводить исследования на молекулярном уровне. Эти методы широко используются для 
определения химического состава, доброкачественности, физических и других свойств потребительских товаров.
В данном учебнике не рассматриваются все современные методы исследования. Его основная цель состоит в том, 
чтобы способствовать усвоению будущими товароведамиэкспертами наиболее значимых и успешно применяемых в товароведении методов исследования. Особое внимание в учебнике уделено вопросам теории, физических основ общих физических, оптических, реологических, хроматографических 
и радиометрических методов исследования, а также устройству и принципам действия используемых приборов. 
Для закрепления знаний после каждого раздела приводятся контрольные вопросы и задания.
Учебник предназначен для студентов бакалавриата, обучающихся по направлениям подготовки “Товароведение”, 
“Технология продукции и организация общественного питания”, а также студентов, обучающихся по специальности 
“Таможенное дело”.
Учебник “Физико-химические методы исследования” 
написан на основе переработки и дополнения учебного пособия “Методы и техническое обеспечение контроля качества 
(продовольственные товары)”1.

1 Криштафович, В. И. Методы и техническое обеспечение контроля качества (продовольственные товары): учеб. пособие / В. И. Криштафович, С. В. Колобов. — М.: Издательско-торговая корпорация 
“Дашков и К°”, 2006.

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СОСТАВЕ, 

СВОЙСТВАХ, ПОКАЗАТЕЛЯХ КАЧЕСТВА 

ТОВАРОВ, МЕТОДАХ И СРЕДСТВАХ 

ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Общие сведения о составе, дисперсности 
и других свойствах товаров

Качество товаров определяется их составом, дисперсностью, микро- и макроструктурой, характеризуется механическими свойствами, стойкостью к химическим воздействиям, оно детерминирует оптические и другие потребительские 
свойства, проявляющиеся в процессе потребления и эксплуатации товаров.
Структура материалов исследуется с помощью макроанализа, который позволяет выявить особенности строения и 
дефекты (трещины, пористость, раковины и др.), видимые невооруженным глазом. Микроанализом (оптическими методами) изучают структуру материала под микроскопом при увеличении до 3000 раз. Иногда применяют электронные микроскопы с увеличением до 200 000 раз.
Рентгеновский анализ позволяет выявить внутренние 
дефекты материалов. Он основан на том, что рентгеновские 
лучи, проходящие через материал и через дефекты, ослабляются в разной степени. Глубина проникновения рентгеновских 
лучей в сталь составляет 80 мм. Эту же физическую основу 
имеет метод просвечивания гамма-лучами, но они способны проникать на большую глубину (для стали — до 300 мм).

Метод магнитной дефектоскопии помогает выявить 
дефекты в поверхностном слое (до 2 мм) металлических материалов, обладающих магнитными свойствами, и основан на 
искажении магнитного поля в местах дефектов.
Метод ультразвуковой дефектоскопии позволяет осуществлять эффективный контроль качества на большой глубине. Он основан на том, что при наличии дефекта интенсивность проходящего через материал ультразвука меняется.
Метод капиллярной дефектоскопии служит для выявления невидимых глазом тонких трещин. В основе лежит 
эффект заполнения трещин легко смачивающими материал 
жидкостями.

Агрегатные состояния вещества. 
Кристаллические и аморфные тела

Существуют четыре общепризнанных состояния веществ: твердое, жидкое, газообразное и плазма. Кроме того, 
в литературных источниках был отмечен пятый вид агрегатного состояния вещества, открытый с помощью Большого 
адронного коллайдера. 
В товароведении потребительских товаров практический 
интерес представляют только три состояния. Любой отдельный элемент, сложное вещество могут существовать последовательно или одновременно в двух либо более таких состояниях: вода, лед и водяной пар могут существовать при одной 
и той же температуре и давлении. Твердые вещества могут 
быть кристаллическими (иметь регулярно повторяющуюся молекулярную структуру), например соль и металл; или 
аморфными, как смола или стекло. Молекулы жидкости двигаются, но располагаются близко друг к другу, как в твердых 
веществах. В газах молекулы расположены настолько далеко друг от друга, что движутся по относительно прямым линиям до столкновения со стенками резервуара. 
Прежде всего, следует еще раз подчеркнуть, что газ, жидкость и твердое тело представляют собой агрегатные состояния веществ, и в этом смысле между ними нет непреодолимого различия: всякое вещество в зависимости от температуры