izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-9-11-17izmertech-2034Research ArticleГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫSTATE STANDARDSГосударственный первичный специальный эталон единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций ГЭТ 133-2023State primary special standard of the unit of heat quantity in the fi eld of solution and reaction calorimetry GET 133-2023https://orcid.org/0000-0003-0401-5405МишинаК. А.MishinaK. A.

Карина Андреевна Мишина

Санкт-Петербург

Karina A. Mishina

St. Petersburg

k.a.mishina@vniim.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9980-3553КорчагинаЕ. Н.KorchaginaE. N.

Елена Николаевна Корчагина

Санкт-Петербург

Elena N. Korchagina

St. Petersburg

e.n.korchagina@vniim.ruКазарцевЯ. В.KazartsevIa. V.

Ярослав Валерьевич Казарцев

Санкт-Петербург

Iaroslav V. Kazartsev

St. Petersburg

y.v.kazartsev@vniim.ruВсероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. МенделееваРоссияD. I. Mendeleev Institute for MetrologyRussian Federation202317102023091117Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2034

Показана необходимость разработки методов и средств воспроизведения и передачи единицы количества теплоты в области измерений малых тепловых эффектов физико-химических взаимодействий  методом изотермической титрационной калориметрии. Актуальность работы обусловлена широтой применения изотермических калориметров титрования, реализующих данный метод, и отсутствием стандартизованных метрологических процедур и инструментов метрологического обеспечения. Для решения проблемы обеспечения единства и прослеживаемости измерений в указанной области лабораторией калориметрии ВНИИМ проведены исследования с целью расширения функциональных и измерительных возможностей Государственного первичного специального эталона единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций ГЭТ 133-2012. В ходе работ разработан, исследован и включён в состав усовершенствованного ГЭТ 133-2012 эталонный микрокалориметр титрования МКТ, предназначенный для воспроизведения, хранения и передачи единицы количества теплоты в области измерений малых тепловых эффектов в жидких средах. В результате исследований микрокалориметра МКТ подтверждена возможность воспроизведения и передачи единицы количества теплоты в диапазоне 100–5000 мкДж с расширенной неопределённостью 1,2–8,6 %. Усовершенствованный ГЭТ 133-2012 с обновленным составом и новыми метрологическими характеристиками утверждён как Государственный первичный специальный эталон единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций ГЭТ 133-2023. Расширение эталонной базы в области изотермической калориметрии титрования позволило заложить основы для создания новых метрологических средств передачи единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций.

The article shows the need to develop methods and tools for realization and transferring a unit of heat quantity in the fi eld of measuring small thermal effects of physical and chemical interactions  by the method of isothermal titration calorimetry. The relevance of the work is due to the wide application of measuring instruments implementing this method and the lack of standardized metrological procedures and tools. To solve the problem of ensuring unity and traceability of measurements in this fi eld, VNIIM calorimetry laboratory conducted research to expand the functional and measuring capabilities of the State primary special standard of the unit of heat quantity in the fi eld of solution and reaction calorimetry GET 133-2012. In the course of work a reference titration microcalorimeter MKT was developed, investigated, and included in the GET 133-2012. Microcalorimeter MKT was designed to realize, store, and transfer a unit of heat quantity in the fi eld of measuring small thermal effects in liquid media. As a result of microcalorimeter studies, the capability of realizing and transferring a unit of heat quantity in a new range was confi rmed: from 100 to 5000 μJ with an expanded uncertainty from 1.2 to 8.6 %. The improved GET 133-2012 with an updated composition and new metrological characteristics was approved as the State primary special standard of the unit of heat quantity in the fi eld of solution and reaction calorimetry GET 133-2023. This lays the foundations for the creation of new metrological tools and procedures for transferring the unit of heat quantity in the fi eld of solution and reaction calorimetry.

изотермическая калориметрия титрованиянеопределённость измеренийхимическая калибровка калориметровгосударственный первичный специальный эталонколичество теплотыпрослеживаемость измеренийisothermal titration calorimetrymeasurement uncertaintycalorimeter chemical calibrationstate primary special standardheat quantitymetrological traceabilityReferencesKabiri M., Unsworth L. D. Biomacromolecules, 2014, vol. 15, no. 10, pp. 3463–3473. https://doi.org/10.1021/bm5004515Kabiri M., Unsworth L. D. Biomacromolecules, 2014, vol. 15, no. 10, pp. 3463–3473. https://doi.org/10.1021/bm5004515Falconer R. J., Penkova A., Jelesarov I., Collins B. M. J. Mol. Recognit. 2010, vol. 23, no. 5, pp. 395–413. https://doi.org/10.1002/jmr.1025Falconer R. J., Penkova A., Jelesarov I., Collins B. M. J. Mol. Recognit. 2010, vol. 23, no. 5, pp. 395–413. https://doi.org/10.1002/jmr.1025Falconer R. J., Collins B. M., J. Mol. Recognit. 2011, vol. 24, no. 1, pp. 1–16. https://doi.org/10.1002/jmr.1073Falconer R. J., Collins B. M., J. Mol. Recognit. 2011, vol. 24, no. 1, pp. 1–16. https://doi.org/10.1002/jmr.1073Baranauskiene L., Petrikaite V., Matuliene J., Daumantas M. Int. J. Mol. Sci. 2009, vol. 10, no. 6, pp. 2752–2762. https://doi.org/10.3390/ijms10062752Baranauskiene L., Petrikaite V., Matuliene J., Daumantas M. Int. J. Mol. Sci. 2009, vol. 10, no. 6, pp. 2752–2762. https://doi.org/10.3390/ijms10062752Paketurytė V., Linkuvienė V., Krainer G., Chen W-Y., Daumantas M. Eur. Biophys. J. 2019, vol. 48, pp. 139–152. https://doi.org/10.1007/s00249-018-1341-zPaketurytė V., Linkuvienė V., Krainer G., Chen W-Y., Daumantas M. Eur. Biophys. J. 2019, vol. 48, pp. 139–152. https://doi.org/10.1007/s00249-018-1341-zMyszka D. G., Abdiche Y. N., Arisaka F. et al. The ABRFMIRG’02 Study: Assembly State, Thermodynamic, and Kinetic Analysis of an Enzyme/Inhibitor Interaction, Journal of Biomolecular Techniques, 2003, vol. 14, no. 4, pp. 247–269.Myszka D. G., Abdiche Y. N., Arisaka F. et al. The ABRFMIRG’02 Study: Assembly State, Thermodynamic, and Kinetic Analysis of an Enzyme/Inhibitor Interaction, Journal of Biomolecular Techniques, 2003, vol. 14, no. 4, pp. 247–269.Velazquez-Campoy A., Claro B., Abian O. et al. Eur. Biophys. J. 2021, vol. 50, pp. 429–451. https://doi.org/10.1007/s00249-021-01523-7Velazquez-Campoy A., Claro B., Abian O. et al. Eur. Biophys. J. 2021, vol. 50, pp. 429–451. https://doi.org/10.1007/s00249-021-01523-7Demarse N. A., Quinn C. F., Eggett D. L. et al. Anal. Biochem. 2011, vol. 417, iss. 2, pp. 247–255. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.06.014Demarse N. A., Quinn C. F., Eggett D. L. et al. Anal. Biochem. 2011, vol. 417, iss. 2, pp. 247–255. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.06.014Adao R., Bai G., Loh W., Bastos M., J. Chem. Thermodynamics, 2012, vol. 52, pp. 57–63. https://doi.org/10.1016/j.jct.2011.12.018Adao R., Bai G., Loh W., Bastos M., J. Chem. Thermodynamics, 2012, vol. 52, pp. 57–63. https://doi.org/10.1016/j.jct.2011.12.018Wadso I., Goldberg R.N., Pure and Appl. Chem., 2001, vol. 73, no. 10, pp. 1625–1639. https://doi.org/10.1351/pac200173101625Wadso I., Goldberg R.N., Pure and Appl. Chem., 2001, vol. 73, no. 10, pp. 1625–1639. https://doi.org/10.1351/pac200173101625Kantonen S. A., Henriksen N. M., Gilson M. K. Biochimica et Biophysica Acta, 2017, vol. 1861, iss. 2, pp. 485–498. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2016.09.002Kantonen S. A., Henriksen N. M., Gilson M. K. Biochimica et Biophysica Acta, 2017, vol. 1861, iss. 2, pp. 485–498. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2016.09.002Nguyen T. H., Rustenburg A. S., Krimmer S. G. et al. PLOS ONE, 2018, vol. 13, no. 9, pp. 1–26. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0203224Nguyen T. H., Rustenburg A. S., Krimmer S. G. et al. PLOS ONE, 2018, vol. 13, no. 9, pp. 1–26. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0203224Hansen L. D., Quinn C. European Biophysics Journal, 2019, vol. 48, pp. 825–835. https://doi.org/10.1007/s00249-019-01399-8Hansen L. D., Quinn C. European Biophysics Journal, 2019, vol. 48, pp. 825–835. https://doi.org/10.1007/s00249-019-01399-8Tellinghuisen J., Chodera J. D. Analytical Biochemistry, 2011, vol. 414, iss. 2, pp. 297–299. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.03.024Tellinghuisen J., Chodera J. D. Analytical Biochemistry, 2011, vol. 414, iss. 2, pp. 297–299. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.03.024Medoš Ž., Cobanov I., Bester-Rogac M., Sarac B. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2021, vol. 145, pp. 87–96. https://doi.org/10.1007/s10973-020-09663-2Medoš Ž., Cobanov I., Bester-Rogac M., Sarac B. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2021, vol. 145, pp. 87–96. https://doi.org/10.1007/s10973-020-09663-2Колесов В. П. Основы термохимии, М.: Изд-во МГУ, 1996. 205 с. [Kolesov V. P. Osnovy termokhimii [Fundamentals of Thermochemistry], Moscow, MSU Publ., 1996, 205 p. (In Russ.)]Колесов В. П. Основы термохимии, М.: Изд-во МГУ, 1996. 205 с. [Kolesov V. P. Osnovy termokhimii [Fundamentals of Thermochemistry], Moscow, MSU Publ., 1996, 205 p. (In Russ.)]JCGM 100:2008. Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement. First edition. JCGM, 2008, 134 p.JCGM 100:2008. Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement. First edition. JCGM, 2008, 134 p.Christensen J. J., Hansen L. D., Izatt R. M. Handbook of Proton Ionizations Heats, WileyInterscience, 1976, 269 p.Christensen J. J., Hansen L. D., Izatt R. M. Handbook of Proton Ionizations Heats, WileyInterscience, 1976, 269 p.Мишина К. А Метрологическое обеспечение в области изотермической калориметрии титрования: перспективы разработки стандартных образцов // Эталоны. Стандартные образцы. 2023. Т. 19. № 3. С. 31–43.Mishina K. A. Measurement Standards. Reference Material., 2023, vol. 19, no. 3, pp. 31–43 (In Russ.)] https://doi.org/10.20915/2077-1177-2023-19-3-31-43https://doi.org/10.20915/2077-1177-2023-19-3-31-43https://doi.org/10.20915/2077-1177-2023-19-3-31-43

The authors declare that there are no conflicts of interest present.