Disciplina Metodologia Analítica QUI102 1 semestre AULA 01 (parte B) Profa. Maria Auxiliadora Costa Matos

Universidade Federal de Juiz de Fora

Instituto de Ciências Exatas

Departamento de Química

Disciplina

Metodologia Analítica QUI102

1



_{semestre 2013}

AULA 01 (parte B)

da amostra

Técnica Analítica Concentração

QUANTO AMOSTRAR

?

Três situações podem ser consideradas:

1-Universo amostral 2-Subestações (Linha de fabricação) 3-Dentro do laboratório Fora do laboratório (Coleta) Tomada de alíquota para o trabalho

Redução do tamanho da amostra

O processo de amostragem deve assegurar que as unidades amostrais sejam representativas de todo o material ou população (universo amostral).

Amostra no contexto estatístico corresponde a várias pequenas partes tiradas de partes diferentes de todo o material.

Amostra bruta é a coleção de unidades amostrais

ou incrementos de amostragem.

Amostra de laboratório normalmente é obtida

INCETEZAS NO PROCESSO DE AMOSTRAGEM

AMOSTRA BRUTA

Para obter uma amostra bruta representativa, um número de partículas (N) dever amostrado. De uma forma geral a dimensão da amostra bruta depende:

a) Incerteza que pode ser tolerada entre a composição da amostra bruta e o universo amostral

b) Grau de heterogeneidade do universo amostral

c) Tamanho das partículas que compõem o universo amostral.

1- AMOSTRAGEM DE LOTES

Para a amostragem de lotes (tambores, tanques, sacos, caixas, etc), uma equação muito utilizada, é a raiz quadrada de N adicionada a mais uma unidade.







1

Número de

amostras

S

2- AMOSTRAGEM DE PARTÍCULAS

Mistura de dois componentes (Ex.1): Um medicamento comercializado na forma de comprimidos é composto por 90 % do principio ativo (partículas A) e o restante por excipiente (partículas B). Todas as partículas apresentam o mesmo tamanho. Qual o número de partículas que devem compor a amostra bruta para alcançar desvio padrão relativo percentual igual a 2%. Resposta 278 partículas.











 



1

p

p

N



)

1

(

p

Np











Sendo  A: Desvio padrão do n de partículas do tipo A coletadas.

P: Probabilidade de coletar partículas A 1 - P: Probabilidade de coletar partículas B N: n total de partículas coletadas

Mistura de dois componentes (Ex.2): Um vagão contendo minério de chumbo, composto 5% de galena (70% de Pb e d = 7,6 g/cm3) e outras partícula com pouco ou nenhum chumbo (d = 3,5 g/cm3). Todas as partículas que compõem o minério são esféricas com um raio de 5 mm.

Qual o número de partículas necessárias na amostra bruta para manter o erro relativo na amostragem inferior a 0,5% ?

d = (0,057,6) + (0,95·3,5) = 3,7 g/cm3

N  6,8 x 105 partículas

Massa amostra bruta = 6,8 x 105 _{(partículas) ·4/3π(0,5)}3 _(cm3_{/partícula)· 3,7(g/cm}3₎

Massa amostra bruta = 1,3 x 10

_g

2 2 2 ) 1 ( _                 p p p d d d p p N r B A B A 

Sendo, PA: porcentagem do analito A nas partículas.

PB: porcentagem do analito B nas partículas.

dA: densidade das partículas A.

dB: densidade das partículas B.

d: densidade média do total de partículas.

 _r: Desvio padrão relativo da amostragem. N: n total de partículas coletadas.

COMO REDUZIR A MASSA DA AMOSTRA DE LABORATÓRIO

?

Como reduzir a amostra de laboratório para 100 g?

A amostra deverá ser moída até obter partículas de 0,2 mm de diâmetro

O número de partículas na amostra bruta é independente do tamanho das partículas. O peso da amostra aumenta diretamente com o volume da (d3_{) da partícula}

A redução do tamanho da partícula do material amostrado afeta grandemente o peso necessário da amostra bruta.

A amostra de laboratório deve conter o mesmo número de partículas que a amostra bruta.

POR QUE AS DETERMINAÇÕES SÃO NORMALMENTE

REALIZADAS EM TRIPLICATA?

Passari et al., Quim. Nova, Vol. 34, No. 5, 888-892, 2011.

A partir de 5 replicatas a precisão melhora muito pouco.

Influencia do número de replicas na precisão de um resultado – gráfico ( ) vs. N.

Obs.: Quanto menor S, menor será o termo expresso por t , portanto maior a precisão.

PRESERVAÇÃO DA AMOSTRA

Preservar a amostra é evitar que a mesma se altere em suas carcterísticas, quer físicas, químicas ou biológicas.

Atenção especial deve ser dada para método de coleta e a preservação. A integridade de uma amostra em trânsito por longo período depende do sistema de preservação, principalmente quando se trata de refrigeração. Várias propostas, normas e protocolos de coletas são descritos na literatura propondo normas de preservação.

Três tipos principais de estabilidade são observados:

2) QUÍMICA:  Processos de oxidação  Decomposições catalisadas  Por temperatura  Por umidade  Por luz

 Radiações ionizantes e não ionizantes  Por contato Algumas horas? Analise Trinta dias? Uma semana? Anos? 1) FÍSICA:

 Facilidade de contaminação (Higroscopia)  Efeito de superfície (atração eletrostática)  Perdas por evaporação de espécies da mistura

3) BIOLÓGICA:

 Aeróbica  Anaeróbica

ALGUNS ESTUDOS DE PRESERVAÇÃO DA AMOSTRA

1-ESTABILIDADE ACELERADA*

a) Estudo a 40 (± 2) ºC e 75 (± 5)% de umidade relativa durante seis meses, com análises em zero, 30, 60, 90 e 180 dias.

b) Estudo a 50 (± 2)ºC e 90 (± 5)% de umidade relativa, durante três meses, com análises em zero, 30, 60 e 90 dias.

2-ESTABILIDADE DE LONGA DURAÇÃO*

a) Estudo a 30 (± 2) ºC e a 70 (± 5)% de umidade relativa, durante o período em que se pretende comprovar a estabilidade do produto (no primeiro ano as amostras devem ser analisadas nos tempos zero, 6, 9 e 12 meses e depois deste período, uma vez ao ano).

3-Estabilidade de média duração (temperatura de armazenamento com análises em dias

alternados).

4-Estabilidade de curta duração (Variar temperatura em ciclos de congelamento e

descongelamento).

5-Estabilidade de bancada (temperatura e luminosidade ambiente).

INTRODUÇÃO A AMOSTRAGEM AMBIENTAL

O planejamento da coleta das amostras depende dos objetivos da amostragem:

Exploratória ou fiscalização - Fornecer informações preliminares sobre o sítio de

amostragem ou o material que está sendo analisado para ajudar a estabelecer as espécies químicas de interesse e a sua faixa de concentração e variabilidade.

Monitoramento ou avaliação - Fornecer informações sobre variação da concentração de

um(ns) analito(s) especifico(s) em um determinado período de tempo ou em uma região geográfica específica.

Amostragem preliminar (

Screening

Amostragem suplementar

 Amostragem exploratória

 Dados históricos Monitoramento mais efetivo 10 a 15% do total a ser estudado Delineamento

10 a 15% do total a ser estudado.

PROTOCOLO DE AMOSTRAGEM

Descreve em detalhes o procedimento a ser seguida para coleta, envasamento, identificação, transporte, estocagem e documentação das amostras. Quanto mais especifico for protocolo de amostragem, menores as fontes de erros.

 Identificação do local de amostragem;

 Equipamentos e informações necessárias;

 Tipo, número e tamanho dos recipientes para as amostras;

 Tipo de amostragem;

 Tipo e número de brancos;

 Amostra spike;

 Composição e tamanho da mostra;

 Instruções para preservação e transporte das amostras;

 Tratamento em campo (filtração, ajuste de pH, etc);

FORMAS BÁSICAS DE ABORDAGENS DA AMOSTRAGEM

Três tipos primários de abordagem são descritos:

aleatória, sistemática e subjetiva.

Abordagem

_amostras

No de

Subjetiva

menor

médio

Aleatória

grande

ABORDAGEM PRIMÁRIAS PARA AMOSTRAGEM

Amostragem Subjetiva Amostragem Sistemática

COMPOSIÇÃO DA AMOSTRA

AMOSTRA SIMPLES & AMOSTRA COMPOSTA (COMBINADA)

Cada amostra coletada pode ser analisada individualmente. Em diferentes situações,

amostras compostas podem ser obtidas através da combinação de porções de várias

amostras.

Quando amostra composta é recomendada?

 Quando amostras de vários locais ou populações são analisadas para determinar se o componente de interesse está presente.

 Quando representatividade da amostra colhida no mesmo local ou populações tem de ser melhorada através da redução dos efeitos da variância inter amostras.

 Quando uma quantidade limitada de amostra disponível para analise deve ser aumentada para alcançar desempenho analítico.

 Quando o custo da analise precisa ser reduzido.

Quando amostra composta é limitada:

 Quando amostra composta é utilizada, as interações entre os analitos ou organismos devem ser cuidadosamente considerados.

 Quando os objetivos da coleta é uma avaliação ou classificação preliminar, a amostra composta poderá causar um efeito de diluição do analito para um nível de concentração abaixo do limite de detecção.

Quality Assurance and Quality Control (QA/QC)

Os procedimentos para controle de qualidade no laboratório conta apenas erros que possam ocorrer após a coleta das amostras.

Os procedimentos de amostragem devem possui protocolo (QA/QC) específico para garantir que a sequência de coleta, preservação, armazenamento e transferência das amostras está sob controle. A coleta da amostra não deve perturbar significativamente o meio a ser amostrado, caso contrário o universo amostral poderá ser alterado, podendo gerar resultados analíticos tendenciosos.

1 Material para coleta

Equipamentos e materiais de coleta devem ser selecionados com base no componente (analito) mais lábil a ser analisado. Principais parâmetros a serem considerados:

 Reatividade do analito (fotossensibilidade, calor, atmosfera, umidade, organismos biológicos, metais, etc)

 Volatilidade

 Potencial de sorção nos matérias de coleta ou armazenamento.

2 Branco

Sempre que houver a possibilidade de introdução de material estranho na coleta, tratamento ou no procedimento analítico, o branco deve ser analisado para detectar esses componentes.

S

= S

+ S

Branco é uma matriz com

TIPOS DE BRANCO PARA AMOSTRAGEM AMBIENTAL

2.1 Branco de coleta (Filed blanks) são amostras com matriz similar as

amostras analisadas, porém livre do(s) analito(s), que são expostas ao ambiente de coleta.

2.2 Branco de transporte (trip or transport blanks) – são amostras com

matriz similar as amostras analisadas, porém livre do(s) analito(s), que são transportadas do laboratório até o campo de coleta e retornam para o laboratório, sem serem abertas.

2.3 Branco de equipamento (trip or transport blanks) – são amostras livres

do(s) analito(s), que são utilizadas para rinsar os equipamentos de coleta.

Avaliam a contaminação acidental durante todo o processo (amostragem, transporte, preparação da amostra e analise)

Avalia a contaminação devido aos recipientes e meio de preservação durante transporte, manipulação no campo e armazenagem das amostras.

Documentar adequadamente a descontaminação dos

equipamentos antes e após a amostragem.

ÁGUA

A água pode ser uma matriz muito heterogênea tanto espacial, quanto temporal, podendo tornando-se assim um meio difícil para a obtenção de amostras representativas.

1 Fontes de águas superficiais.

Variações significativas na composição química de lagos e lagoas são possíveis dependendo da época do ano. A composição das águas que fluem como córregos é dependente do fluxo e também pode variar com a profundidade.

Estratificação

Águas rasas, cerca de 5 metros, a ação do vento costuma causar mistura, sendo assim,

normalmente águas rasas não mostram estratificação,

Rios profundos podem apresentar estratificação das águas, também é comum em pontos

onde um efluente entra em um rio.

Oceanos diversas espécies podem ser estratificada em diferentes profundidades. Além

disso, a composição das águas costeiras geralmente é muito diferente das águas oceânicas.

ÁGUA?

 Meio de transporte dentro dos ecossistemas aquáticos

 Rota ou meio de exposição para organismos aquáticos e para seres humanos

 Receptor imediato de muitas descargas de produtos químicos para os ecossistemas aquáticos

 Medidas de escala de tempo curta e fenômeno de pequena escala espacial

 Meio adequado para amostragem no caso de compostos com solubilidade apreciável.  Purificação da amostra dos analitos de interesse é mais fácil do que para tecidos e sedimentos.

 Compromisso importante entre tamanho da amostra (volume) e os limites de detecção.

AR?

 Meio de transporte para os ecossistemas aquáticos e rota de exposição para seres humanos, mamíferos marinhos e pássaros.

Metodologia Analítica I sem/2013 – Profa Ma Auxiliadora - 20

ORGANISMOS?

 Concentram certos compostos químicos (bioacumulação) tornando mais fáceis certas medidas.

 Algumas espécies: analito  interferentes

 Variabilidade biológica em termos de respostas para vários parâmetros ambientais: temperatura, salinidade, oxigênio dissolvido e material em suspensão.

Variabilidade biológica em termos: desova, ciclos sazonais, alimentação, maturidade Muitas espécies migram fazendo com que a integração da escala de tempo e espaço seja difícil.

 Espécies-alvo podem ser escolhidas em função do seu valor comercial (alimento básico da população local).

SEDIMENTOS?

Reservatório temporário de vários poluentes de interesse ambiental:

 Fontes poluidoras para organismos bentônicos e cadeia alimentar associada

 Re-exposição contínua para coluna d’água  Registros históricos – testemunhos