Aula3Introd Mét Inst[MododeCompatibilidade]

(1)

Universidade Federal de Pernambuco

Centro de Tecnologia e Geociências

g

Departamento de Engenharia Química

INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS

IN RODUÇÃO AOS MÉ ODOS

INSTRUMENTAIS

Prof. Fernanda A. Honorato 2011.2

(2)

CLASSIFICAÇÃO DOS

MÉTODOS ANALÍTICOS

(3)

INTRODUÇÃO

Ã

É

Í

Ã

É

Í

CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS ANALÍTICOS

Os métodos analíticos são classificados como:

(4)

INTRODUÇÃO

MÉTODOS CLÁSSICOS

A maioria das análises eram realizadas por separação dos

componentes de interesse de uma amostra empregando-se

precipitação, extração ou destilação.

Análise Qualitativa Análise Qualitativa

Tratamento com reagentes, resultando em produtos reconhecidos por cores, pontos

Análise Quantitativa

Quantidade do analito determinada por

did i l é i

reconhecidos por cores, pontos de ebulição ou de fusão, suas solubilidades, odores, atividade

óptica e índices de refração.

medidas titulométricas ou medidas

gravimétricas.

(5)

INTRODUÇÃO

MÉTODOS INSTRUMENTAIS

9 Início do século XX surge interesse por fenômenos alternativos aos utilizados pelos métodos clássicos para resolver problemas analíticos; 9 Análise quantitativa: baseada em medidas das propriedades físicas 9 Análise quantitativa: baseada em medidas das propriedades físicas do analito (condutividade, potencial de eletrodo, emissão e absorção da luz, razão massa/carga);, g );

9 Substituição da destilação, extração e precipitação por técnicas eficientes de cromatografia e eletroforese;

9 Métodos Instrumentais de Análise: métodos modernos de separação e determinação de espécies químicas

eficientes de cromatografia e eletroforese;

(6)

É

TIPOS DE MÉTODOS

(7)

TIPOS DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

Energia de excitação:

calor REM aplicação calor, REM, aplicação de quantidades

elétricas (tensão, corrente e carga), etc.

(8)

(9)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

9 Um instrumento para análise química converte a informação contidap q ç nas propriedades físicas ou químicas do analito em informação que pode ser manipulada e interpretada;

9 A informação desejada do analito é obtida fornecendo um estímulo do qual se obtém uma resposta do sistema em estudo;

do qual se obtém uma resposta do sistema em estudo;

9 A informação obtida está associada ao fenômeno resultante da interação do estímulo com o analito.

E f i d l í i l Estímulo Resposta Fonte de i Sistema em estudo Informação _{lí i}

Ex.: feixe de luz vísivel

que passa por uma amostra energia em estudo analítica

(10)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

1. DOMÍNIO DE DADOS

9 Um instrumento para análise química compreende uns poucos componentes básicos;

9 As relações entre esses componentes e o fluxo de informações do 9 As relações entre esses componentes e o fluxo de informações do analito, que são convertidas em saída gráfica ou numérica pelo instrumento, é descrito pelo conceito de domínio de dados (diferentes instrumento, é descrito pelo conceito de domínio de dados (diferentes formas de codificar a informação eletricamente);

9 Os domínios de dados são classificados em: domínios não-elétricos e domínios elétricos.

(11)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

Classificação Geral

(12)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

1.1. DOMÍNIOS NÃO

1.1. DOMÍNIOS NÃO--ELÉTRICOS

ELÉTRICOS

9 O processo de medida começa e termina em domínios não-elétricos;

9 A t í ti fí i í i ã d i t id

9 As características físicas e químicas que são de interesse residem nestes domínios;

9 É possível realizar uma medida inteiramente em domínios não-elétricos – normalmente associadas aos métodos clássicos;

9 Em instrumentos eletrônicos a informação adquirida de domínios não-elétricos é processada em domínios elétricos e finalmente não elétricos é processada em domínios elétricos e, finalmente, apresentada em domínios não-elétricos – dispositivos eletrônicos.

9 Objetivo final: resultado numérico

∝

propriedade do analito 9 Objetivo final: resultado numérico

∝

propriedade do analito.

(13)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

1.2. DOMÍNIOS ELÉTRICOS

9 Os modos de codificar informação como quantidades elétricas podem ser divididos em: domínios analógicos, domínios de tempo e

p g , p

domínios digitais;

9 Qualquer processo de medida pode ser representado como uma série 9 Qualquer processo de medida pode ser representado como uma série de conversões interdomínios;

9 l ( i ) did d i id d d fl i

9 Exemplo (esquema a seguir): medida da intensidade da fluorescência molecular de uma amostra de água tônica contendo traços de quinino;

(14)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

(a) Diagrama de blocos de um fluorímetro – determinação de quinino; (b) fluxo de informações dos vários domínios de dados; (c) regras que governam as transformações dos domínios de dados durante o processo de medida

(15)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

1.2. DOMÍNIOS ELÉTRICOS

¾ Transdutor de entrada: dispositivo que codifica informação pertencente a domínio não-elétrico em domínio elétrico. Ex.: fototransdutor ;

¾ Função de transferência do transdutor: relação matemática entre a saída elétrica e a potência incidente de entrada;

¾ Transdutor de saída: dispositivo que converte dados de domínios elétricos para domínios não-elétricos. Ex.: voltímetros, displays alfanuméricos, motores elétricos, telas de computadores;

(16)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

11..22..11.. Sinais

Sinais no

no Domínio

Domínio Analógico

Analógico::

gg

9 A informação no domínio analógico está codificada como a

magnitude de uma das quantidades elétricas; magnitude de uma das quantidades elétricas;

9 As grandezas elétricas são contínuas em amplitude e no tempo, e assim, as magnitudes das grandezas analógicas podem ser medidas continuamente ou ser amostradas em pontos específicos no tempo;

9 Os sinais analógicos são especialmente suscetíveis a ruídos elétricos, indesejáveis e não relacionados com a informação de interesse. São resultantes de interações dentro dos circuitos de medida ou de outros dispositivos elétricos nas vizinhanças de um sistema de medida;

(17)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

Si i A ló i Sinais Analógicos

(a) Resposta do instrumento de um sistema fotométrico de detecção de um experimento de análise por injeção em fluxo; (b) Corrente resposta de uma fotomultiplicadora quando a luz proveniente de uma fonte pulsada incide no fotocátodo do dispositivo.

(18)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

11..22..22.. Sinais

Sinais no

no Domínio

Domínio do

do Tempo

Tempo::

pp

9 A informação é armazenada no domínio do tempo como variações do sinal em relação ao tempo em vez das amplitudes;

do sinal em relação ao tempo em vez das amplitudes;

9 Limiar arbitrário do sinal analógico: usado para decidir se um sinal está acima (HI) ou abaixo (LO) do limiar;

está acima (HI) ou abaixo (LO) do limiar;

9 As relações de tempo entre as transições de um sinal que passa de HI a LO ou de LO a HI contém a informação de interesse;

a LO ou de LO a HI contém a informação de interesse;

9 Freqüência: número de ciclos do sinal por unidade de tempo; 9 Período: tempo entre transições sucessivas de LO a HI;

(19)

Sinais do domínio do tempo. As linhas tracejadas representam o limiar do sinal. HI: sinal acima do limiar e LO: sinal abaixo do limiar.

(20)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

11..22..33.. Informação

Informação Digital

Digital::

gg

9 Os dados são codificados no domínio digital em um sistema de dois níveis;

9 A informação pode estar representada, por exemplo, por uma lâmpada elétrica, um diodo emissor de luz, uma chave interruptora, um nível de sinal lógico, dentre outros;

9 Cada dado acrescentado de HI-LO é um bit de informação – unidade fundamental de informação no domínio digital;

9 Contagem de dados digitais: bits de informação que são transmitidos através de um único canal eletrônico ou fio e podem ser contados por um observador ou dispositivo eletrônico – transmissão não muito eficiente;

(21)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

11..22..33.. Informação

Informação Digital

Digital::

gg

Tipos de dados digitais. (a) Contagem serial; (b) dados seriais em codificação binária e (c) dados binários paralelos. Nos três casos, os dados representam n = 5.

(22)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

11..22..33.. Informação

Informação Digital

Digital::

9 Caminho mais eficiente para codificar a informação é utilizar números binários para representar dados numéricos e alfabéticos;

gg

números binários para representar dados numéricos e alfabéticos;

9 Dados seriais em codificação binária: dados representados por um código binário em uma linha de transmissão única Ex : modem do código binário em uma linha de transmissão única. Ex.: modem do computador;

9 Dados digitais paralelos: modo ainda mais eficiente para codificar 9 Dados digitais paralelos: modo ainda mais eficiente para codificar dados no domínio digital. Toda a informação desejada é apresentada simultaneamente.

(23)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

2. DETECTORES, TRANSDUTORES E SENSORES

9 Detector: Dispositivo mecânico, elétrico ou químico que identifica, registra ou indica uma mudança em uma das variáveis do ambiente;g ç ;

9 Transdutor: Dispositivos que convertem informação de domínios não-elétricos em informação de domínios não-elétricos e vice-versa

elétricos em informação de domínios elétricos e vice-versa.

Ex.: fotodiodos, fotomultiplicadoras, e outros fotodetectores eletrônicos que produzem corrente ou voltagem proporcional à potência radiante da

q p g p p p

REM incidente;

9 Sensor: Classe de dispositivos capazes de monitorar espécies químicas específicas de forma contínua e reversível. Ex.: eletrodos de vidro, eletrodos íon-seletivos. Os sensores consistem de um transdutor acoplado com uma fase de reconhecimento quimicamente seletiva;

(24)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

3. DISPOSITIVOS DE LEITURA

9 É um transdutor que converte informação de um domínio elétrico a

d í i é í l b d h

um domínio que é compreensível a um observador humano.

9 O sinal de saída do transdutor tem a forma de uma saída alfanumérica ou gráfica em um tubo de raios catódicos, uma série de números em um display digital, a posição de um ponteiro em uma escala métrica, uma curva em um papel registrador, podendo ser preparado para fornecer a leitura da concentração do analito diretamente.

(25)

INSTRUMENTOS PARA ANÁLISE

4. COMPUTADORES EM INSTRUMENTOS

9 A maioria dos instrumentos analíticos modernos contém ou está

d i di i i l ô i fi i d

conectada a um ou mais dispositivos eletrônicos sofisticados e a conversores de domínios de dados (amplificadores operacionais, circuitos integrados conversores analógico digital e digital analógico circuitos integrados, conversores analógico-digital e digital-analógico, contadores, microprocessadores e computadores).

(26)

ELEÇÃO DE UM MÉTODO

SELEÇÃO DE UM MÉTODO

ANALÍTICO

(27)

SELEÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO

(28)

SELEÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO

Ç

DEFININDO O PROBLEMA

1. Exatidão necessária:

2 Q tid de de ost dis o í el:

Determina o tempo de realização da análise

D t i ibilid d d ét d

2. Quantidade de amostra disponível: 3. Intervalo de concentração do analito:

Determina a sensibilidade do método Determina a amplitude do intervalo

d õ ili d

3 ç

4. Componentes da amostra que causarão interferência:

de concentrações a ser utilizado

Determina seletividade d é d

p q

5. Propriedades físicas e químicas da matriz da amostra:

do método

Métodos que se aplicam à soluções, amostras

5. op edades s cas e qu cas da at da a ost a: 6. Quantas amostras serão analisadas?

à soluções, amostras gasosas e sólidos Custo da análise

(29)

SELEÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO

Ç

EFICIÊNCIA DOS INSTRUMENTOS

F G E É

FIGURAS DE MÉRITO FIGURAS DE MÉRITO

9 São características expressas em termos numéricos que podem ser

tili d d idi d t i d ét d é d d

utilizadas para decidir se um determinado método é adequado para um problema analítico;

9 Permitem restringir a escolha a relativamente poucos instrumentos 9 Permitem restringir a escolha a relativamente poucos instrumentos .

(30)

SELEÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO

Ç

EFICIÊNCIA DOS INSTRUMENTOS: FIGURAS DE MÉRITO EFICIÊNCIA DOS INSTRUMENTOS: FIGURAS DE MÉRITO

(31)

SELEÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO

Ç

¾ Outras características que podem ser consideradas na Escolha do Método ¾ Outras características que podem ser consideradas na Escolha do Método

1. Velocidade

2. Facilidade e Conveniência

3. Habilidade requerida do operador

4. Custo e disponibilidade do equipamento 5. Custo por amostra

(32)

FIGURAS DE MÉRITO

11 PRECISÃO

PRECISÃO

11.. PRECISÃO

PRECISÃO

9 Grau de concordância mútua entre dados obtidos da mesma maneira;

9 Fornece uma medida do erro aleatório, ou indeterminado, de uma áli

análise;

9 As figuras de mérito para a precisão incluem: desvio-padrão absoluto desvio padrão relativo coeficiente de variação e variância

(33)

FIGURAS DE MÉRITO

(34)

FIGURAS DE MÉRITO

22.. TENDÊNCIA

TENDÊNCIA ((Bias

Bias ou

ou Viés

Viés))

9 Fornece uma medida do erro sistemático, ou determinado, de um método analítico;

método analítico;

9 É definida pela equação:

Tendência =

µ

- x

_v

µ: média da população para a concentração do analito na amostra;

µ p p ç p ç ;

x_v: valor verdadeiro da concentração do analito

9 A determinação da tendência envolve a análise de um ou mais materiais padrão de referência cuja concentração do analito é conhecida.

(35)

FIGURAS DE MÉRITO

33.. SENSIBILIDADE

SENSIBILIDADE

9 Em geral, sensibilidade de um instrumento ou de um método é uma medida de sua habilidade em discriminar entre pequenas diferenças medida de sua habilidade em discriminar entre pequenas diferenças na concentração de um analito;

9 É limitada por dois fatores: inclinação da curva analítica e aÉ limitada por dois fatores: inclinação da curva analítica e a reprodutibilidade ou precisão do dispositivo de medida

¾ Dois métodos com a mesma precisão: mais sensível será o que apresenta curva analítica mais sensível será o que apresenta curva analítica mais inclinada; se mesma inclinação, mais sensível será o de maior precisão.p

(36)

FIGURAS DE MÉRITO

33.. SENSIBILIDADE

SENSIBILIDADE

9 IUPAC: define como sensibilidade de calibração que é a inclinação da curva analítica na concentração de interesse;

da curva analítica na concentração de interesse;

9 Em Química Analítica, a maioria das curvas analíticas é linear,

d d l ã

dada pela equação

br

S

mc

S

=

+

Onde, - S é o sinal medido; - c é a concentração do analito;

- S_br é o sinal do instrumento para o branco (intercepto); é i li ã d

(37)

FIGURAS DE MÉRITO

33.. SENSIBILIDADE

SENSIBILIDADE

9 Mandel e Stiehler incluíram a precisão e definiram como sensibilidade analítica,

γ

S

s

m

=

γ

S

Onde, m é a inclinação da reta e S_S é o desvio padrão da medida.

9 A sensibilidade analítica é relativamente imune aos fatores de 9 A sensibilidade analítica é relativamente imune aos fatores de amplificação e independe das unidades de medida de S, entretanto é dependente da concentração uma vez que S_S pode variar com a dependente da concentração, uma vez que S_S pode variar com a concentração.

(38)

FIGURAS DE MÉRITO

44.. LIMITE

LIMITE DE

DE DETECÇÃO

DETECÇÃO

9 É a concentração ou massa mínima de analito que pode ser detectada em um nível conhecido confiável;

detectada em um nível conhecido confiável;

9 O limite depende da razão entre a magnitude do sinal analítico e o tamanho das flutuações estatísticas do sinal do branco;

tamanho das flutuações estatísticas do sinal do branco; 9 O sinal analítico mínimo distinguível é dado por:

br br

m

S

ks

S

=

+

Onde S é o sinal médio do branco k é um múltiplo (valor Onde, S_br é o sinal médio do branco, k é um múltiplo (valor recomendado é 3) e s_br é o desvio padrão do branco.

(39)

FIGURAS DE MÉRITO

44.. LIMITE

LIMITE DE

DE DETECÇÃO

DETECÇÃO

¾ S_m é obtido por medidas repetidas do branco (20 a 30 vezes); ¾ Dados estatisticamente tratados fornecem S e s ;

¾ Dados estatisticamente tratados fornecem S_br e s_br;

¾ A partir da equação para a curva analítica, converte-se S_m em c_m,

definido como limite de detecção: definido como limite de detecção:

S

m

S

C

_m

=

m

−

br

(40)

FIGURAS DE MÉRITO

55.. FAIXA

FAIXA DINÂMICA

DINÂMICA

9 Faixa que se estende da menor concentração nas quais as medidas quantitativas são realizadas o limite de quantificação (LOQ) até a quantitativas são realizadas, o limite de quantificação (LOQ), até a concentração na qual as concentrações se afastam da linearidade, o

limite de linearidade (LOL); limite de linearidade (LOL);

9 Limite de quantificação é dez vezes o desvio padrão das medidas repetidas em um branco (LOQ = 10 sp ( Q _br_br););

9 Para ser útil, um método analítico deveria apresentar uma faixa dinâmica de pelo menos duas ordens de magnitude.

(41)

FIGURAS DE MÉRITO

(42)

FIGURAS DE MÉRITO

66.. SELETIVIDADE

SELETIVIDADE

9 Refere-se ao grau em que o método está livre de interferência de outras espécies contidas na matriz da amostra;

outras espécies contidas na matriz da amostra;

Exemplo: Uma amostra contém o analito A e as espécies B e C

i l i f S d

potencialmente interferentes. Se c_A, c_B e c_C são as concentrações das três espécies e m_A, m_B e m_C são suas sensibilidades de calibração, então o sinal instrumental total será:

então o sinal instrumental total será:

S = m_Ac_A + m_Bc_B + m_Cc_C + S_br

9 Coeficiente de seletividade representa a resposta relativa do analito com relação aos interferentes;

(43)

FIGURAS DE MÉRITO

9 Coeficiente de seletividade de A com relação a B:

B

m

k

=

A A B

m

k

_,

=

9 Coeficiente de seletividade de A com relação a C: 9 Coeficiente de seletividade de A com relação a C:

C

m

k

A C A C

_m

k

_,

=

9 Então, o sinal total será:

(44)

FIGURAS DE MÉRITO

66.. SELETIVIDADE

SELETIVIDADE

9 Coeficiente de seletividade: variam entre 0 (nenhuma interferência) até valores maior que a unidade;

9 O coeficiente é negativo quando a interferência causa redução na intensidade do sinal gerado pelo analito;

intensidade do sinal gerado pelo analito;

9 Não são muito utilizados, apenas para caracterizar a performance dos eletrodos íon-seletivos

(45)

FIGURAS DE MÉRITO

77.. RELAÇÃO

RELAÇÃO SINAL

SINAL--RUÍDO

RUÍDO

9 A medida analítica é constituída de dois componentes: o sinal, que carrega a informação sobre o analito, e o ruído, composto de informação espúria que é indesejada por afetar a exatidão e precisão de ma análise além de estabelecer o limite inferior da q antidade de de uma análise, além de estabelecer o limite inferior da quantidade de analito que pode ser detectada;

9 N i i d did i t id d édi d íd N é

9 Na maioria das medidas, a intensidade média do ruído N é constante e independe da magnitude do sinal S;

9 O efeito do ruído sobre o erro relativo de uma medida torna-se cada vez maior conforme a quantidade medida decresce em magnitude.

(46)

FIGURAS DE MÉRITO

9 A relação S/N é uma figura de mérito muito mais útil que o ruído sozinho para descrever a qualidade de um método analítico ou o desempenho de um instrumento.

_S

_x

₁

=

RSD

s

N

Efeito do ruído sobre uma medida de corrente

(47)

FIGURAS DE MÉRITO

77.. RELAÇÃO

RELAÇÃO SINAL

SINAL--RUÍDO

RUÍDO

9 As análises químicas são afetadas por dois tipos de ruído: químico e instrumental;

instrumental;

9 Ruído Químico: se origina de inúmeras variáveis incontroláveis que afetam a química do sistema em análise Exemplos: variações não afetam a química do sistema em análise. Exemplos: variações não-detectadas de temperatura ou pressão, flutuações na umidade relativa, variações na intensidade da luz etc ;

variações na intensidade da luz, etc.;

9 Ruído Instrumental: o ruído está associado a cada componente de um instrumento ou seja à fonte ao transdutor de entrada a todos os um instrumento, ou seja, à fonte, ao transdutor de entrada, a todos os elementos que processam sinais e ao transdutor de saída. Os ruídos são de vários tipos e se originam de várias fontes.p g

(48)

FIGURAS DE MÉRITO

77.. RELAÇÃO

RELAÇÃO SINAL

SINAL--RUÍDO

RUÍDO

9 Para melhorar a relação S/N conta-se com métodos de hardware e de software;

de software;

9 Métodos de hardware : é efetuada incorporando-se componentes no

j t d i t t t íd f t

projeto do instrumento que removem ou atenuam o ruído sem afetar o sinal. Exemplos: filtros, choppers (moduladores mecânicos), blindagem moduladores e detectores síncronos;

blindagem, moduladores e detectores síncronos;

9 Métodos de software : são baseados em algoritmos computacionais que permitem extrair os sinais em meio a dados ruidosos.

(49)

FIGURAS DE MÉRITO

Exercício 1: Uma análise por mínimos quadrados dos dados de calibração para a determinação de chumbo, através do seu espectro de emissão de chamas, resultou na seguinte equação:

S = 1 12 c + 0 312 S = 1,12 c_Pb + 0,312

Onde S é uma medida da intensidade relativa da linha de emissão de chumbo e c_Pb a concentração de chumbo em ppm. Os seguintes dados de replicata forma obtidos:

Conc, ppm Pb No. de repet. Valor médio de S s 10,0 10 11,62 0,15

1,0 10 1,12 0,025 0,000 24 0,0296 0,0082

Calcule (a) sensibilidade da calibração, (b) sensibilidade analítica a 1 e 10 ppm de Pb, e (c) o limite de detecção

(50)

B

Ã

E É

B

Ã

E É

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS

INSTRUMENTAIS

(51)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

Ç

INTRODUÇÃO

9 Todos os métodos analíticos requerem calibração;

INTRODUÇÃO

q ç ;

9 Calibração é o processo no qual se estabelece a relação entre a resposta analítica medido e a concentração do analito;

9 Quase todos os métodos analíticos requerem algum tipo de calibração com padrões químicos (exceto os gravimétricos e coulométricos)

9 _{Tipos mais comuns de calibração: comparação com padrões,}

d d d di d li

comparação com padrões externos, método de adição do analito e método do padrão interno.

(52)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

Ç

11 COMPARAÇÃOCOMPARAÇÃO COMCOM PADRÕESPADRÕES 11.. COMPARAÇÃOCOMPARAÇÃO COMCOM PADRÕESPADRÕES

9 Dois tipos: comparação direta e procedimento titulométrico;

9 C ã di i d d d li

9 Comparação direta: compara uma propriedade do analito com padrões de forma que a propriedade que está sendo avaliada se iguale ou quase se iguale àquela do padrão;

ou quase se iguale àquela do padrão;

9 Titulações: considera a quantidade de reagente padronizado necessário para se obter a equivalência química é relacionada à necessário para se obter a equivalência química é relacionada à quantidade de analito presente.

(53)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

22.. CALIBRAÇÃOCALIBRAÇÃO COMCOM PADRÕESPADRÕES EXTERNOSEXTERNOS -- CURVACURVA ANALÍTICAANALÍTICA

Ç

9 Vários padrões que contêm concentrações exatamente conhecidas do analito são introduzidas no instrumento e suas respostas são do analito são introduzidas no instrumento e suas respostas são registradas (normalmente, corrigidas pelo valor do branco);

9 Os dados são colocados em um gráfico (curva analítica) com ag ( ) resposta do instrumento versus a concentração do analito;

9 A equação matemática que relaciona o sinal analítico com a concentração do analito é ajustada pela técnica do mínimos quadrados; 9 O sucesso do método da curva analítica reside na exatidão com que são conhecidas as concentrações dos padrões e quão próxima a matriz dos padrões está da matriz da amostra.

(54)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

CURVA

CURVA ANALÍTICAANALÍTICA

Ç

(55)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

Método

Método dosdos mínimosmínimos quadradosquadrados

Ç

9 Baseia-se na hipótese que existe uma relação linear entre a existe uma relação linear entre a resposta medida e a concentração do padrão, cujap j relação matemática é o modelo de regressão;

9 Assume que o desvio dos pontos individuais de uma linha reta provém de um erro na medida.

(56)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

Calibração

Calibração MultivariadaMultivariada

Ç

9 Relaciona múltiplas respostas instrumentais a um analito ou a uma mistura de analitos;

(57)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

33.. MÉTODOMÉTODO DEDE ADIÇÃOADIÇÃO DODO ANALITOANALITO (de(de padrão)padrão)

Ç

9 Útil na análise de amostras complexas nas quais a probabilidade de efeitos de matriz é alta;

efeitos de matriz é alta;

9 Um método de adição do analito pode ser implementado de diversas formas sendo a mais comum a adição de um ou mais diversas formas, sendo a mais comum a adição de um ou mais incrementos de uma solução padrão a alíquotas da amostra de mesmo volume (adição do analito por partição da amostra - spiking);( ç p p ç p g);

9 Se a quantidade de amostra é limitada, as adições devem ser feitas por sucessivas introduções de incrementos do padrão a um único volume medido da amostra (adição do analito sem partição da amostra).

(58)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

MÉTODO

MÉTODO DEDE ADIÇÃOADIÇÃO DODO ANALITOANALITO

Ç

Método da adição do analito por partição da amostra.

Método da adição do analito sem partição da amostra.

(59)

Método da Curva Analítica – A: curva construída com soluções padrão preparadas em água; B:

amostra com efeito de matriz positivo; C: amostra com efeito de matriz negativo; Q : sinal da

amostra com efeito de matriz positivo; C: amostra com efeito de matriz negativo; Q_x: sinal da

amostra com efeito de matriz positivo; Q_x’: sinal da amostra com efeito de matriz negativo; V.E:

valor esperado para a concentração do analito nas amostras; C_X: concentração encontrada para

amostra em ambiente com efeito de matriz positivo; C’

X: concentração encontrada para amostra X

(60)

Aplicação do MAA – Curva A: amostra sem efeito de matriz; Curva B: amostra com

(61)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

MÉTODO

MÉTODO DEDE ADIÇÃOADIÇÃO DODO ANALITOANALITO

Ç

9 Considerando que as amostras serão analisadas utilizando o MAA por partição da amostra, após a adição das soluções padrão, a concentração final deverá ter um da amostra, após a adição das soluções padrão, a concentração final deverá ter um valor que esteja dentro da faixa linear indicada pelo aparelho. Ou seja:

T A P SF

V

N

C

=

+

(1)

onde, C_SF é a concentração da solução final; N_P e N_A o número de mols das soluções padrão e da amostra respectivamente, e V_T o volume total da solução. Esta eq ação pode ser rescrita como:

Esta equação pode ser rescrita como:

A A P P SF

V

C

V

C

+

⋅

+

⋅

=

(2) A P

V

+

(62)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

Ç

Sendo, C_P e C_A as concentrações do padrão e da amostra, respectivamente; e V_P e

V_A os volumes da solução padrão e da amostra. Como,

V

_P

=

_A

=

então a Equação 2 resume-se a:

2

A P SF

C

=

+

(63)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

Ç

Desta forma, as concentrações das soluções padrão deverão ser escolhidas de forma que ao serem adicionadas às amostras, o aparelho leia um valor de concentração que esteja dentro da sua faixa de trabalho (C_SF):

MIN MIN

C C +

concentração que esteja dentro da sua faixa de trabalho (C_SF):

MAX MAX C C + 2 A P MIN SF C C C = + 2 A P MAX SF C C C = + MIN SF

C

C_SFMAX

Onde e são, respectivamente, os limites inferior e superior da faixa linear do aparelho. Então a faixa de soluções padrão a ser utilizada será dada por:

MIN A MIN SF MIN P

C

(64)

CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

44.. MÉTODOMÉTODO DODO PADRÃOPADRÃO INTERNOINTERNO

Ç

9 Uma concentração conhecida de uma espécie de referência (o padrão interno) é adicionada à amostra, às soluções padrão e ao branco;

9 A curva analítica é preparada usando nas ordenadas a relação do sinal do analito pelo sinal do padrão interno e nas abscissas as concentrações dasp p soluções padrão;

9 O padrão interno escolhido deve apresentar algumas características, tais como:p p g propriedades físicas, químicas e espectrais semelhantes ao analito, não deve apresentar interferências químicas e espectrais entre si e com os demais componentes da amostra, não deve estar presente na amostra e no branco, a sua concentração na amostra e nas soluções padrão deve ser da mesma ordem de grandeza e deve estar na faixa linear de concentração

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CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS

MÉTODO

MÉTODO DODO PADRÃOPADRÃO INTERNOINTERNO

Ç

9 O método apresenta as seguintes desvantagens:

- se a amostra tiver, já originalmente, um quantidade significativa do padrãose a amostra tiver, já originalmente, um quantidade significativa do padrão interno isto resultará em um erro sistemático;

- a escolha de um padrão interno livre de interferências dos componentes da amostra e que atenda a todas as condições é muito difícil na prática.

9 É freqüentemente usado na determinação de traços de elementos em metaisq ç ç por espectroscopia de emissão.