Questionarios_primeiro_Ciclo_1sem2022_1_2a feira_T_a

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Instituto de Química
 (
LABORATÓRIO DE ANÁLISE
 
INSTRUMENTAL
Questionários
)
1º. Semestre/2022
Questionários
Laboratório de Análise Instrumental
1º semestre de 2022
Prof. Carlos Martín Infante Córdova
Experimentos do Primeiro Ciclo
	Experimentos
	I
	Cromatografia gasosa
	II
	Espectroscopia de Absorção Molecular/Fotometria com LED (Instrumentação Analítica)
	III
	Espectroscopia de Fluorescência Molecular
	IV
	Fotometria de Emissão Atômica (Chama)
	V
	Espectroscopia de Absorção Atômica
 (
Laboratório
 
de
 
Análise
 
Instrumental
 
(119288)
)
 (
UnB-IQ
) (
1
)
 (
EXPERIMENTO
 
№
 
1:
 
CROMATOGRAFIA
 
A
 
LÍQUIDO
 
DE
 
ALTA
 
EFICIENCIA
 
(HPLC)
)
Data de realização do experimento:	NOTA: 	
Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula: 	
Questionário
1. Identifique o pico da cafeína na amostra por comparação com padrão externo, e ácido acetilsalicílico pela técnica de spiking(adição). O outro composto si estiver presente deve ser identificado por descarte. Compare as duas técnicas.
2. (
e
 
ref
)Qual é a influência do pH na retenção de compostos neutros, ácidos e básicos? Cit erencias validas, livros, e artigos científicos.
3. Qual na análise do medicamento? apresente um esquema desse tipo de detecrteolartopriaorsa_suegmuncdroomatógrafo liquido de alta eficiência. Cite referencias validas, livros, e artigos científicos._ciclo_LQAEx_2022_1
4. No cromatograma da solução MX, calcule os parâmetros cromatográficos: resolução (Rs), k, α)
5. No cromatograma da solução MX, calcule: número de pratos teóricos (N), altura de prato teórico (H), e assimetria dos picos.
6. Determine as áreas e alturas dos picos.
7. Construa a curva analítica de calibração externa (área vs concentração), para cada analito, e determine a concentração dos analitos na amostra (mg L-1)
8. Calcule a massa e a percentagem em massa de cada analito no comprimido do medicamento analisado empregando a curva analítica de calibração externa.
9. Considerando o rotulo do medicamento a informação sobre a quantidade dos analitos (insumos farmacêuticos) é correta?, faça um teste t para confirmar suas afirmações.
10. Discuta sobre possíveis estratégias para melhorar a separação cromatográfica das substâncias.
 (
EXPERIMENTO
 
№
 
2:
 
ESPECTROSCOPIA
 
DE
 
ABSORÇÃO
 
MOLECULAR
 
/FOTOMETRIA
 
COM
 
LED
)
Data de realização do experimento:	NOTA: 	
Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula: 	
Perguntas pós-laboratório, Resultados e Cálculos: você deve completar as informações solicitadas com os valores experimentais
1) Considerando o espectrofotômetro comercial, faça um esquema da instrumentação usada nas medidas, indicando os componentes do sistema óptico. Comentar sobre a relação existente entre absorbância, transmitância e concentração. Quais as condições que fazem com que esta relação seja distorcida? Comente sobre a construção do fotômetro com o LED e o foto-resistor
2) Apresentar, no relatório, o espectro do composto analisado, indicando o máximo de absorção (solicitar o arquivo contendo os dados espectrais ao professor) e comentar sobre a origem das estruturas que aparecem no espectro de absorção do composto formado, entre 200 e 300 nm, e entre 300 e 800 nm. Apresentar a estrutura do composto formado responsável pelo máximo de absorção observado e buscar na literatura o valor da absortividade molar desse composto em solução aquosa.
3) Considerando as reações químicas utilizadas para a determinação de Fe por espectrofotometria empregando fenantrolina, responda:
· Qual o papel da hidroxilamina nesse experimento?
· Qual a função da 1,2 Fenantrolina nesse experimento?
· Qual o papel da tampão no experimento?
4) Apresentar numa tabela os dados de concentração de padrão e as respectivas absorbâncias, construir gráficos de absorbância versus concentração, em “mg L-1” e em “mol L-1”, com as equações das curvas e seus coeficientes de correlação. Estimar a partir do coeficiente angular da reta a absortividade molar do complexo (complexo).
	Soluções Padrão [Fe] mol L-1
	Soluções Padrão [Fe] mgL-1
	Absorbância
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
5) Com os dados do espectrofotômetro calcule a concentração de Ferro no medicamento como sulfato ferroso heptahidratado (mg/mL), acompanhado do respetivo desvio padrão, Coeficiente de variação e Intervalo de confiança (nível de 95%). Incluir, a memória do cálculo utilizado para obtenção dos resultados
6) Comparar os resultados obtidos com os valores especificados na bula através de um teste-t (95%de confiança) para comparação de médias com um valor de referência. Discutir a concordância ou a discordância dos valores. Calcule o erro absoluto e erro relativo. Discuta a precisão das medidas. Comente sobre seus valores, Identifique as principais possíveis fontes de erro no experimento realizado e discuta seus resultados.
7) Apresente uma tabela com as medidas do fotômetro de LED, contendo os valores de resistências para o branco, padrões e amostra e Calcule a transmitância e a absorbância para as medidas realizadas no fotômetro (Discuta com o professor como realizar estes cálculos), apresente estes valores em uma tabela.
	Soluções Padrão [Fe] mgL-1
	Resistência
	Intensidade
	Transmitância
	Absorbância
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
8) Com os dados do fotômetro de LED, calcule a concentração de Ferro no medicamento como sulfato ferroso heptahidratado (mg/mL), acompanhado do respetivo desvio padrão, Coeficiente de variação e Intervalo de confiança (nível de 95%). Incluir, a memória do cálculo utilizado para obtenção dos resultados. Incluir, a memória do cálculo utilizado para obtenção dos resultados
9) Para o espectrofotômetro comparar os resultados obtidos com os valores especificados na bula através de um teste-t (95%de confiança) para comparação de médias com um valor de referência. Discutir a concordância ou a discordância dos valores. Calcule o erro absoluto e erro relativo. Discuta a precisão das medidas. Comente sobre seus valores, Identifique as principais possíveis fontes de erro no experimento realizado e discuta seus resultados.
10) Compare e discuta os resultados obtidos com o fotômetro e com o espectrofotômetro, faça um teste-t (95%de confiança), comparando os resultados da concentração de ferro determinada nos dois equipamentos. Decida sobre a equivalência ou não desses resultados e justifique eventuais discordâncias.
Observação: Não esqueça de incluir a memória do cálculo utilizado para obtenção de todos os resultados.
 (
EXPERIMENTO
 
№
 
3:
 
ESPECTROSCOPIA
 
DE
 
FLUORESCÊNCIA
 
MOLECULAR
)
Data de realização do experimento:	NOTA: 	
Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula: 	
Perguntas pós-laboratório, Resultados e Cálculos: você deve completar as informações solicitadas com os valores experimentais
1) Fazer um esquema da instrumentação utilizada, indicando os componentes ópticos. Cite referencias validas, livros, e artigos científicos.
2) Discorrer sobre o princípio de luminescência. O que torna um composto suscetível à determinação por espectroscopia de fluorescência molecular? Considere a quinina na sua explicação.
3) Explique o raciocínio utilizado (apresentando resultados) para decidir qual das três condições (testadas na parte 1), é a melhor para o desenvolvimento do método.
4) Explique o efeito do NaI e do H2SO4 na intensidade de fluorescência da quinina.
5) Identifique os espalhamentos Rayleigh e seu harmônico nos gráficos de curvas de nível e explique sua origem.
6) Faça uma tabela com os dados de concentração dos padrões e intensidades de fluorescência (IF) corrigidas [IF(amostra)-IF(branco)]. Construir a curva analítica (IF corrigida versus concentração) e incluir o coeficiente de correlação (R2) e a equação da curva analítica.
7) Determinar a concentração de quinino em cada replicata da amostra, o valor médio acompanhado do desvio padrão e o intervalo de confiança com 95% de confiança. Incluir a memória do cálculo utilizado para obtenção de todos os resultados.
8) Apresentaros resultados de sensibilidade e precisão relativa (coeficiente de variação).
9) Calcule o limite de detecção do método, considere o desvio padrão do branco como desvio padrão dos padrões e a curva analítica.
10) Comparar os valores obtidos com os dados da embalagem (caso tenha) através de um teste-t para comparação de resultados médios com um valor de referência e decidir se os resultados são concordantes com 95 % de confiança. Caso não tenha dados na embalagem, empregar o valor da legislação.
 (
EXPERIMENTO
 
№
 
4:
 
FOTOMETRIA
 
DE
 
EMISSÃO ATÔMICA
 
(CHAMA)
)
Data de realização do experimento:	NOTA: 	
Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula: 	
Perguntas pós-laboratório, Resultados e Cálculos: você deve completar as informações solicitadas com os valores experimentais
1) Apresentar um esquema da instrumentação usada nas medidas, indicando os diversos componentes.
2) Comentar sobre o papel da chama na fotometria de emissão atômica.
3) Com os resultados obtidos para a curva de calibração complete a tabela:
	[Na+] (mg L-1)
	Intensidade para [Na+]
	[K+] (mg L-1)
	Intensidade para [K+]
	0
	
	0
	
	5
	
	0,3
	
	10
	
	0,6
	
	20
	
	1,2
	
	25
	
	1,5
	
	30
	
	1,8
	
	35
	
	2,1
	
4) Construir as curvas analíticas para Na+ e K+, utilizando as intensidades dos sinais obtidas experimentalmente na ordenada e as concentrações dos padrões na abscissa. Discutir se as curvas analíticas devem ser construídas com todos os padrões ou se é necessário excluir o resultado de alguma medida no fim ou no início da curva. No caso da exclusão de algum dado, apresentar uma justificativa.
5) Apresentar coeficientes de determinação (R2) e equações das curvas analíticas (estimadas apenas com os padrões que apresentarem resultados dentro da faixa linear) para cada um dos analitos (Na+ e K+).
6) Indicar a sensibilidade do método para Na+ e K+. Estimar o limite de detecção segundo a IUPAC.
7) Discutir, no relatório, o melhor fator de diluição para o preparo das amostras.
8) Apresentar na tabela: concentrações calculadas de sódio e potássio em cada replicata da amostra de bebida isotônica, o valor médio acompanhado de seu intervalo de confiança de 95%, desvio padrão, e coeficiente de variação (CV). Incluir, a memória do cálculo utilizado para obtenção dos resultados.
	[Na+] (mg L-1)
	[K+] (mg L-1)
	Primeira replicata Segunda replicata
Terceira replicata
	
	
	
	
	
	
	
	
	Média
Desvio padrão Coeficiente de variação
Intervalo de confiança (nível de 95%)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
9) Comparar os resultados obtidos com os valores constantes nas embalagens através de um teste- t(95%de confiança) para comparação de médias com um valor de referência. Discutir a concordância ou a discordância dos valores.
10) Calcule o erro absoluto e erro relativo. Discuta a precisão das medidas. Comente sobre seus valores, Identifique as principais possíveis fontes de erro no experimento realizado e discuta seus resultados.
 (
EXPERIMENTO
 
№
 
5:
 
ESPECTROSCOPIA
 
DE
 
ABSORÇÃO
 
ATÔMICA
)
Data de realização do experimento:	NOTA: 	
Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula:	 Nome:	Matrícula: 	
1) Apresentar um esquema da instrumentação usada nas medidas e descrever as funções dos principais componentes do instrumento como:
· Lâmpada de catodo oco
· Nebulizador
· Chama
· Monocromador
· Fotomultiplicadora
2) Indique as condições experimentais nas quais foi realizado o experimento:
· Largura da fenda utilizada =
· Comprimento de onda analítico =
· Vazão de ar utilizada =
· Vazão de acetileno utilizada =
· Corrente utilizada na lâmpada =
3) Descreva as etapas do processo de atomização.
4) Completar a tabela com os dados obtidos no experimento:
	Padrões
	Absorbância (médias)
	Desvio padrão
	[Cu2+] (mg/L)
	1
	
	
	0
	2
	
	
	0,5
	3
	
	
	1,0
	4
	
	
	2,0
	5
	
	
	3,0
	6
	
	
	4,0
	Amostras
	Absorbância (valores individuais)
	Desvio padrão
	[Cu2+] (mg/L)
	7
	
	8
	
	9
	
	10
	
	11
	
	12
	
5) Construir a curva analítica (absorbância versus concentração) e incluir o coeficiente de correlação (R2) e a equação da curva analítica.
6) Calcular concentração de cobre para cada solução de amostra de cachaça, o valor médio acompanhado do desvio padrão e do intervalo de confiança para 95 % de confiança. Incluir, a memória do cálculo utilizado para obtenção de todos os resultados.
7) Apresente uma tabela com os resultados de sensibilidade, precisão medida pelas triplicatas das amostras, precisão relativa (coeficiente de variação) e o limite de detecção do método pela definição da ISO (norma nº ISO 11843-2 de 1996).
8) Compare o valor determinado de cobre com o teor permitido pela legislação brasileira para as duas amostras.
9) Calcule o erro absoluto e erro relativo.
10) Discuta a precisão das medidas. Comente sobre seus valores, Identifique as principais possíveis fontes de erro no experimento realizado e discuta seus resultados.
 (
Laboratório
 
de
 
Análise
 
Instrumental
 
(119288)
)
 (
UnB-IQ
) (
7
)
 (
MATERIAL
 
DE
 
SUPORTE
 
PARA
 
ANÁLISE
 
DE
 
DADOS
)
Incerteza da medida em métodos clássicos
Em métodos clássicos a incerteza pode ser obtida por cálculos de propagação de erro e pelo desvio padrão de resultados obtidos por meio de replicatas autênticas. No caso de m
sy x 
Onde: yi e
(4)
 (

n
(
 
y
 

 
y
ˆ
 
)
2
i
i
 
 
i

1
n
 

 
2
)yˆi são os valores instrumentais
replicatas, obtêm-se sxo por:
 (

m
(
x
 

 
x
)
2
i
 
 
i

1
m
 

 
1
)(1)
medidos e estimados pela curva analítica,
respectivamente.
Intervalo de confiança para a concentração
sxo 
Onde: x é a média das concentrações e xi é o valor individual de cada replicata.
Incerteza para uma estimativa da concentração utilizando uma curva analítica
de uma espécie de interesse
Dado que a concentração final e a incerteza de uma amostra são dadas por xF (valor experimental) e sF, respectivamente, que consideram todas as etapas de diluição e seus erros. O intervalo de confiança é calculado como:
a) para métodos utilizando curva analítica:
Métodos de regressão utilizam uma curva
x F  t 95 ,  s F
(5)
analítica para estimar a concentração da
b) 
para métodos utilizando métodos clássicos:
espécie de interesse. Nestes casos, obtêm-se
sxo por:
xF  t
sF
 (
m
) (

)95,
(6)
sxo 
sy x
 (
m
n
1
 

 
1
 

(
 
y
 

 
y
)
2
 
0
b
(
x
 

 
x
)
n
2

2
i
i
 

1
)b
(2)
onde, t95,ν é o valor tabelado da distribuição t-Student com 95 % de confiança e ν graus de liberdade.
Coeficiente de variação
Onde: b é o coeficiente angular, n é o número de padrões utilizados na construção da curva,
Expressa	o	desvio	padrão	relativo percentual de um resultado, estimado como:
m o número de replicatas (amostras),
y0 é a
CV  sF 100
(7)
média do valor da medida instrumental para a amostra, y é a média das medidas
instrumentais para os padrões da curva analítica, x é a média das concentrações dos padrões e xi a concentração do padrão i. O valor de t95,ν é tabelado da distribuição t-Student com ν graus de liberdade.
Para uma curva de adição de padrão o valor de m é igual a 1 e o valor de yo é igual a zero, pois não existe medida instrumental para a amostra. Assim, a incerteza é calculada como:
x
onde x é a média dos das concentrações estimadas em cada replicada da amostra e sxo o desvio padrão das replicatas.
Precisão em nível de repetitividade
A precisão expressa o grau de concordância entre os resultados uma série de medidas feitas para uma mesma amostra homogênea em condições determinadas. A repetitividade é a precisão do método em um curto intervalo de tempo. Pode ser determinada a partir de um mínimo de seis
 (
s
y
 
x
)sxo 
b
(3)
determinações consecutivas de uma amostra ou por meio de nove valores individuais (três
 (
1
 

n
y
 
2
b
(
x
 

 
x
)
n
2

2
i
i

1
)Para as equações (2) e (3), sy/x é o desvio- padrão dos resíduos da curva analítica:
valores de concentração e três replicatas) que cobrem a faixa útil do modelo de calibração.
 (
Laboratório
 
de
 
Análise
 
Instrumental
 
(119288)
)
 (
UnB-IQ
) (
10)
 (

n
(
x
 

 
x
)
2
i
 
 
i

1
n
 

1
)repetitividade 
(8)
onde, t95,νé o valor tabelado da distribuição t-
Student com ν graus de liberdade. Na prática as estimativas obtidas pela equação 9 ou 10 são geralmente otimistas em decorrência da
Onde: n é o número de replicatas, x é a média
estimativa de sbranco não considerar todas as
dos valores estimados da concentração e
valor de cada replicata.
xi o
fontes de erro.
Limite de detecção (concentração mínima
Limite	de	detecção	(LOD)	segundo	a IUPAC
De acordo com a definição adotada pela International Union of Pure and Applied
detectável) segundo a norma ISO 11843-2
A	aplicação	do	cálculo	LOD	pode	ser expresso como:
 (
1
 

 
1
 

m
n
y
 
2
b
(
x
 

 
x
)
n
2

2
i
i

1
)sy x
Chemistry (IUPAC) [1], o LOD (do inglês, limit of detection) é a menor quantidade da espécie de interesse (concentração) que pode
LOD  a  2t95,
b
(11)
ser detectada, mas não necessariamente quantificada, sob condições experimentais estabelecidas. Desta maneira, o LOD deve levar em conta as probabilidades de ocorrência de erros falso positivo e falso negativo, usualmente nos níveis de 95% (0,05) de confiança. Para modelos de calibração em modo geral, a maneira mais simples de estimar o LOD é a partir da sensibilidade do método e da flutuação do ruído instrumental (sruído), que é estimada pelo desvio padrão do branco (sbranco):
onde, sy/x é o desvio-padrão dos resíduos da curva analítica de coeficiente angular b, n é o número de padrões utilizados na construção da curva, m o número de replicatas, y é a média das medidas instrumentais para os padrões, x é a média das concentrações dos padrões e xi a concentração do padrão i, t95,ν é o valor tabelado da distribuição t-Student com ν graus de liberdade. Uma vez que na
estimativa adotada pela ISO todas as fontes de erro são consideradas, obtêm-se um LOD é muito mais realista que a adotada pela
LOD  a  3,3 s(branco)
(9)
IUPAC.
b	b	Teste de hipóteses
onde a constante 3,3 corresponde ao nível de confiança de 95% para ambos os erros falso positivo e falso negativo, b é a sensibilidade do método (estimada pelo coeficiente angular da curva analítica) e a é o valor do intercepto
Testes estatísticos podem fornecer subsídios para aceitação ou rejeição hipóteses. No caso da comparação de resultados experimentais com um valor de referência, pode-se utilizar o teste-t de Student:
da equação da reta. Contudo, para que a utilização da equação 9 leve à uma estimativa
tcal
 (x  xR ) n
s
(12)
realista do LOD, é necessário que diversas condições sejam satisfeitas, como: a distribuição dos erros da concentração da espécie de interesse no nível de concentração igual a zero e no nível do LOD sigam uma distribuição normal, tenham uma mesma dispersão e que o desvio padrão populacional dessa distribuição seja igual a sbranco[1]. Além disso, a constante 3,3 apenas pode ser aplicada se o numero de graus de liberdade de sbranco for ao menos 20. Caso isso não seja satisfeito deve-se utilizar:
xo
Onde tcal, em módulo, é obtido com a concentração ou valor médio determinado experimentalmente ( x ), a concentração ou valor de referência (xR), a incerteza para a estimativa da concentração ou do valor calculado experimentalmente (sxo) e o número de replicatas utilizadas (n). O valor de tcalc é comparado com valores tabelados de t (ttab) para diferentes níveis de confiança e graus de liberdade:
LOD  a  2t
b
95,
s(branco)
b
(10)
Distribuição t de Student bilateral.
	Graus de
liberdade
	90%
	95%
	99%
	99,9%
	1
	6,314
	12,71
	63,66
	636,6
	2
	2,920
	4,303
	9,925
	31,60
	3
	2,353
	3,182
	5,841
	12,92
	4
	2,132
	2,776
	4,604
	8,610
	5
	2,015
	2,571
	4,032
	6,869
	6
	1,943
	2,447
	3,707
	5,959
	7
	1,895
	2,365
	3,499
	5,408
	8
	1,860
	2,306
	3,355
	5,041
	9
	1,833
	2,262
	3,250
	4,781
	10
	1,812
	2,228
	3,169
	4,587
Duas hipóteses são formuladas: a hipótese nula (H0) afirma que há uma igualdade entre os valores de t testados, enquanto que H1 nega a hipótese nula. Assim, se tcal for maior que o valor de ttab, a hipótese nula é rejeitada e os valores testados são diferentes entre si.
Quando tcal for menor que ttab, os valores testados não diferem entre si para um determinado intervalo de confiança.
Sensibilidade
Representa a habilidade em discriminar pequenas diferenças na concentração do analito à partir da de variação intensidade do sinal analítico medido. Por este motivo, é comumente expressa pela inclinação da curva analítica (b).
Referências
[1] L. A. Currie; Nomenclature in evaluation of analytical methods including detection and quantification capabilities. Pure & Appl. Chem. 1995, 67, 1699.
[2] ISO 11843-2; Capability of detection; International Standards Organization: Geneva, Switzerland; 2000.
Pipetagem: Empregando uma pipeta “automática” ou micropipeta (Fig.1), podemos transferir volumes entre 1 e 10000 µ L (1 µ L = 10-6 L).
A	B	C	D	E
Figura 1. Micropipeta. Forma correta de utilização em 5 estágios. O líquido fica contido em uma ponteira plástica descartável que deve ser encaixada firmemente na extremidade da pipeta.
Reagente ou Padrão ou Amostra
Procedimento para utilizar a micropipeta:
A) Ajuste o volume desejado com o seletor no topo da pipeta.
B) Aperte o êmbolo até a primeira trava, que corresponde ao volume que foi selecionado.
C) Mantenha a pipeta na posição vertical e mergulhe-a na solução do reagente/padrão/amostra, numa profundidade de aproximadamente 3-5 mm, e lentamente solte o êmbolo para aspirar o líquido. Retire o conjunto pipeta/ponteira do líquido, deslizando a ponteira ao longo da parede do recipiente para remover o líquido da parte externa da ponteira.
D) Para transferir o líquido existente dentro da micropipeta encoste a ponteira na parede do frasco receptor e suavemente aperte o êmbolo até a primeira trava.
E) Após esperar alguns segundos para permitir que o líquido escorra das paredes internas da ponteira, apertamos o êmbolo para além da trava, de modo a transferir o líquido residual da ponteira.