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<p>Análise Instrumental</p><p>Aula 1: Introdução</p><p>Professora da disciplina: Idacy Melo Franca</p><p>Camaçari/Ba - Ano: 2024</p><p>Química Analítica</p><p>A missão da química analítica é propor meios para caracterizar a composição de materiais visando à resolução de problemas científicos técnicos, econômicos e sociais.</p><p>O processo analítico começa com uma questão, um problema, de interesse particular ou público.</p><p>Cabe ao químico analítico ”traduzir” essa questão para uma pergunta científica. O químico analítico de definir o problema.</p><p>Isso é feito por meio do método analítico.</p><p>O QUE É QUÍMICA ANALÍTICA?</p><p>É a ciência de obter, processar e comunicar informações sobre a composição e a estrutura da matéria. Em outras palavras, é a ciência de determinar o que a matéria é.</p><p>MÉTODOS ANALÍTICOS CLÁSSICOS</p><p>Métodos de separação e determinação de analitos baseados em precipitação (solubilidade), extração, ponto de ebulição/fusão, reação seletiva com reagentes específicos, mudanças de cor...</p><p>QUÍMICA ANALÍTICA ANÁLISE QUALITATIVA</p><p>Identificação de espécies atômicas ou moleculares em uma amostra.</p><p>QUÍMICA ANALÍTICA ANÁLISE QUANTITATIVA</p><p>Determina a quantidade de um analito (espécie) em uma porção da amostra (material)</p><p>EXEMPLO: Análise de pesticidas em alimentos</p><p>Análise Qualitativa: presente ou não presente</p><p>Análise Quantitativa: quanto de pesticida tem na porção de material analisado</p><p>Análise Química Clássica</p><p>Nos primeiros anos da química, as análises eram feitas após a separação dos componentes de interesse (analitos) de uma amostra por meio da precipitação, destilação ou extração. O componente isolado era então tratado com reagentes, gerando um produto de reação que poderia ser identificado qualitativamente ou quantitativamente.</p><p>ANÁLISE QUÍMICA</p><p>Análise Instrumental século XX:</p><p>As propriedades físicas dos analitos, como condutividade, potencial de eletrodo, absorção ou emissão de luz, razão massa/carga e fluorescência, começaram a ser utilizadas em análises quantitativas. Técnicas mais eficientes de separação e análises substituíram as técnicas clássicas.</p><p>QUÍMICA ANALÍTICA</p><p>Clássicos</p><p>Instrumentais</p><p>QUÍMICA ANALÍTICA</p><p>Clássicos</p><p>Instrumentais</p><p>Baseados em medida de massa e volume</p><p>Gravimetria</p><p>Volumetria</p><p>Baseados em propriedades físicas/químicas</p><p>Propriedades elétricas</p><p> Eletroanalítico</p><p>Propriedades ópticas </p><p>Espectrométrico</p><p>Propriedades mistas </p><p>Cromatográfico</p><p>A ANÁLISE INSTRUMENTAL</p><p>Apresentam a vantagem de utilizar pouca amostra e pouca quantidade de reagentes, permitindo mais repetições.</p><p>Cada instrumento tem uma aplicação relacionada ao tipo de amostra e ao tipo de resultado que se quer obter.</p><p>Cada instrumento apresenta vantagens e desvantagens.</p><p>São análises realizadas em instrumentos por analistas que conhecem as características e funcionamento desses instrumentos.</p><p>Cromatógrafo líquido LC/MS</p><p>Espectrofotômetro portátil</p><p>APLICAÇÕES DA ANÁLISE INSTRUMENTAL</p><p>Controle de qualidade de produtos: medicamentos, alimentos, combustíveis...</p><p>Análises ambientais: controle de poluentes</p><p>Análises forenses: identificação e quantificação de substâncias</p><p>Desenvolvimento de novos produtos</p><p>TIPOS DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS</p><p>ESPECTROSCÓPICOS: baseados em propriedades óticas</p><p>ELETROANALÍTICOS: baseados em propriedades elétricas</p><p>CROMATOGRÁFICOS: empregados na separação de compostos</p><p>SELEÇÃO DO MÉTODO</p><p>Para selecionar um método analítico é necessário que se defina a natureza do problema analítico, levando-se em conta os seguintes aspectos:</p><p>O analito de interesse e suas características físico-químicas;</p><p>A matriz analítica ao qual o analito encontra-se sorvido (água, ar, solo, sedimento, fluído biológico, planta, resíduos industriais, etc.) e seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso);</p><p>Necessidade de obtenção do resultado a curto, médio ou a longo período de tempo;</p><p>Existência de método analítico desenvolvido e/ou valido que atenda aos Limites de Detecção ou de Quantificação exigidos por lei para o analito;</p><p>Possíveis interferências causadas pelos componentes da amostra;</p><p>Custo por análise.</p><p>SELEÇÃO DO MÉTODO</p><p>NEM SEMPRE O EQUIPAMENTO MAIS SOFISTICADO É O QUE FORNECE RESULTADO MAIS EXATO!</p><p>CARACTERÍSTICAS DO MÉTODO</p><p>A confiabilidade dos resultados vai depender da resposta do instrumento à análise que se quer realizar. Essa resposta depende de vários fatores como:</p><p>Especificidade/seletividade: capacidade do método em detectar o analito de interesse na presença de outros componentes da matriz ou impurezas.</p><p>Sensibilidade: é a capacidade do método em distinguir, com determinado nível de confiança, duas concentrações próximas. Em métodos sensíveis, uma pequena diferença na concentração do analito causa grande variação no valor do sinal analítico medido.</p><p>Exatidão: é definida como a concordância entre o valor real do analito na amostra e o estimado pelo processo analítico. Os métodos principais, propostos para o estudo da exatidão, são baseados no uso de material de referência certificado (MRC), na comparação do método proposto com um método de referência, ou em estudos colaborativos.</p><p>Robustez: é a medida da sua capacidade de permanecer inalterado sob pequenas variações nos parâmetros de método. Os testes de robustez, em geral, servem para indicar os fatores que podem influenciar, significantemente, a resposta do método estudado.</p><p>CARACTERÍSTICAS DO MÉTODO</p><p>Precisão: é o parâmetro que avalia a proximidade entre várias medidas efetuadas na mesma amostra. Pode ser considerada no nível de repetitividade, de precisão intermediária e de reprodutividade. A repetitividade expressa a precisão nas mesmas condições de operação (equipamento, analista, reagentes, dia e mesmas condições ambientais) em pequeno espaço de tempo. A precisão intermediária expressa as variações no mesmo laboratório que envolvem diferentes dias, diferentes analistas e diferentes equipamentos, entre outros. A reprodutividade expressa a precisão entre laboratórios, mediante estudos colaborativos usualmente aplicados para padronização de metodologias.</p><p>CARACTERÍSTICAS DO MÉTODO</p><p>Limite de detecção: a menor concentração do analito que pode ser detectada, mas não necessariamente quantificada, sob condições experimentais estabelecidas.</p><p>Limite de quantificação: é definido como a menor concentração do analito, que pode ser quantificada na amostra, com exatidão e precisão aceitáveis, sob as condições experimentais adotadas.</p><p>CARACTERÍSTICAS DO MÉTODO</p><p>Conceitos importantes</p><p>Procedimento: “... é um conjunto de instruções escritas detalhando como aplicar um método a uma amostra específica, incluindo informações sobre amostragem adequada, manuseio de interferentes e validação de resultados…”</p><p>Protocolo: “É um conjunto de orientações escritas detalhando os</p><p>procedimentos que devem ser seguidos para que a agência</p><p>especificando os protocolos aceite o resultado das análises”</p><p>O processo analítico</p><p>Definir o problema</p><p>Obter uma amostra representativa</p><p>Preparar a amostra</p><p>Fazer a medição</p><p>Calcular o resultado</p><p>1. Definir o problema</p><p>Qual a informação necessária?</p><p>O que se deseja saber sobre a amostra?</p><p>Escolha do método analítico:</p><p>Habilidades/treinamento do analista</p><p>Técnicas e instrumentos a serem usados</p><p>Sensibilidade e precisão requeridos</p><p>Custo e orçamento disponível</p><p>Tempo disponível para a análise e urgência para a obtenção dos resultados</p><p>Tipo de amostra</p><p>Fonte: Flávio Leite, Validação em Análise Química, Ed. Átomo, 5ª ed., 2008.</p><p>2. Obter uma amostra representativa</p><p>Amostragem</p><p>Amostra bruta  Amostra de laboratório  Amostra analítica</p><p>Combinação de amostras</p><p>“Statistics of sampling”</p><p>Redução de tamanho para amostra de laboratório</p><p>Quarteamente, trituração</p><p>Fluidos biológicos/particularidades de cada amostra</p><p>Tipo de amostra: sangue, urina, tecidos, outros</p><p>Jejum</p><p>Frações separadas: sangue total, plasma, soro, papa de hemácias</p><p>Anticoagulantes, aditivos para coagulação</p><p>2. Obter uma amostra representativa</p><p>Decomposição/estabilidade</p><p>Temperatura, tempo, conservantes, pH</p><p>Adsorção nas paredes do frasco (traços)</p><p>Exemplo: sangue</p><p>3. Preparar a amostra</p><p>Quantidade de amostra analisada (massa,</p><p>volume):</p><p>Exemplos: 2 g de leite em pó, 80 µL de plasma</p><p>Replicatas</p><p>Amostras orgânicas e inorgânicas</p><p>Trituração</p><p>Dissolução</p><p>Abertura</p><p>Digestão</p><p>Extração</p><p>Brancos (especialmente para traços e ultra-traços)</p><p>4. Fazer a medição</p><p>Escolha da técnica e método</p><p>Clássicas</p><p>Mais baratas;</p><p>Instrumentais</p><p>Mais sensíveis;</p><p>Mais rápidas</p><p>Maior diversidade de aplicações</p><p>5. Calcular o resultado</p><p>Absolutas  Não necessitam de calibração. Ex.: gravimetria de precipitação</p><p>Relativa Necessitam de calibração. Ex.: Espectroscopia UV-Vis</p><p>Precisão (replicatas)</p><p>Validação de um método</p><p>Tipos de erro</p><p>Grosseiros</p><p>Determinados/sistemáticos  operador, reagente, equipamento, método</p><p>Indeterminados/aleatórios  distribuição gaussiana em torno da média</p><p>Algarismos significativos e operações (propagações de erros)</p><p>Standard reference materials (SRM)/MRC ou padrão de referência</p><p>Cartas de controle de qualidade</p><p>Validação de um método</p><p>Testes de significância: teste F, teste t, etc.</p><p>Rejeição de resultados: teste Q, teste de Grubbs</p><p>Parâmetros importantes:</p><p>Seletividade</p><p>Limites de detecção e quantificação</p><p>Linearidade (calibração)</p><p>Precisão (CV)/intervalo de confiança</p><p>Exatidão</p><p>Robustez</p><p>Parâmetros de aceitabilidade</p><p>Fonte: Flávio Leite, Validação em Análise Química, Ed. Átomo, 5ª ed., 2008.</p><p>Gráficos / cartas de controle</p><p>Rodrigues, Mônica de Cássia. Aplicação de Cartas de Controle nas Análises de Rotina do Laboratório de Qualidade do Leite da Embrapa Gado de Leite. Diss. Mestrado. UFJF. 2015.</p><p>http://bdtd.ibict.br/vufind/Record/UFJF_94164a972a45701c36316674fc74a6d7</p><p>https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/1447 -> texto completo</p><p>Rodrigues, Mônica de Cássia. Aplicação de Cartas de Controle nas Análises de Rotina do Laboratório de Qualidade do Leite da Embrapa Gado de Leite. Diss. Mestrado. UFJF. 2015.</p><p>http://bdtd.ibict.br/vufind/Record/UFJF_94164a972a45701c36316674fc74a6d7</p><p>https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/1447 -> texto completo</p><p>Exemplos de limite de controle:</p><p>Processo sob controle</p><p>Processo fora do controle</p><p>Processo com periodicidade</p><p>Processo com estratificação</p><p>Processo com tendência decrescente</p><p>Processo com tendência crescente</p><p>Curva de calibração</p><p>Modelo matemático que estabelece uma relação entre a resposta instrumental e a concentração do analito;</p><p>Métodos de padronização: melhor exatidão possível, além de um elevado nível de precisão;</p><p>Padronização externa</p><p>Padronização interna</p><p>Padronização por adição de padrão</p><p>Precisão e exatidão</p><p>Principais critérios utilizados para julgar a qualidade de um método analítico</p><p>Limites de detecção</p><p>Método visual</p><p>Utilizado para determinar o limite de detecção utilizando a matriz com adição de</p><p>concentrações conhecidas da substância de interesse, de tal modo que se possa</p><p>distinguir	entre	ruído	e	sinal	analítico	pela	visualização	da	menor	concentração</p><p>visível	(detectável).	Este	procedimento	também	pode	ser	feito	através	do</p><p>instrumento utilizando parâmetros de detecção no método de integração.</p><p>Método da relação sinal-ruído</p><p>Este método pode ser aplicado somente em procedimentos analíticos que mostram o ruído da linha de base. Para determinar a relação sinal-ruído, é feita a comparação entre a medição de amostras em baixas concentrações conhecidas do composto de interesse na matriz e um branco (matriz isenta do composto de interesse) destas amostras. Assim, é estabelecida uma concentração mínima na qual a substância pode ser facilmente detectada. A relação sinal-ruído pode ser de 3:1 ou 2:1, proporções geralmente aceitas como estimativas do limite de detecção.</p><p>Limites de detecção</p><p>Método baseado em parâmetros da curva analítica</p><p>O limite de detecção (LD) pode ser expresso como:</p><p>𝑳𝑫 = 𝟑, 𝟑	∗	𝒔/𝑺</p><p>Onde s é a estimativa do desvio padrão da amostra, que pode ser a estimativa</p><p>do desvio padrão do branco, da equação da linha de regressão ou do</p><p>coeficiente linear da equação e S é o coeficiente angular (“slope”) ou da curva</p><p>analítica.</p><p>Ribani et al., Química Nova, 2004.</p><p>https://enfsi.eu/wp-content/uploads/2017/06/Guidance-QCC-VAL-002.pdf</p><p>Limites de quantificação</p><p>O LQ pode ser calculado de maneira semelhante ao LD, utilizando a relação 10:1.</p><p>Método visual</p><p>Relação sinal-ruído</p><p>Métodos baseados em parâmetros da curva analítica</p><p>𝑳𝑸 = 𝟏𝟎 ∗	𝒔/𝑺</p><p>Curva de calibração</p><p>Atividade</p><p>Quais as diferenças entre a Química Analítica Clássica e a Química Analítica Instrumental? Cite técnicas pertencentes a cada uma delas, assim como suas vantagens e desvantagens.</p><p>Quais as principais etapas de uma análise química?</p><p>O que são técnicas analíticas absolutas e relativas? Dê exemplos;</p><p>Para que serve a validação de um método analítico? Quais são alguns dos parâmetros importantes nesta etapa e o que significam?</p><p>Para que serve e como se compõe uma carta de controle?</p><p>Como calcular o limite de detecção e o limite de quantificação de um método analítico?</p><p>Ao construir uma curva de calibração: quando deve ser utilizada a padronização interna? E a padronização por adição de padrão?</p><p>Técnicas Espectroscópicas</p><p>image1.jpg</p><p>image2.jpg</p><p>image3.jpg</p><p>image4.jpg</p><p>image5.jpg</p><p>image6.jpg</p><p>image7.jpg</p><p>image8.png</p><p>image9.jpg</p><p>image10.png</p><p>image11.png</p><p>image12.png</p><p>image13.jpg</p><p>image14.jpg</p>