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I.2 – INTRODUÇÃO À QUÍMICA ANALÍTICA I.2.1 – Análise, determinação e medida Análise: Uma análise é um processo que fornece informações químicas ou físicas sobre os constituintes de uma amostra ou sobre a própria amostra. Ex: Análise de glicose em uma amostra de sangue Analitos: são os constituintes de interesse na amostra. Matriz: Todos os constituintes da amostra com exceção dos analitos. Determinação: Análise de uma amostra com a finalidade de encontrar a identidade, concentração ou alguma propriedade do analito. Medida: determinação experimental de uma propriedade química ou física do analito. EXEMPLO: A CAERN analisa amostras de água para determinar a concentração de coliformes fecais pela medida do número de colônias de bactérias que se formam após um período específico de incubação. I.2.2 – Técnicas, métodos, procedimentos e protocolos Técnica: uma técnica é um princípio químico ou físico que pode ser usado para analisar uma amostra. Exemplo: Titulometria de neutralização, espectrofotometria de absorção molecular, fotometria de chama, etc. Método: é a aplicação de uma técnica para a determinação de um analito específico em uma matriz específica. Exemplo: Determinação do teor de vitamina C em suplementos vitamínicos por titulometria de oxi-redução. Procedimento: é um conjunto de diretivas escritas, que detalham como aplicar um método para uma amostra particular, incluindo informações sobre amostragem adequada, eliminação de interferências e validação de resultados. Exemplo: determinação de vitamina C segundo procedimento do Instituto Adolfo Lutz Protocolo: é um conjunto escrito de orientações estritas, que detalham um procedimento que deve ser seguido para a aceitação da análise pelo organismo oficial que estabeleceu o protocolo. Exemplo: Determinação de um medicamento segundo procedimento da farmacopéia brasileira. EXEMPLO: técnicas, métodos, procedimentos e protocolos ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA COM FORNO DE GRAFITE TÉCNICA Pb no solo Pb no sangue Pb na água MÉTODOS PROCEDIMENTOS APHA ASTM PROTOCOLO EPA APHA = American Public Health Association ASTM = American Society for Testing Materials EPA = Environmental Protection Agency I.2.3 – Classificação de técnicas analíticas quanto ao sinal gerado Quando se analisa uma amostra através de uma técnica, gera-se um sinal químico ou físico cuja magnitude é proporcional à quantidade de analito na amostra. Um sinal pode ser qualquer parâmetro que possamos medir: massa, volume, corrente, absorbância, condutividade, etc. As técnicas analíticas podem ser classificadas em dois tipos segundo o sinal gerado: técnicas de análise total e técnicas de concentração. a) Técnicas de análise total: são aquelas cujo sinal produzido é proporcional ao número de moles do analito. SA = k . nA Onde: SA = sinal da técnica k = constante de proporcionalidade nA = número de moles do analito Exemplo: gravimetria e titulometria b) Técnicas de concentração: são aquelas cujo sinal produzido é proporcional à concentração do analito na amostra. SA = k . CA Onde: SA = sinal da técnica k = constante de proporcionalidade CA = concentração do analito Exemplo: espectrofotometria, voltametria, etc. I.2.4 – Selecionando um método analítico As análises químicas, de forma geral, existem para fornecer informações úteis na resolução de problemas. Podemos simplificar a abordagem analítica para a resolução de problemas da seguinte forma: 1. IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA Æ Determinação do tipo de informação necessária (qualitativa, quantitativa ou de caracterização); Æ Identificação do contexto do problema; 2. ELABORAÇÃO DE UM PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Æ Estabelecimento de critérios: exatidão, precisão, escala de operação, sensibilidade, custo, rapidez; Æ Identificação de interferentes; Æ Seleção de um método; Æ Estabelecimento de critérios de validação; Æ Estabelecimento de estratégias de amostragem; I.2.5 – Critérios usados na seleção de um método analítico Na escolha de um método analítico devemos considerar os seguintes critérios: exatidão, precisão, sensibilidade, seletividade, robustez, escala de operação, tempo de análise, disponibilidade de equipamento e custo. a) EXATIDÃO: é a medida da concordância entre um resultado experimental e seu valor esperado. A exatidão de um método pode ser descrita pelo erro relativo. %Erro ≤ 1% Æ alta exatidão %Erro ≤ 5% Æ exatidão moderada %Erro > 5% Æ baixa exatidão b) PRECISÃO: é uma indicação da reprodutibilidade de uma medida ou resultado. A precisão pode ser estimada pelo desvio-padrão de uma série de repetições da mesma análise. Onde: s = estimativa do desvio-padrão xi = resultados das repetições = média dos resultados das repetições n = número de repetições ( ) 1 2 − −= ∑ n xx s i c) SENSIBILIDADE: é uma medida da habilidade de um método em distinguir entre duas amostras, expressa como a variação significante em um sinal por unidade de variação na quantidade de um analito. ou Onde: ∆SA = variação no sinal da técnica k = constante de proporcionalidade (sensibilidade) ∆nA = número de moles do analito∆CA = concentração do analito A A n Sk ∆ ∆= A A C Sk ∆ ∆= d) LIMITE DE DETECÇÃO: é uma medida estatística acerca da menor quantidade de analito que pode ser determinada com confiança pelo método. e) SELETIVIDADE: um método é dito seletivo quando seu sinal é função apenas da quantidade de analito presente na amostra. O sinal para uma determinada amostra é igual à soma do sinal referente ao analito e às interferências. Samostra= SA + SI = kAnA + kI nI Samostra= SA + SI = kACA + kI CI SA = sinal da técnica para o analito SI = sinal da técnica para interferências kA = sensibilidade do método para o analito kI = sensibilidade do método para as inteferências nA = número de moles de analito nI = número de moles de interferentes CA = concentração de analito CI = concentração de interferentes e) SELETIVIDADE (continuação): A seletividade de um método para um dado analito em relação a um interferente é definida pelo coeficiente de seletividade kA = sensibilidade do método para o analito kI = sensibilidade do método para o interferente KA,I = coeficiente de seletividade A I IA k kK =, Caso o valor de KA,I seja maior que +1 ou menor que -1, o método é mais seletivo para o interferente que para o analito. f) ROBUSTEZ: Um método é dito robusto quando pode ser aplicado para analitos em diversos tipos de matriz g) ESCALA DE OPERAÇÃO: Um fator que limita a escolha do método analítico é a escala na qual a análise deverá ser realizada. Três limitações são importantes: a concentração do analito na amostra, a quantidade de amostra disponível e a quantidade absoluta de analito necessária para que se obtenha um sinal mensurável. h) EQUIPAMENTO, TEMPO E CUSTO i) A ESCOLHA FINAL: O BOM SENSO ! I.2.6 – Desenvolvendo um procedimento analítico Após a seleção de um método é necessário desenvolver o procedimento. Nesta etapa devemos dar atenção à compensação de interferências, calibração de equipamentos, padronização, amostragem e validação do método a) Compensando interferentes: A exatidão de um método depende da seletividade deste para com o analito. Os interferentes podem provir da amostra ou dos reagentes utilizados. Uma prova em branco pode ser usada para compensar as interferências devidas aos reagentes, quanto às interferências contidas na amostra, estas devem ser eliminadas. • ENSAIO EM BRANCO: análise realizada na ausência da amostra, somente o solvente e os reagentes usados. b) CALIBRAÇÃO E PADRONIZAÇÃO: • CALIBRAÇÃO: processo que garanteque o sinal medido por um instrumento está correto. Ex: calibração de uma balança analítica. • PADRONIZAÇÃO: processo que estabelece a relação existente entre a quantidade de analito e o sinal do método. b) CALIBRAÇÃO E PADRONIZAÇÃO (continuação): • CURVA DE CALIBRAÇÃO: resultado de uma padronização que mostra graficamente como o sinal de um método varia com relação à quantidade de analito. y = 0,0446x R2 = 0,9993 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 5 10 15 20 concentração de hidroclorotiazida (mg/L) ab s Exemplo: Curva de calibração relacionando a absorbância (sinal) com a concentração de hidroclorotiazida (analito). c) AMOSTRAGEM: é o processo de obtenção de amostras. • AMOSTRA: parte representativa de um todo (sistema). d) VALIDAÇÃO: é o processo onde se verifica se um procedimento analítico rende resultados aceitáveis para a finalidade a que se propõe.
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