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Análise Instrumental
Marilza Aguilar
Aula 3 – Sinais e Ruídos
I - Introdução
As medidas analíticas pela análise instrumental são constituídas por dois componentes: o sinal, que carrega a informação sobre o analito de interesse e o ruído (informação indesejada), que diminui a exatidão e precisão de uma análise e também estabelece o limite da quantidade do analito que pode ser detectada. 
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Exemplo : Espectro de Emissão de Plasma
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Razão Sinal/Ruído
A intensidade média do ruído (N) é constante e independente da intensidade do sinal (S). 
Por isto, a relação sinal-ruído (S/N) é importante, pois o efeito do ruído aumentará na medida em que a quantidade de analito a ser medida diminui de valor.
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Existem duas principais fontes de ruído em análises instrumentais:
RUÍDO QUÍMICO: é originado de variáveis químicas ou físico-químicas: temperatura, pressão, umidade, contaminantes, luz, vibração.
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RUÍDO INSTRUMENTAL: está associado a cada componente de um instrumento: à fonte, ao transdutor de entrada, a todos os elementos que processam sinais e ao transdutor de saída. 
Os ruídos instrumentais podem ser divididos em:
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RUÍDO TÉRMICO: é o ruído gerado pela agitação térmica de cargas (elétrons por exemplo) no interior de um condutor eléctrico em equilíbrio, resistências, capacitores, células eletroquímicas e outros instrumentos presentes em um aparelho. Ele é independente da corrente aplicada, mas pode causar flutuações e diferenças de potenciais que podem aparecer na leitura.
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RUÍDO AMBIENTAL: ocorre devido à interação das ondas eletromagnéticas existentes no ambiente, como por exemplo, ondas de rádio e TV, com os instrumentos analíticos. Isso faz com que ocorra sobreposição e modulação dos sinais obtidos.
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RUÍDO FLICKER: é caracterizado por ter uma magnitude inversamente proporcional à frequência do sinal que está sendo observado. As suas causas não são claras, embora esteja sempre presente e seja facilmente reconhecido
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Média, Variança e Desvio Padrão.
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VARIANÇA (): é uma medida de dispersão que mostra quão distantes os valores estão da média. Quanto maior for a variância, mais distantes da média estarão os valores, e quanto menor for a variância, mais próximos os valores estarão da média.
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DESVIO PADRÃO (S): é simplesmente o resultado positivo da raiz quadrada da variância. Na prática, o desvio padrão indica qual é o “erro” se quiséssemos substituir um dos valores coletados pelo valor da média.
MELHORIA DA RAZÃO SINAL RUÍDO
Torna-se necessário tomar algumas medidas com o objetivo de melhorar a relação sinal/ruído em uma análise, de forma a torna-la aceitável, evitando, assim, problemas nos parâmetros de exatidão e precisão.
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RELAÇÃO SINAL RUÍDO
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Para melhorar a razão de sinal/ruído é possível utilizar hardwares e softwares.
Para reduzir o ruído com hardwares, podemos utilizar a blindagem por moduladores de luz, que irão remover ou atenuar o ruído sem afetar o sinal analítico de forma significativa.
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Os métodos que empregam softwares necessitam que o hardware possa ao menos condicionar o sinal de saída do instrumento e convertê-lo da forma analógica para a forma digital.
A RELAÇÃO DOS RUÍDOS E SINAIS E OS PADRÕES ANALÍTICOS
A importância da relação entre ruídos e sinais nos parâmetros analíticos está ligada aos:
 LD: limites de detecção do método;
 
 LQ: limites de quantificação do método.
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LD: limites de detecção do método
 O Limite de Detecção pode ser definido como a menor concentração do analito que pode ser detectada em uma amostra, porém não pode ser quantificada precisamente. Este pode ser calculado de três maneiras:
 Método Visual 
Método da relação sinal/ruído
 Método baseado em parâmetros da curva analítica.
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 Método Visual 
 Método da relação sinal/ruído
 Método baseado em parâmetros da curva analítica.
 Método Visual 
Com o uso deste método é possível determinar o limite de detecção utilizando a adição de concentrações conhecidas da substância de interesse na amostra, de modo que se possa distinguir entre ruído e sinal analítico pela visualização da menor concentração visível (detectável). 
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Este procedimento também pode ser feito através do instrumento, utilizando parâmetros de detecção no método de integração.
 Método da relação sinal/ruído
Neste método somente é possível determinar o ruído da linha de base através de procedimentos analíticos. Esses procedimentos consistem em realizar uma comparação entre a medida dos sinais de amostras em baixas concentrações e um branco destas amostras. 
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Desta forma é estabelecida uma concentração mínima, na qual a substância pode ser detectada. 
A relação sinal-ruído pode ser de 3:1 ou 2:1, proporções geralmente aceitas como estimativas do limite de detecção.
O MÉTODO BASEADO EM PARÂMETROS DA CURVA ANALÍTICA 
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Onde:
s = é a estimativa do desvio padrão da resposta, que pode ser a estimativa do desvio padrão do branco, da equação da linha de regressão ou do coeficiente linear da equação.
S =é a inclinação ou coeficiente angular da curva analítica.
LD = (3,3×𝑠)/𝑆 
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Para calcular estes dados, uma curva analítica deverá ser feita utilizando a amostra, contendo o composto de interesse na faixa de concentração próxima ao limite de detecção. 
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Utilizando softwares como o Microsoft Excel, podemos calcular os parâmetros da curva e a estimativa do desvio padrão relativo destes parâmetros.
Na verdade necessitamos da equação da reta. 
Este método é aceito pela ANVISA na parte de validação analítica e em registro de produtos.
 LQ: LIMITES DE QUANTIFICAÇÃO DO MÉTODO
Representa a menor concentração da substância em exame, que pode ser medida em precisão e exatidão, utilizando um determinado procedimento experimental. 
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Onde:
s = é a estimativa do desvio padrão da resposta, que pode ser a estimativa do desvio padrão do branco, da equação da linha de regressão ou do coeficiente linear da equação.
S =é a inclinação ou coeficiente angular da curva analítica.
EXEMPLO
Análise de dosagem de cloridrato de ambroxol, utilizado nas fórmulas farmacêuticas líquidas como xarope, em um aparelho de HPLC.
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SÍNTESE DA AULA
Nesta aula, você:
Conheceu a relação sinal ruído;
Entendeu a importância do limite de detecção e de quantificação de uma amostra.
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ANÁLISE INSTRUMENTAL
MARILZA AGUILAR
ATIVIDADE
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1) No caso de métodos não instrumentais (CCD, titulação, comparação de cor), a determinação do LD pode ser feita visualmente.
No caso da titulação, vou considerar o LD no momento do ponto de viragem?
Resposta:
Sim. Será no ponto de viragem da menor concentração que gera o efeito esperado (mudança de cor, turvação, etc).
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2)Como vou documentar na validação?
Resposta:
Deve-se anotar o volume e concentração do titulante e determinar o ponto da viragem.
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3) O que determina o valor (%) mínimo a ser aceito para LD e LD?
Resposta:
 É a sensibilidade analítica do equipamento e do método em conseguir avaliar as diferenças entre sinal e ruído, conseguindo separar o que é resposta do que é um ruído. 
EXEMPLO
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