Paràmetres Clau i Tècniques del Procés Analític

Paràmetres Clau i Conceptes Fonamentals

Límits de Detecció i Quantificació

Límit de detecció (LD)

És la menor magnitud que pot examinar-se d'un analit de manera que aquest sigui detectat, però no necessàriament quantificat amb suficient exactitud.

Límit de quantificació (LQ)

És el valor de concentració que correspon al senyal igual al senyal del blanc més 10 vegades la seva desviació estàndard.

Informació Química i Senyals

Senyals químics

Propietats físiques relacionades directament amb la composició de les mostres.

Informació química

Tipus d'informació que es pot obtenir mitjançant l'anàlisi:

• Elemental: Avaluar la presència de C, N i S en una mostra orgànica.
• Iònica: Anàlisi qualitativa de la mostra aquosa.
• Funcional: Interpretar amb IR els grups químics de la mostra.
• Estructural: Separació cromatogràfica per determinar la composició d'isòmers.
• Molecular: Saber el contingut de glucosa.

Elecció del Procés Analític

L'elecció del procés analític es basa en diversos paràmetres:

Selecció del Mètode

• Precisió
• Exactitud
• Sensibilitat
• Interval de concentracions
• Selectivitat
• Quantitat de mostra

Presa de Mostres

• Representativitat
• Recol·lecció
• Conservació
• Reducció
• Preparació

Qualitat de la Mesura: Precisió i Exactitud

Precisió

Mesura dels errors aleatoris que es cometen durant l'aplicació d'una anàlisi.

Repetibilitat

Quan els resultats d'una mesura s'obtenen amb el mateix mètode, operador, laboratori i instrument, durant un curt interval de temps.

Reproductibilitat

Quan els resultats d'una mesura s'obtenen amb el mateix mètode, però sota condicions diferents (operador, instrument, laboratori, etc.), durant un curt interval de temps.

Exactitud

Mesura la diferència que apareix entre el valor que es troba experimentalment i el que es considera real. S'expressa a partir de l'error absolut o relatiu.

Sensibilitat Analítica i Calibratge

És una mesura de la capacitat que té la tècnica aplicada a un procés analític per poder discriminar entre petites diferències de concentració d'analit. Es defineix mitjançant dos paràmetres:

Sensibilitat de Calibratge

Pendent de la corba de calibratge obtinguda en representar la resposta de l'instrument enfront de l'augment de la concentració de l'analit.

Sensibilitat Analítica

Es defineix com $y = m/s_y$, on $m$ és el pendent del calibratge i $s_y$ és la desviació estàndard dels senyals corresponents a una concentració. Com més gran sigui $y$, major serà la sensibilitat de la tècnica.

Calibratge d'un Aparell

Operació per la qual s'estableix una correspondència entre unes magnituds elegides com a patrons i unes altres a mesurar. És una manera d'eliminar errors sistemàtics.

Interval de Concentració i Selectivitat

Interval de concentració

Correspon als valors compresos entre el límit de quantificació i el límit superior de resposta lineal. És en aquest interval on es pot treballar amb un nivell acceptable d'exactitud i precisió.

Selectivitat

És una mesura de l'absència d'interferències en la mostra, ja que no sempre el senyal és proporcionat únicament per l'analit a determinar.

Quantitat de mostra

El nivell de concentració de l'analit pot determinar la quantitat de mostra necessària.

Límit Superior de Resposta Lineal

Valor on es perd la linealitat a concentracions superiors (zona de treball, zona morta, zona de saturació del senyal).

Característiques Relacionades amb l'Aplicació del Mètode

• Temps o velocitat d'anàlisi
• Facilitat i comoditat
• Nivell del tècnic requerit
• Cost i disponibilitat de l'equip
• Cost per mostra analitzada
• Ús de reactius problemàtics
• Tipus de reactius químics

Fases del Procés Analític

Preparació de la Mostra

Implica la presa de la mostra (que ha de ser representativa i homogènia) i el control de possibles interferències.

Mesura i Adquisició de Dades

Mètodes d'Adquisició

Mètodes off-line

Presa manual i transport a un laboratori amb limitada capacitat de processament.

Mètodes at-line

Adaptació dels instruments analítics al costat de la línia de producció.

Mètodes on-line

Presa automàtica de la mostra i la seva inserció en un sistema d'anàlisi automatitzat.

Mètodes in-line

El mesurament analític es fa in situ (dins del procés).

Tractament de Dades

Passos essencials:

• Validar les dades experimentals.
• Efectuar els càlculs químics.
• Fer ús de les correlacions.
• Calcular incerteses.
• Aplicar els tests necessaris.
• Expressar els resultats analítics amb la precisió correcta.

Tècniques Espectroscòpiques

Espectrofotometria

Mesura de l'emissió i l'absorció de la radiació electromagnètica per part de les substàncies. Es mesuren dues variables: la longitud d'ona de la radiació i la quantitat de radiació d'aquesta longitud d'ona.

Tècniques Espectroscòpiques

• Espectroscòpia molecular
• Espectroscòpia atòmica
• Espectroscòpia Raman
• Espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear
• Espectroscòpia d'electrons
• Espectroscòpia de Raigs X

Mètodes de Calibratge

Mètode de la Recta Patró

1. Es fixa la longitud d'ona de treball.
2. Es posa el blanc a la cubeta del blanc.
3. Es mesura l'absorció per a cada patró.
4. Es construeix una corba de calibratge.
5. Es mesura l'absorció de la mostra problema (a partir de la recta de calibratge es determina la seva concentració).

Mètode de l'Addició Estàndard

1. Es fixa la longitud d'ona de treball.
2. Es posa el blanc a la cubeta del blanc.
3. Es mesura l'absorció per a cada mostra.
4. Es construeix la corba d'absorció vs. concentració de patró afegit.
5. On la recta talla l'eix de les x és la concentració de la mostra problema.

Recta de Regressió

Relació entre dues variables mètriques representada mitjançant la línia de millor ajust de les dades.