Il Campione per l'Analisi Chimica

• Il docente è Alessandra De Bruno
• L'argomento della lezione è il campione per l'analisi chimica

Obiettivi

• Il campione per l'analisi chimica, definizioni e importanza sono trattati
• Il problema analitico e come intervenire sono presi in considerazione
• Il campionamento è studiato
• La validazione della procedura analitica è spiegata

Campione

• Un campione è una porzione di materia che deve essere sottoposta ad analisi
• Un analita è uno o più componenti che costituiscono il campione
• La matrice è composta da altre sostanze diverse dall'analita (solvente, interferenze, ecc.)

Tipi di analisi chimica

• L'analisi chimica qualitativa determina le specie chimiche di un campione
• L'analisi chimica quantitativa determina la quantità/concentrazione di specie chimiche in un campione
• La sequenza temporale è di solito prima qualitativa, poi quantitativa

Definizioni di termini

• Tecnica analitica: principi teorici e accorgimenti sperimentali per ottenere informazioni sulla composizione
• Metodo analitico: applicazione di una tecnica analitica per risolvere un problema analitico specifico
• Procedura analitica: istruzioni base per utilizzare un metodo analitico, successione degli stadi operativi principali
• Protocollo analitico: istruzioni e direttive dettagliate per eseguire rigidamente e garantire risultati accettabili
• Misurazione: determinazione analitica vera e propria
• Misura: informazione con numero, incertezza e unità di misura; ottenuta tramite un metodo di misura che trasforma il segnale dello strumento nella determinazione dell'analita

Problema analitico

• L'analisi di un campione avviene in laboratorio su richiesta di un cliente
• L'analisi chimica è solo una fase della determinazione del progetto analitico
• Il progetto analitico prevede tre fasi successive suddivise in ulteriori momenti

Fasi del Progetto Analitico

• Fase 1: Fasi preliminari
  • Definizione dell'obiettivo: inquadramento del problema, definizione analiti, scelta accuratezza e precisione
  • Raccolta informazioni preliminari: analiti, matrici, serie storiche
  • Scelta tecnica e metodo di analisi: letteratura chimica, internet, norme di legge e regolamenti
  • Valutazione interferenze
  • Scelta apparecchiature e materiali per le analisi
  • Valutazione costi, tempi di lavoro, rischi per i lavoratori e per l'ambiente
  • Calcoli orientativi e impostazione del procedimento analitico
  • Predisposizione piano campionamento: in base al problema analitico e alla stabilità di campioni ed analiti
• Fase 2: Fasi operative
  • Campionamento
  • Conservazione dei campioni
  • Trattamento campione
  • Esecuzione analisi
  • Elaborazione risultati
  • Esame e valutazione risultati in relazione alle previsioni
  • Comunicazione risultati e stesura relazione finale
  • Archiviazione dati e procedure
• Fase 3: Controllo qualità
  • Effettuare periodicamente un controllo qualità sull'organizzazione del laboratorio, le procedure analitiche e l'efficienza delle apparecchiature

Campionamento

• È la fase più delicata dell'intero progetto analitico
• Il campione deve essere significativo e rappresentativo della massa da analizzare
• Il campionamento corretto sul campo è essenziale per ottenere risultati affidabili nelle successive fasi analitiche
• Un campionamento non corretto può produrre errori fino al 30% sul valore finale

Tipi di Campionamento

• Semplice: completamente random e utilizzabile quando ci sono prove di omogeneità
• Sistematico: segue una procedura standardizzata basata su criteri precisi (tempo o massa del campione)
• Stratificato: suddivide la popolazione in gruppi (origine geografica, età) dai quali vengono prelevati i campioni

Campioni Solidi

• Nei campioni solidi è più difficile garantire l'omogeneità
• Generalmente, si prelevano più campioni elementari, riuniti in un campione globale omogeneizzato dal quale si prelevano campioni di laboratorio

Stoccaggio e Pre-trattamento

• Dopo il campionamento, è importante controllare lo stoccaggio e trasporto del campione
• Si deve prevenire alterazioni di tipo fisico (volatilizzazione, diffusione, adsorbimento); serve un contenitore adatto
• Si deve prevenire alterazioni di tipo chimico (reazioni fotochimiche, ossido-riduzioni, precipitazioni); serve proteggere dalla luce e dall'aria
• Si deve prevenire processi biologici (biodegradazione, reazioni enzimatiche)
• I campioni vanno conservati in congelatore (−18 °C) o in frigorifero
• Prima della preparazione, è necessario omogeneizzare e dissolvere il campione, soprattutto se solido
• Evitare effetti indesiderati e collaterali
• Massimizzare l'estrazione con operazioni preliminari (es. disidratazione)

Preparazione del campione

• Si possono utilizzare diverse tecniche per estrarre gli analiti di interesse da matrici complesse
• Si possono rimuovere interferenti e concentrare selettivamente l'analita per una quantificazione affidabile
• La scelta del metodo di preparazione deve essere efficiente, rapida, affidabile, economica, sicura e semplice

Fasi per la preparazione del campione

• Campionamento
• Estrazione
• Purificazione dell'estratto
• Concentrazione o diluizione dell'estratto
• Determinazione analitica ed interpretazione del risultato

Estrazione

• Permette di isolare l'analita di interesse dalla massa della matrice
• Le tecniche di estrazione si possono classificare sulla base di diversi criteri (stato fisico, modalità di contatto, quantità)
• Le condizioni di estrazione devono essere ottimizzate per garantire efficienza
• Si estrae in modalità statica
• Si estrae in modalità dinamica
• Si estrae a regime mediato

Parametri che influenzano l'estrazione

• La temperatura (T)
• La pressione (P)
• Le caratteristiche della matrice (pH, contenuto di sali e componenti organici)

Risultati di Qualità

• Risultati accurati (minima differenza tra le misure)
• Risultati riproducibili (simili se ripetuti)
• Risultati rappresentativi (adeguati per tutto il materiale)
• Si ottengono risultati quando lo strumento è efficiente, il procedimento è adeguato e l'analista è preparato

Validazione della procedura analitica

• I criteri utilizzati per valutare un metodo di analisi sono dette figure di merito
• Le linee guida internazionali (FDA, ICH, Thompson et al, Eurachem, Huber, AOAC) e la norma ISO 17025 descrivono la determinazione
• I parametri da valutare sono range di linearità, precisione e accuratezza, selettività, limiti di determinazione (LOD) e quantificazione (LOQ)
• La calibrazione esterna calcola la curva di calibrazione utilizzando soluzioni standard a concentrazioni crescenti
• La curva di calibrazione riporta la concentrazione dell'analita sull'asse delle ascisse e la risposta del detector sull'asse delle ordinate
• Il coefficiente di regressione (r) è il parametro per valutare la linearità