Introdução e Validação de Métodos de Análise - MIA - 2º Ano 1º Semestre MICF PDF

MIA - 2º ANO 1º SEMESTRE MICF Madalena Levezinho 70589 INTRODUÇÃO E VALIDAÇÃO DE MÉTODOS DE ANÁLISE análise prog...

MIA - 2º ANO 1º SEMESTRE MICF Madalena Levezinho 70589 INTRODUÇÃO E VALIDAÇÃO DE MÉTODOS DE ANÁLISE análise programada de modo adequado funcionamento correto do laboratório (controlo e garantia de qualidade) Fatores que garantem a Qualidade de Trabalho procedimentos de amostragem e receção da amostra verificação e calibração do material validação do equipamento e do método análise correta dos resultados Acreditação de Métodos Analíticos (IPAC) norma ISSO/IEC 17025:2005 garantir que existe amostra suficiente para análise do analito, em Recolha da Amostra boas condições de conservação processo de seleção de material para análise (amostra), recolha e Amostragem preparação do mesmo, que deve representar fielmente o lote Ter em conta propriedades físicas e químicas do analito e matriz, concentração do analito, quantidade da amostra disponível, Escolha do método nº de amostras, rigor pretendido, disponibilidade do equipamento, confirmar serapidez e custo está em boas condições de utilização, e o equipamento se é adequado ao objetivo da análise, produzindo resultados de Validação do equipamento confiança emissor de sinal, detetor de sinal, processador de sinal e periférico Componentes básicos de um equipamento de saída Validação do método confirmar se permite obter os resultados pretendidos Capacidade de descriminar o analito da matriz (com outras Especificidade do método substâncias presentes na amostra) gerar resultados linearmente proporcionais à concentração do Linearidade do método analito, enquadrados numa faixa analítica específica capacidade de responder preferencialmente a um analito, Seletividade do método identificando-o numa mistura complexa, sem interferência de outros componentes concentração mínima que é possivel distingir do branco na ausência de analito. menor quantidade de analito (pode ser detetada mas Limite de Deteção do método com menos exatidão), branco deve ter matriz semelhante à amostra, estimado pela razão sinal/ruido 3:1 Limite de Quantificação do método menor quantidade de analito que pode ser determinada com precisão e exatidão aceitáveis, estimado pela razão sinal/ruido 10:1 Rigor ou Exatidão concordância entre o valor esperado e o obtido dispersão de resultados obtidos, em amostras semelhantes nas Precisão mesmas condições, para minimizar efeitos da matriz precisão usando as mesmas condições de análise, mesmo analista e Repetibilidade equipamento, num curto intervalo de tempo análise em dias diferentes, no mesmo laboratório nas mesmas Precisão intermédia condições de análise, mas com analistas, aparelhos e lotes diferentes para identificar mais fatores de variebilidade de resultados Reprodutibilidade precisão do mesmo método, mas em diferentes laboratórios Robustez insensibilidade a pequenas variações de alguns parâmetros Qual o parâmetro mais importante na escolha do método de análise? limite de quantificação do método (é necessário saber qual a menor quantidade de analito aceitável para obter resultados fiáveis) especificidade (é necessário certificarmo-nos que o método irá Qual o primeiro parâmetro que se deve avaliar? descriminir o analito da matriz) O teste de exatidão a um composto numa amostra pode ser utilizado para o mesmo composto Não, pois o valor esperado pode já não ser o mesmo, logo não noutra amostra? haverá a mesma concordância de valores O que são Métodos Espetroanalíticos? baseados em propriedades óticas Exemplos de Métodos Espetroanalíticos espetrofotometria UV-Vis, de absorção atómica e de emissão atómica O que são Métodos Eletroanalíticos? baseados em propriedades elétricas eletrogravimetria, âmperometria, condutimetria, coulometria, Exemplos de Métodos Eletroanalíticos potenciometria, voltametria e polarografia O que são Métodos Separativos? baseados em propriedades diversas Exemplos de Métodos Separativos CG, HPLC e eletroforese capilar soluções padrão de concentração conhecida e regista-se o sinal, Método da Curva de Calibração acerta-se o 0 com o branco e o padrão mais concentrado com o valor mais elevado eliminar interferências da matriz da amostra, colocando a mesma Método da Adição-Padrão quantidade de padrão nos vários balões quando é difícil manter inalteráveis as condições operatórias - PI é Método do Padrão Interno uma substância estranha, adicionada na mesma proporção aos padrões e ao problema ESPETROSCOPIA O que é? interação da matéria com radiações do espetro eletromagnético Espetro Eletromagnético conjunto de todas as formas de luz, vísivel e invisível Tipos de Radiações por ordem crescente de energia ondas rádio < microondas < IV < Vis < UV < Raios X < Raios Gama partículas discretas de luz que formam um feixe, constituintes da Fotões radiação não podem haver partículas em suspensão e não pode absorver no Nas condições de ensaio, temos que ter em conta o solvente porquê? comprimento de onda em questão Nas condições de ensaio, temos que ter em conta leituras porquê? têm de ser obtidas no máximo de absorção (incerteza menor) Se obtivermos um espectro com dois picos, cuja intensidade é semelhante, Escolhemos o máximo cuja curvatura seja mais ampla, em mas com c.d.o diferentes, como escolhemos que c.d.o. a usar? plataforma e ignoramos o máximo que é em pico atómicos são descontínuos de riscas e moleculares são descontínuos Diferença entre Espetros Atómicos e Moleculares de bandas  fenómenos envolvidos quando um feixe monocromático de radiação Lei de Lambert-Beer incide sobre uma célula, contendo uma solução que absorve no c.d.o incidente fração de luz incidente com um c.d.o específico, que atravessa uma Transmitância (T) amostra de matéria Absorvância (A) A= -log T = kcl capacidade de uma mol de substância atenuar a luz incidida num Absortividade (k) c.d.o (força de absorção da radiação de uma determinada ε Absortividade molar Métodos quantitativos de análise Aplicação da expressão da Lei de Lambert-Beer, por curva de calibração ou comparando absorvâncias de padrões e problema concentrações elevadas, acima de 0,01M - distâncias entre iões Desvios à Lei de Lambert-Beer: Limitações pela concentração estão diminuidas, provocando mais interações, afetando a distribuição da carga, alterando a absortividade molar limitações pela policromatividade das radiações - aparelho não Desvios à Lei de Lambert-Beer: Desvios Instrumentais consegue isolar uma faixa muito estreita de radiação deslocamento do equílibrio - quando a amostra se dissocia, associa ou reage com um solvente, para formar um produto que tem um Desvios à Lei de Lambert-Beer: Desvios Químicos espetro de absorção diferente da amostra dissociação de complexos - excesso ou insuficiência de agente complexante radiações interferentes - mau isolamento do interior do aparelho (luz Desvios à Lei de Lambert-Beer: Interferências do equipamento parasita), mau alinhamento do percurso ótico (luz difratada), emissão de fluorescência grupos funcionais da molécula responsáveis pela absorção (C=C, Grupos Cromóforos (+ Exemplos) C=O, N=N) substituintes dos cromóforos, alteram cdo e absortividade máximos Grupos Auxócronos (+ Exemplos) (-OH, -CH3, -NH2) natureza da amostra, concentração da amostra na solução a analisar, natureza do solvente utilizado, Elementos de informação que devem acompanhar um Espetro de Absorção condições químicas e instrumentais do ensaio, marca e modelo do aparelho, data da análise ESPETROSCOPIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR: UV-Vis Zona do Vísivel 380-750nm Função da Fonte de Radiação transformar energia radiante em sinal elétrico Materiais das Fontes de Radiação zona do visível: lâmpadas de tungsténio (400-800nm) zona do UV: lâmpadas de hidrogénio ou deutério (200-400nm) transforma a radiação policromática em monocromática (seleciona Função do Monocromador um cdo específico através da separação em várias bandas e permite a passagem de apenas uma por uma fenda de saída) Elemento dispersivo de um Monocromador rede de difração filtros (transmitem cdo especificos, bloqueando outros absorvendo- Tipos de Monocromadores os) primas (diferença de índices de refração) redes de difração (estrias paralelas equidistantes, traçadas sobre uma superfície altamente polida) seleciona cdo através da passagem de radiação numa placa, é Função de Filtro de Absorção constituido por 1 ou mais substâncias, usado na região do Vis e apresenta baixo custo dielétrico transparente entre 2 filmes metálicos semitransparentes, Filtro de Interferência utiliza interferência ótica, passa apenas 1 cdo, pode ser usado no Vis e UV Onde são colocadas as amostras? cuvetes Qual o material dessas células? quartzo (UV-Vis), vidro ou plástico (Vis) deteta a quantidade de radiação transmitida após passagem pela Função do Detetor amostra, ou seja, intensidade da radiação refratada célula fotoelétrica/fototubo, Tipos de Detetores tubo fotomultiplicador, detetor de vetor de díodos Princípio do Fototubo alteração da voltagem proporcional à intensidade da radiação radiação atinge o cátodo, provoca emissão de eletrões que migram para o ânodo; ao longo deste percurso, os eletrões atravessam Como funciona o Tubo Fotomultiplicador? díodos que geram uma cascatada de eletrões, amplificando o sinal, tornando o detetor mais sensível é mais sensível que um fototubo, e por isso a radiação que atravessa Quais as vantagens de se utilizar um Detetor de Vetor de Díodos? a amostra é integral e instantaneamente analisada, a absorvância de todos os cdo é determinada simultaneamente Processador de Sinal trabalha o sinal e pode estar integrado no detetor PROCESSA O SINAL Função do Periférico de Saída transforma o sinal elétrico em sinal digital ou analógico TRANSFORMA O SINAL (leitura) feixe simples, feixe duplo com feixes separados no espaço ou no Quais os tipos de configurações possíveis do Espetrofotómetros de UV-Vis? tempo, ou detetor de díodos 2 detetores, detetam sinal do branco e amostra em simultâneo Feixe duplo no espaço (branco subtraído ao sinal da amostra) 1 detetor, feixes separados por espelho giratório com setores que Feixe duplo no tempo dirigem o feixe do monocromador através da cuvete do branco e depois pela cuvete da amostra A = a x l x c , logo utilizam-se diferentes espessuras para aumentar a Porque se usam diferentes espessuras para medir absorvências? AUMENTAR A ABSORVÊNCIA absorvência deve ser escolhido o cdo para o qual a absorvência é máxima, Porque é que se escolhe o cdo na medida da absorvência? ABSORVÊNCIA MÁXIMA evitando assim interferências da matriz filamento de vidro com capacidade de transmitir luz a alta Fibra Ótica velocidade, sem ruído elétrico, manipulando mais sinais que os meios convencionais  "core" - transparente, com maior índice de refração Constituição da Fibra Ótica "cladding" - reveste o core e tem menor índice de refração "jacket" - película de plástico que reveste Lei de Snell se o ângulo de incidência ultrapassar o ângulo limite, a luz é refletida ÂNGULO DE INCIDÊNCIA E ÂNGULO LIMITE quase totalmente nas paredes do núcleo, sem perda de intensidade INFRAVERMELHO 3 Zonas do IV próximo, médio e afastado Zona de Trabalho do IV IV médio (4000-670 cm-1) Região dos Grupos Funcionais 4000-1300 cm-1 Região de Impressão Digital 1300-670 cm-1 Tipo de Transições Provocadas vibracionais (variação do momento dipolar da molécula absorvente) de alongamento "streching" e deformação "bending" vibrações moleculares de alongamento --> efeito indutivo - ligação C=O reduz, aumenta constante de força e frequência de absorção A frequência do grupo carbonilo varia com o grupo funcional porquê? efeito de ressonância - ligação C=O aumenta, diminui constante e frequência oxigénio de absorção é mais eletronegativo logo tem um efeito indutivo mais forte, a ligação é mais curta, aumentando a frequência (energia Porque é que a banda C=N é mais fraca que a C=O? vibracional) Componentes do Equipamento de IV fonte de radiação, ótica, selecionador de cdo e detetor sólido inerte, aquecido eletricamente, resultando em radiação Fonte de Radiação contínua semelhante à de um corpo negro corpo que absorve toda a radiação incidente nele, logo é a fonte Corpo Negro ideal de radiação térmica Emissor de Nernst - óxidos de metais raros, pré-aquecimento; Emissor Global - Tipos de Emissores emissor de Nerst, emissor globar e filamento incadescente refrigeração por H2O, carboneto de silício; Filamento Incadescente- mais usado, hélice de níquel e crómio Componentes da Ótica materiais transparentes no IV - halogéneos alcalinos (KBr e NaCl) Tipo de Amostras Sólidas pastilha de KBr e discos de NaCl Função do Espetro de Polistireno referência para verificar a calibração e resolução do equipamento danificam a parte ótica porque a água tem ligação -OH, muito larga Danificação da PARTE ÓTICA ligação -OH O que provocam a Temperatura e a Humidade nos Aparelhos? logo pode prejudicar outras leituras muito LARGA sistema de fendas de entrada e saída de largura variável, redes de Selecionadores de c.d.o. reflexão por vezes associadas a filtros baseados nas propriedades caloríficas do IV, necessitam de bom PROPRIEDADES CALORÍFICAS (bom Características dos Detetores Térmicos isolamento logo estão encapsulados e protegidos de radiação isolamento) térmica de outros objetos termopares - temperatura influencia potencial elétrico, muito sensíveis e bastante utilizados Tipos de Detetores Térmicos balómetros - materias que mudam a resistência em função da temperatura cristal situado entre dois elétrodos (um deles semi transparente ao Características dos Detetores Piroelétricos IV), forma-se corrente elétrica proporcional à temperatura - utilizados no FTIR FTIR espetroscopia de IV pela Transformada de Fourier radiação passa por um divisor de feixe "beamspliter" que divide em duas direções 90º, uma para um espelho fixo e outra para um móvel Técnica de FTIR (torna variável a distância total percorrida pela radiação). Diferença entre as distâncias percorridas originam interferências construtivas e destrutivas (interferograma) monocromador permite seleção da radiação transmitida, podendo REMOÇÃO DO INTERFERENTE (seleção da Espectrofotómetro IV Dispersivo remover-se o interferente radiação transmitida) mais rápido, aumento da razão sinal/ruído, maior resolução e Vantagens de FTIR vs Dispersivo sensibilidade, rigor e capacidade de tratamento de dados ATENUAÇÃO DA INTENSIDADE, comparada ao energia absorvida pelo gás, ocorre atenuação da intensidade, esta é Fotómetro IV Não Dispersivo/Contínuo sinal que vem da célula do gás de referência, gases comparada ao sinal que vem da célula do gás de referência não dispersa porque é atenuado (proporcional à quantidade de gás) barato, sensível, robusto, simples e permite determinação de gases Vantagens do Fotómetro Não Dispersivo atmosféricos Refletância Total Atenuada - radiação passa de um meio mais denso (cristal de ATR - ZnSe, Ge, KRS-5 e diamante) para um menos denso MEIO MAIS DENSO PARA UM MENOS DENSO Técnica de ATR (amostra), ocorrendo reflexão na amostra, sendo alguma radiação (amostra) - ocorre REFLEXÃO absorvida e a restante refletida e detetada espetros de absorção obtidos mais rapidamente, numa grande relacionar com a reflexão da radiação e a Vantagens de ATR variedade de amostras com pouca preparação, radiação não opacidade das amostras atravessa amostra logo podemos usar amostras sólidas opacas FLUORESCÊNCIA emissão de luz por uma molécula, quando um eletrão volta ao Fotoluminescência estado fundamental, a partir de um estado excitado e liberta energia sob a forma de fotão c.d.o Fluorescência mais rápida - retorno do singleto ao estado fundamental (cdo menor) SINGLETO -> ESTADO FUNDAMENTAL menor c.d.o Fosforescência mais lenta - retorno do tripleto ao estado fundamental (cdo maior) TRIPLETO -> ESTADO FUNDAMENTAL maior reação química produz uma espécie excitada que emite um fotão Quimioluminescência quando alcança o estado fundamental emissão de luz como resultado de uma reação química de um Bioluminescência REAÇÃO QUÍMICA DE UM ORGANISMO organismo  para molécula não ser promovida a qualquer estado durante a COLISÕES: MOLÉCULAS EXCITADAS E Função da Relaxação Vibracional excitação, o excesso de energia é perdido como consequência das MOLÉCULAS DO SOLVENTE colisões entre as moléculas no estado excitado e as do solvente banda de florescência desloca-se para maiores cdo em relação à Desvio de Stokes logo, menor energia (emitiu energia) banda de absorção devido à relaxação vibracional, o excesso de energia é perdido, logo Porque é que o Espetro de Excitação não é coincidente com o de Fluorescência? a fluorescência de uma substância só envolve o estado vibracional de menor energia, logo a banda desvia-se (Desvio de Stokes) porque a energia correspondente ao estado de tripleto (fosfo) é Porque é que as Bandas de Fosforescência aparecerem a maiores cdo que as da Fluorescência? Relacionar energia com c.d.o menor que a correspondente ao singleto (fluoro) molécula passa de um nível de menor energia sem emissão de Conversão Interna radiação interações e transferência de energia entre moléculas excitadas e o Conversão Externa solvente, durante a desativação do estado excitado desativação por inversão do spin do eletrão excitado, alterando a Conversão Intersistemas multiplicidade da molécula ligações duplas e triplas, aneis aromáticos, moléculas rigidas, grupos Estruturas Moleculares que favorecem eletrodadores (-NH2 e -OH) moléculas pesadas, grupos eletroatratores (-COOH e -Cl) e aneis Estruturas Moleculares que desfavorecem benzénicos em substituição quando elevada desfavorece a fluorescência (auto-absorção: meio Influência da Concentração tão concentrado que radiação não chega ao detetor) quando elevada favorece a fluorescência (menos vibrações logo Influência da Viscosidade dos Solventes menos colisões) Influência da Temperatura quando elevada desfavorece a fluorescência (aumenta colisões logo maior probabilidade de desativação para conversão externa) Influência da presença de O2 dissolvido desfavorece a fluorescência (propriedades paramagnéticas do oxigénio promovem conversão intersistemas e a tripletos) Influência do pH modifica a estrutura da molécula favorece a fluorescência (mais estruturas de ressonância conduzem RELACIONAR COM ESTADOS EXCITADOS Influência da Ressonância a estados excitados mais estáveis) ESTÁVEIS Fontes de Energia no Fluorímetro lâmpada de deutério, mercúrio ou xénon (depende do cdo) filtros (fluorímetros) e primas e redes de dispersão Tipos de Monocromadores (espetrofluorímetros) para não haver deteção da radiação da fonte e sim apenas da Porque é que os 2 monocromadores têm que estar a 90º? MELHORAR A DETEÇÃO DA RADIAÇÃO amostra Tipos de Detetores tubos fotomultiplicadores e detetores de vetores de díodos Tipos de Cuvetes tubulares ou quadrangulares, 4 faces transparentes, de vidro/quartzo Porque utilizamos cuvetes com 4 faces transparentes? porque as amostras emitem radiação em todas as direções existência de grupos fluoróforos na molécula escolha do cdo de excitação escolha do cdo de emissão Aspetos a ter em conta aquando da análise utilização do pH ótimo concentração (normalmente baixa) calibração (zero/branco) Porque é que podemos analisar moléculas não florescentes por Fluorimetria? pela reação destas com reagentes fluorimétricos, formando quelatos keyword: QUELATOS FLUORESCENTES fluorescentes (ex. deteção de produtos farmacêuticos) mais sensível e seletiva, permite determinar quantitativamente Vantagens da Fluorescência em relação ao UV-Vis vestígios de muitas espécies orgânicas e inorgânicas, tendo limites de deteção muito baixos campo de aplicação reduzido devido ao nº baixo de sistemas que Desvantagens da Fluorescência emitem radiação fluorescente MÉTODOS ESPETROSCÓPICOS ATÓMICOS espécies interferentes que absorvem ou emitem cdo muito próximos Interferências Espetrais do da espécie em análise retirando o interferente, usando um bom monocromador e Formas de corrigir Interferências Espetrais? selecionando outro cdo de trabalho/outra risca existência de gotículas ou partículas sólidas na chama que difratam Interferências Físicas ou absorvem radiação evitando viscosidades elevadas e presença de matéria em suspensão, Formas de corrigir Interferências Interferências Físicas? e usando bons defletores reações de oxidação dos metais na chama (O2), formação de novos Associações e Dissociações Moleculares compostos muito estáveis que dificultam atomização porque não se dissociam Formas de corrigir Associações e Dissociações Moleculares? usando chamas quentes, solventes orgânicos e chamas redutoras Ionização de Elementos em metais alcalinos usando "tampões de ionização" - elementos facilmente ionizáveis, Formas de corrigir a Ionização de Elementos? adicionados em quantidades superiores à amostra, originando um meio concentrado em iões e eletrões, evitando ionização dos analitos Formação de Compostos de pto de Ebulição Elevado reação com certos aniões (ex. sulfato, nitrato e fosfato) adicionando ião interferente até estabilizar o sinal e adicionar Formas de corrigir a Formação de Compostos de pto de Ebulição Elevado? "competidores" que se liguem ao anião ou ao elemento em análise (ex. EDTA) absorção da radiação emitida pelos próprios átomos não excitados Auto-absorção do elemento em análise Formas de corrigir a Auto-absorção? trabalhando com soluções de baixas concentrações emissão com chama, absorção atómica, emissão com plasma e Métodos que permitem a Atomização da Amostra fluorescência atómica  raras interferências espetrais limites de deteção menores riscas não precisam de ser estreitas Vantagens da Fluorescência Atómica retas de calibração lineares menos dependente da temperatura da chama grande sensibilidade para elementos que emitem no UV aparelhos mais simples devido ao sucesso de outros métodos de emissão e absorção Porque é que a Fluorescência Atómica não está muito implementada? atómica, mais divulgados comercialmente FOTOMETRIA DE EMISSÃO COM CHAMA Excitação de Átomos Neutros átomos excitados voltam ao estado fundamental com emissão de um fotão de radiação que pode ser identificado e medido amostra em solução gases: comburente (ar) e combustível (acetileno ou H2) atomizador e queimador Componentes do Espetrofotómetro sistema ótico detetor periférico de saída Função do Atomizador conduzir as gotículas mais pequenas da amostra até ao queimador turbulento ou de injeção direta - amostra vai à chama sem passar Tipos de Atomizador/Queimador pelos gases (consome menos amostra) de fluxo laminar ou pré-mistura - antes de chegar à chama, a amostra mistura-se com os gases (+eficiente) vaporização - transformar substância em vapor Funções da Chama atomização - converter espécies moleculares em vapor atómico excitação do vapor atómico até emissão de riscas espetrais natureza e débitos dos gases, temperatura da chama, natureza dos Como escolher as Condições de Ensaio? solventes e cdo provocam aumento de sinal devido ao efeito físico (reduz Porque se usam Solventes Orgânicos? viscosidade, aumenta velocidade de alimentação e eficiência de nebulização), térmico (menos arrefecimento da chama), redutor (dificultando formação de óxidos) e quelante (EDTA) Vantagens da Fotometria de Emissão com Chama barato, método simples e bom desempenho analítico (exatidão, precisão, sensibilidade e limite de deteção e de quantificação) espetrais, ionização de elementos, associações e dissociação Interferências moleculares e auto-absorção ESPETROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO ATÓMICA feixe de radiação provinente de uma lâmpada sofre absorção por Absorção Atómica parte dos átomos no estado fundamental existentes numa chama, emergindo com uma intensidade I. fonte de radiação modelador amostra + gases (comburente e combustível) Componentes do Espetrofotómetro atomizador/queimador sistema ótico detetor periférico de saída Tipos de Equipamentos de feixe simples e de feixe duplo lâmpadas de cátodo oco: elemento a analisar é constituinte do cátodo, lâmpada preenchida por gás inerte, quando sujeito a corrente elétrica, promove ionização e bombeamento Tipos de Fontes de Radiação lâmpadas de descarga sem elétrodos (edl) : pequena quantidade de metal ou sal selada num bulbo de quartzo, colocado numa bobine de radiofrequência. potência é aplicada, energia vaporiza e átomos excitam, emitindo espetro disco metálico circular, rotativo, com janelas em quadrantes Modulador "chopper " alternados, que deixam passar a radiação alternadamente substitui a chama, tubo cilindrico onde se coloca a amostra (sólida) Atomizador Eletrotérmico/Câmara de Grafite (GFAAS) com uma micropipeta, aquecido eletricamente e arrefecido por corrente de água chama - mais precisa (metais alcalinos), mas necessita de mais amostra, menos dependente da temperatura Diferenças entre Método da Chama e da Câmara de Grafite grafite - mais sensível, necessita de menos quantidade de amostra e não forma óxidos Função do Detetor registar a razão I/Io correção com "branco" de matriz semelhante ao do problema método da adição-padrão correção com fonte contínua (lâmpada de deutério) Métodos para Correção de Interferências (matriz/chama) efeito de Zeeman (desdobramento das riscas do espetro quando o emissor se coloca na presença de um campo magnético intenso) mercúrio permite medições à temperatura ambiente, excitado por Atomizações Alternativas: Vapor frio (CVAAS) UV e não necessita de atomizador, técnica simples, sensível e livre de interferências Atomizações Alternativas: Geração de Vapor de Hidreto (HGAAS) a frio borohidreto de sódio leva a redução a hidretos, ou seja, mais Atomizações Alternativas: Geração de Hidretos voláteis logo arrastados pela corrente do gás inerte (hélio), quando chega ao quimador de quartzo (em vez da chama), temperatura maior logo elemento é libertado do hidreto, absorvendo radiação Métodos que ocorrem a frio vapor frio (VAAS) e geração de vapor de hidretos (HGAAS) mais sensível, necessária menos amostra, podem ser amostras Vantagens da Câmara de Grafite em relação à Chama líquidas ou sólidas, não há formação de óxidos, introdução direta da amostra elimina interferências físicas  menor precisão, mais cara e complexta, resultados menos repetíveis Desvantagens da Câmara de Grafite em relação à Chama (condições experimentais sempre diferentes) para elimar as interferências matriz/chama, quando a amostra Porque é que se usa o Método de Adição-Padrão? possui outras espécies químicas absorventes que alteram os valores das leituras de absorvência e transmitância FOTOMETRIA DE EMISSÃO COM PLASMA DE ÁRGON (ICP) mistura gasosa condutora de eletricidade com uma significativa Plasma concentrações de catiões e eletrões fonte de plasma com 3 tubos de quartzo, concêntricos, através dos quais flui corrente de árgon. No topo dos tubos está uma bobine de Tocha indução do campo magnético, arrefecida por água e alimentada por gerador de radiofrequência. Ionização inicial é feita por uma faísca, atrito gerado leva a um grande aumento da temperatura Tipos de Equipamentos sequenciais (1 elemento de cada vez) ou multicanal/simultâneo amostra + árgon tocha Componentes do Equipamento sistema ótico detetor periférico de saída baixo ruído ausência de interferência da chama temperaturas elevadas logo compostos muito estáveis e pouco voláteis Vantagens do Método meio fortemente ionizado logo formação de iões do elemento de interesse (menos interferências) campo de aplicação alargado mais sensível e rápido equipamento e árgon caros e tempo de estabilização elevado (15min Desvantagens do Método a 2h) POTENCIOMETRIA energia libertada por reação espontânea é convertida em Eletroquímica eletricidade e utilizada para forçar a ocorrência de uma reação química não espontânea Grandeza medida por Potenciometria força eletromotriz (fem) em função da concentração medida direta por calculo da concentração de um ião ativo a partir Tipos de Análise de um potencial de elétrodo e medida da variação da fem de uma célula em consequência da adição de um titulante par de elétrodos, cada um imerso numa solução eletrolítica O que é uma Célula Eletroquímica? adequada, ocorrendo num deles oxidação e noutro redução aquando da ligação dos eletrões por um condutor externo Tipos de Células Eletroquímicas galvânicas/voltáicas e eletróliticas energia elétrica proveniente de um gerador externo é utilizada para Ffunção da Célula Eletrolítica forçar uma reação química Função da Célula Galvânica converter espontâneamente energia química em elétrica a partir de uma reação redox, podendo fornecer a mesma a um circuito externo contém um eletrólito inerte e as extremidades são fechadas por O que é uma Ponte Salina? material poroso permite a ligação das soluções por um meio condutor através do Função da Ponte Salina qual os catiões e aniões se podem mover, prevenindo a reação direta entre iões e mantendo a eletroneutralidade das soluções célula galvânica, onde o fluxo espontâneo de eletrões se dá sempre Pilha de Daniell do ânodo (Zn) para o cátodo (Cu) potencial associado à reação de redução que ocorre num elétrodo O que é o Potencial-padrão de Redução? quando todos os solutos possuem concentração de 1M e todos os gases estão a 1atm Potencial Padrão do Elétrodo de Hidrogénio zero (0) Como calcular o Potencial Normal de uma Pilha? subtração do potencial normal do cátodo pelo do ânodo possui uma resposta rápida e reprodutível, é seletivo para o ião que O que é um Elétrodo Indicador? se pretende analisar (cátodo) Tipos de Elétrodos Indicadores metálicos (1ª,2ª,3ª e inertes) e de membrana/seletivos possui um potencial constante, reprodutível, conhecido e é O que é um Elétrodo de Referência? insensível à composição da solução em estudo (ânodo) Tipos de Elétrodos de Referência elétrodo normal de hidrogénio, de calomelanos e de Ag/AgCl Constituição de um Elétrodo de Calomelanos Modificado solução saturada de sulfato de mercúrio em contacto com prata e com uma solução de sulfato de potássio de concentração variável quando se pretende um elétrodo de referência sem interferências Quando deve ser utilizado um Elétrodo de Calomelanos Modificado? com iões cloreto (pode formar precipitados ou alterar a concentração de Cl- da solução em análise) fio de prata em contacto com solução de AgCl saturada que contacta Constituição de um Elétrodo de Ag/AgCl com uma outra de KCl de concentração variável o mercúrio é volátil, com a prata deixa de haver limitação de Porque é que se substitui o mercúrio pela prata? temperatura e também menos toxicidade preparação mais fácil, utilização até 250ºC, aplicação em soluções Vantagens do Elétrodo de Ag/AgCl não aquosas, menor toxidade e de uso geral metal em contacto com uma solução contendo iões do próprio Constituição de um Elétrodo Metálico de 1ªordem metal (menor seletividade e reprodutibilidade) metal recoberto com um sal pouco solúvel do metal em contacto Constituição de um Elétrodo Metálico de 2ªordem com uma solução do anião do sal metal recoberto com um sal pouco solúvel do próprio metal e um sal Constituição de um Elétrodo Metálico de 3ªordem levemente mais solúvel de um segundo metal metal inatacável (normalmente platina Pt), em contacto com uma Constituição de um Elétrodo Inerte solução contendo os estados oxidados e reduzidos de um sistema redox  de vidro, de membrana cristalina, de membrana líquida, sensores Tipos de Elétrodos de Membrana para gases ou bio-sensores bolbo de vidro sensível à concentração hidrogénica e no seu interior uma solução de HCl 0,1M saturada com AgCl, onde está mergulhado Constituição de um Elétrodo de pH/de Membrana de Vidro um fio de prata (elétrodo de referência interno) com ligação ao medidor de pH a partir de silicatos com modificadores iónicos que retardam a Constituição IUPAC do Elétrodo da Membrana de Vidro hidrólise do silicato (Na2O - CaO - SiO2 - Li2O - BaO - La2O3) flutuações no potencial de junção, erro alcalino, erro ácido, Causas possíveis de erros nas leituras de Elétrodos de pH incertezas na calibração, tempo de equilíbrio, temperatura e contaminações em soluções fortemente alcalinas, o elétrodo de pH começa a O que é um erro alcalino/negativo? responder ao iões Na+ logo os valores medidos serão menores que os reais O que é um erro ácido? em soluções ácidas, o elétrodo de pH começa a responder ao iões H+ logo os valores medidos serão maiores que os reais índice de capacidade do elétrodo para medir determinado ião na Coeficiente de Seletividade presença de outro estado sólido, podem permutar iões com carga e raios iguais ou Elétrodos de Precipitado ou de Membrana Cristalina semelhantes ao da rede cristalina responde a determinados iões em solução, devido ao potencial que se estabelece na interface da solução aquosa em análise e do Elétrodos de Membrana Líquida composto no estado líquido incorporado no elétrodo, que se liga ao ião a determinar responde a um dado ião e a um elétrodo de referência, imersos numa solução interna, separada da solução em análise, por uma Sensores para Gases membrana permeável às moléculas gasosas de um determinado composto eléctrodo de pH envolvido por uma membrana permeável ao CO2, logo à medida que este passa através da membrana e se dissolve em Sensor para determinação do CO2 solução, o pH vai variar, esta variação é uma medida indirecta da concentração de CO2 módulo com um sensor biológico com atividade catalítica ou reações Bio-sensores de afinidade em íntimo contacto com um transdutor físico que converte o sinal químico em elétrico elétrodo da ureia: elétrodo normal de pH revestido com um gel Exemplo de um Bio-sensor impregnado de urease. Ureia penetra no gel, é degradada pela enzima e é formada a amónia, levando a alteração no pH, que é permite determinação de moléculas orgânicas complexas, condições suaves de reação devido a biocatalisadores, interferências evitadas Vantagens dos bio-sensores devido à combinação da seletividade da resposta enzimática com a do elétrodo CONDUTIMETRIA condução da eletricidade através das soluções iónicas, devido à migração de iões durante a aplicação de um potencial de corrente Condutância alternada (é a soma das condutâncias de todas as espécies iónicas presentes na solução, é aditiva, não específica, de aplicação limitada, sensível e depende do número de iões e da velocidade dos mesmos) medição direta, é necessário determinar a constante da célula e Condutimetria Direta calibrar o aparelho, análise rápida e sensível Condutimetria Indireta/ Titulações Condutimétricas não é necessário determinar cte da célula nem calibrar, nº de pontos reduzidos, titulações rápidas, precisão, exatidão e relativa porque as leituras são relativas ao composto anterior/inicial e o pH Porque não é preciso determinar a cte da célula nem calibrar na Condutimetria Indireta? varia ao longo do tempo aumenta condutividade (MAS, a extremamente elevadas Influência da Concentração concentrações começa a diminuir por interações iónicas) condutividade de uma solução de 1 eq-g de soluto cm-3 ou Condutância Equivalente condutância entre dois elétrodos planos à distância de 1cm e com área total que contenha 1 eq-g de substância, independente da concentração cada ião contribui com uma quantidade definida para a condutância Lei da Migração Independente de Iões (Kohlrausch) total de um eletrólito, mexendo-se independentemente de outros eletrólitos fortes - aumentam o grau de ionização porque a condutância eq limite pode ser medida por extrapolação quando as Porque é que a Condutância Equivalente aumenta à medida que diminui a concentração? forças inter-iónicas são desprezadas (ex. ácido acético) eletrólitos fracos - maior liberdade de iões porque a condutância eq não pode ser extrapolada diretamente, devido à grande variação da mesma para baixas concentrações para determinar a concentração de um ácido ou de uma base, mede- Titulações Condutimétricas de Ácido-base se a variação da condutância após várias adições, respectivamente, de uma base ou de um ácido de concentração conhecida, obtendo- se uma curva de calibração determina-se a linha do sal medindo um volume de água igual ao Titulações Condutimétricas da Linha do Sal volume de solução ácida, titulando-se o volume da mesma com uma solução do sal (de sódio ou potássio) respetivo, com a mesma concentração da base previamente usada Quando é que é utilizada a Linha do Sal? quando é dificil visualizar o PE de uma titulação com um ácido fraco Titulações Condutimétricas de Precipitação formação de um precipitado, e quanto menor for KS (produto de solubilidade), melhor definido e visível fica o PE e o declive da reta da velocidade de formação do precipitado, da pureza e do produto Do que depende a exatidão das Titulações de Precipitação? de solubilidade do mesmo compensação da condutância por correção, utilizando titulante 10x Efeito de Diluição mais concentrado que titulado, com um inicial elevado e usando microbureta para aumentar a precisão e exatidão Tipos de Células Condutimétricas de imersão, de fluxo contínuo e de enchimento determinação da pureza da água mediação da salinidade da água localização de PE (exceto redox) Quais as aplicações das medidas condutimétricas? análise de reações iónicas determinação da concentração de eletrólitos fortes determinação de grandezas fisicó-químicas Porque é que a partir de um determinado ponto (de equivalência), se pode parar a titulação deixa de ser verificada uma condutância condutimétrica? MÉTODOS DE PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS retirar analitos com interesse da matriz da amostra numa forma mais Objetivo da preparação de amostras adequada para a sua introdução no sistema cromatográfico ou noutro método analítico Análise Direta quando os teores são significativos Prévio Enriquecimento quando os teores são vestigiais Classificação Temporal das Técnicas técnicas clássicas e modernas Classificação das Técnicas tendo em conta o meio amostras líquidas, gasosas ou sólidas Tipos de Técnicas Convencionais/Clássicas LLE, SPE e LSE enriquecimento de compostos orgânicos semi-voláteis, por LLE (Extração Líquido/Líquido) distribuição/partição dos analitos entre a fase aquosa e a fase orgânica imiscível, partindo-se de volumes consideráveis de amostra para finalizar em pequenos volumes de solvente orgânico é necessário um passo de concentração, duração elevada e consumo Desvantagens da LLE excessivo de solventes orgânicos tóxicos extração, concentração e limpeza de analitos presentes em diferentes tipos de matrizes, baseando-se nas propriedades SPE (Extração em Fase Sólida) adsortivas dos sólidos (disco ou cartucho), eluindo-se um primeiro solvente, promovendo a saida de impurezas, e um segundo eluente, levando à absorção do analito seletividade, sensibilidade, versatilidade, rapidez e possibilidade de Vantagens de SPE automatização online manipulação do analito apenas uma vez, mais rápida e fácil, mais barata, menos volume de solvente orgânico, mais aplicações e Porque é que o SPE tem vindo a substituir o LLE? possibilidade de automatização (permite preparar várias amostras simultaneamente) conhecido por lixiviação: solvente é aquecido, vaporizado e LSE/Soxhlet (Extração Líquido/Sólido) condensado, gotejando para o cartucho que contém a amostra, os analitos são lixiviados, ficando retidos à superfície do enchimento, regressando o solvente ao balão de enchimento Tipos de Técnicas Modernas SPME e SBSE SPME (Micro-extração em Fase Sólida) analitos extraídos de uma matriz líquida/gasosa para uma película de revestimento da fibra (PDMS) de um polímero líquido imiscível características da fase de revestimento polaridade dos analitos volume e temperatura da amostra Parâmetros a ter em conta para otimizar SPME tempo de extração velocidade de agitação pH e força iónica quantidade de material polimérico ser muito pequena, Limitação da SPME compromentendo eficiência da extração (limite da quantidade de analito extraído) transferência do analito da matriz para o polímero que reveste o SBSE (Extração Sorptiva em Barra de Agitação) agitador magnético maior quantidade de PDMS mais sensível e eficiente (devido à agitação) Vantagens de SBSE robustez possibilidade de automatização da matriz da amostra, da volatibilidade e solubilidade dos analitos, Do que depende a seleção da Técnica Sorptiva? etc na SPME há uma maior relação de fase entre a matriz da amostra e o Porque é que a sensibilidade da SPME é menor que a SBSE? PDMS, o que aumenta a capacidade extrativa e a sensibilidade (pois é utilizada uma pequena quantidade de material) Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe - baseia-se na extração/partição com adição de um solvente orgânico, onde a QUECHERS (Extração em Fase Sólida Dispersiva) amostra vai diretamente para o cartucho sem passar pelo enchimento a SPE baseia-se nas propriedade absortivas das superfícies sólidas, Diferença entre QUECHERS e SPE ocorrendo transferência da amostra para uma fase sólida. na QUECHERS é uma extração em fase sólida, mas dispersiva Técnicas de Preparação de Amostras Gasosas SHS (espaço de cabeça estático) , DHS (espaço de cabeça dinâmico), SPME e HSSE (espaço de cabeça com extração sorptiva) Técnicas de Preparação de Amostras Líquidas LLE, SPE, SPME, SBSE e QUECHERS LSE, SPE (extração super-crítica), ASE (extração por solventes Técnicas de Preparação de Amostras Sólidas acelerada), MASE (extração assistida por micro-ondas), EU (extração ultra-sónica) e QUECHERS transformação química do composto a analisar, adequando-o ao Derivatização método analítico selecionado Porque é que a derivatização deve ser evitada? encarece o processo de preparação da amostra converter um composto noutro mais estável aumentar volatilidade e/ou reduzir polaridade Quando é que se tem que usar derivatização? melhorar eficiência da extração, seletividade e deteção aumentar sensibilidade do método CROMATOGRAFIA separação dos componentes de uma mistura devido à diferente Definição de Cromatografia afinidade desses componentes para as duas fases (estacionária e móvel)  separação (analítica e preparativa), identificação (pelo tempo de Objetivos da Cromatografia retenção) e quantificação (pela área do pico, proporcional à concentração do analito) Classificação com base na Natureza da Fase Móvel de fase gasosa, líquida e de fluído supercrítico em leito aberto (papel ou camada fina/TLC) ou em coluna (clássica, Classificação com base no Equipamento utilizado HPLC ou GC) Classificação com base na Natureza do Equílibrio Químico partição, adsorção, permuta, exclusão e afinidade fase móvel e estacionária líquidas: analitos solubilizam entre as duas Cromatografia de Partição fases consoante afinidade para cada uma) fase móvel líquido/gás e estacionária sólida: analitos são mais ou Cromatografia de Adsorção menos adsorvidos pela fase estacionária, influenciando o tempo de retenção na mesma fase móvel líquida e estacionária sólida: estacionária carregada logo Cromatografia de Permuta estabelece ligações eletrostáticas com analitos de carga oposta, os que não interagirem são eluidos (tempo de retenção menor) separação com base no tamanho das partículas pois as mais Cromatografia de Exclusão pequenas ficam retidas nos poros da estacionária (tempo de retenção maior) enquanto que as maiores são eluidas com a móvel estacionária apresenta molécula com grande afinidade para um Cromatografia de Afinidade analito, não se liga a todos os outros que eluidos com a móvel (analito só é eluido quando há alteração do pH do meio) tempo que a fase móvel leva a sair da coluna desde que foi aplicada, sabendo que não apresenta qualquer afinidade para a fase Cromatograma: Tempo Morto estacionária (não reage com a coluna), até ao ponto que está no