Tema 1: Introducción a la química analítica PDF

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 TEMA 1: Introducción a la quimica analitica EL P...

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 TEMA 1: Introducción a la quimica analitica EL PROCESO ANALITICO 1- Planteamiento del problema 1a. Se establece el problema y los objetivos. 1b. Busqueda de bibliografia 1c. Seleccionamos el método de análisis 2- Proceso de medida 2a. Se toma la muestra 2b. Preparación de la muestra. 2c. Medida (muchas) 3- Conclusiones 3a. Evaluamos los datos obtenidos en las medidas. 3b. Llego a conclusiones y realizo el informe de los resultados. DEFINICIÓN: Ciencia metrológica que desarrolla, optimiza, y aplica herramientas de amplia naturaleza, que se concretan en procesos de medida encaminados a obtener información química y bioquímica de calidad, tanto parcial como global sobre materias o sistemas de amplia naturaleza en el espacio y en el tiempo, para resolver problemas científicos, técnicos, económicos y sociales. 1. Ciencia metrológica. 2. Doble carácter: Básico (desarrolla y optimiza) y práctico (aplica los métodos) 3. Genera información sobre la materia de estudio, de su composición y estructura, teniendo en cuenta su espacio y tiempo de existencia. 4. Se usan herramientas diversas. 5. Se utiliza para resolver problemas de naturaleza variada (medioambiental, farmacéutico, industrial...) ANÁLISIS QUÍMICO: Adquisición de información sobre la composición o la estructura química de un sistema material mediante la aplicación de un proceso analítico. Conjunto de técnicas operatorias requeridas por la quimica analitica para alcanzar sus objetivos FUNCIONES DE LA QUIMICA ANALITICA Control de procesos en fabricación Control medioambiental Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 PROBLEMAS A RESOLVER A. PROBLEMAS SOCIO-ECONÓMICOS: * Industriales: Control de calidad de la materia prima, productos intermedios en el proceso de fabricación y del producto final. Alteración en el proceso de fabricación (detectar la causa y tomar una decisión para acabar con el problema). Investigación y síntesis de nuevos productos (conocer la pureza y calidad del producto sintetizado). *Medico-sanitarios: Problemas clínicos (para conocer los parámetros analíticos del enfermo). Problemas sanitarios (surgen de la necesidad de controlar la calidad de aguas potables, alimentos, fármacos...). Problemas higiénico-laborales (detección de sustancias nocivas que afectan a los trabajadores) *Legales: Comercialización del producto, si este no cumple con la normativa pedida por el cliente. Problemas derivados de actividades legales (no se cumplen las condiciones de un contrato o se causen daños, Litigios) *Ambientales: Contaminación de ríos, mares, suelo, aire, por uso de abonos, pesticidas... Contaminación atmosférica por los vehículos, calefacciones... PROBLEMAS ARQUITECTÓNICOS Y ARTÍSTICOS *Problemas derivados de la degradación que sufre un monumento o obra de arte por la contaminación ambiental o el tiempo. *Problemas derivados de los nuevos materiales de construcción cuya degradación no ha sido previamente estudiada en profundidad. *Conservación y restauración de las obras de arte, conociendo sus componentes. PROBLEMAS DEPORTIVOS *Derivados del uso de drogas no permitidas, doparse. B. PROBLEMAS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO *Analizar sustancias nuevas para las cuales no existe un método de análisis establecido. *Modificar análisis existentes para mejorar los resultados, C, PROBLEMAS EDUCATIVOS *Problemas didáctico-pedagógicos. Formacion de nuevos cientificos y divulgar conocimientos analiticos existentes. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 CLASIFICACIÓN DEL ANÁLISIS QUÍMICO SEGÚN EL TIPO DE INFORMACIÓN REQUERIDA: - Analisis cualitativo - Análisis cuantitativo - Análisis estructural (como se disponen los átomos en una molécula) SEGÚN LA ALTERACIÓN DE LA MUESTRA POR EL ANÁLISIS: - Análisis destructivo - Análisis no destructivo SEGÚN LA NATURALEZA DE LA MUESTRA DEL ANALITO - Muestra orgánica - Muestra inorgánica - Muestra biologica - Analisis inorganico - Analisis organico - Analisis biologico. ✓ Análisis inorgánico, Muestra Inorgánica. Metales (Fe, Na) en suelos ✓ Análisis inorgánico, Muestra orgánica. % metales en el petróleo ✓ Análisis inorgánico, Muestra biológica. Cianuro en tejidos ✓ Análisis orgánico, Muestra Inorgánica. Hidrocarburos en un suelo ✓ Análisis orgánico, Muestra orgánica. %-hidrocarburos en el petróleo ✓ Análisis orgánico, Muestra Biológica. Lípidos en saliva ✓ Análisis biológico, Muestra Inorgánica. Microorganismos en suelo ✓ Análisis biológico, Muestra orgánica. Bacterias en un alimento ✓ Análisis biológico, Muestra Biológica. Plaquetas en sangre SEGÚN LA PROPORCIÓN RELATIVA DE LA ESPECIE A ANALIZAR Análisis de macrocomponentes: >1% Análisis de microcomponentes: 1%-0,01% Análisis de trazas: 10^-3 / 10^-14 % SEGÚN EL TAMAÑO DE LA MUESTRA Macroanalysis: >0.1 g Mesoanalisis: 0.1-0.01 g Microanalisis: 0.01-0.001 g Sub Microanalisis: 10^-3 - 10^-4 g Ultra Microanalisis: 5, se aumenta un dígito (Ej.: 3,248 -> 3,25) 2. Si es < 5, no se altera (Ej.: 3,242 -> 3,24) 3. Si es = 5, se redondea al número par más próximo (Ej.: 9,65 -> 9,6; 4,75 -> 4,8) Cuando se realizan operaciones (suma, resta, multiplicación, división) con datos con diferente número de cifras significativas, existen dos reglas generales: a. El resultado final no puede tener más cifras significativas que el dato inicial que tenga el menor número de cifras significativas. b. No se deben redondear los datos iniciales, sino efectuar esta operación en el resultado final. CV= 0,01324 -> 1ª cifra significativa=1 -> redondeo= 0,01 (2ª cifra decimal) media= 10,2344 -> se redondea a lo mismo que lo de arriba,a la 2ª cifra decimal -> 10,23+- 0.01 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 SEMINARIO 2 1. CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS ANALÍTICAS TÉCNICAS CLÁSICAS Basadas en reacciones químico -estequiométricas en donde, tras la adición de un reactivo, se produce una reacción química y la propiedad analítica (señal analítica) puede ser el volumen de reactivo consumido que reacciona con el analito (volumetrías) o la masa del producto de la reacción (gravimetrías) en el equilibrio. Dado que los valores calculados no dependen de ningún factor ajeno a la reacción los métodos derivados se denominan absolutos. TÉCNICAS INSTRUMENTALES Basadas en la medida de una propiedad del analito que se manifiesta tras una interacción con un agente físico (propiedad física) cuyo valor está relacionado con la concentración y, en la mayoría de los casos, con una serie de factores ajenos a esta concentración. Como consecuencia se establece una relación entre la señal analítica y la concentración (S=kC) donde “k” es una constante que engloba aquellos parámetros ajenos a la concentración. Dicho valor se obtiene midiendo las señales producidas por diferentes patrones de concentración creciente y perfectamente conocida obteniendo finalmente una función de calibrado. En este caso diremos que se trata de métodos relativos. Dependiendo de la naturaleza de la propiedad analítica, ej. Métodos ópticos o electroanalíticos. Señal = f (concentración) FUNCIÓN DE CALIBRACIÓN Es una función matemática (lineal, cuadrática, exponencial, etc.) aunque, se procura que sea lineal en al menos en un determinado rango al que llamaremos intervalo lineal (recta de calibrado). Buscamos una relación funcional entre la concentración o cantidad de analito y la señal analítica obtenida. Señal = f (concentración, cantidad). “Establecimiento de una relación clara e inequívoca entre la respuesta instrumental (variable dependiente) la cantidad/concentración de analito (variable independiente)”. La función de calibración se obtiene experimentalmente (método de ajuste por mínimos cuadrados): 1. Preparar disoluciones de analito, de concentración conocidas, a las que llamaremos disoluciones patrón o patrones de calibración. 2. Medir sus señales analíticas. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 3. Calcular la ecuación de la función de calibración a partir de las concentraciones de los patrones y de las señales medidas experimentalmente. Señal = a + b · f (concentración). “a” es la ordenada en el origen y “b” es la pendiente. 1000 ppm= 1000 mg/l EJEMPLO 1: (concentración) X= 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 (señal) Y= 23,9;46,83:71,73; 95,01: 116,2: 140,12; 163,91 a=0,9457 b=2,325 r=0,9998 y=0,9457 + 2,325x EJEMPLO 2: Concentración en ppm X=10;50;100;150:200 Señal Y= 1,8;9,6;17,9;28,2;35,8 1º ) a=0,269 b=0,1803 r=0,999 Y= 0,269 + 0,1803x 2º) ¿¿[Fe2+] en agua con otras señales?? 21,3=0,269 + 0,1803x -> x=116,64 ppm 22,6 -> C= 123,852 ppm 20,1-> C= 109,987 ppm Cm= 117 ppm (se redondea a la unidad) s= +-7 ppm (se redondea a la unidad) RESULTADO= 117+- 7 ppm de Fe2+ 2. TIPOS DE CALIBRACIÓN a) Calibración a un nivel de concentración La disolución patrón se prepara por triplicado (como mínimo) y se analiza en las mismas condiciones que las muestras, con el fin de obtener una respuesta media del analito. A continuación , se calcula el factor de respuesta. Muy empleada en la industria y en los laboratorios de análisis de rutina, pero no siempre de forma correcta. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 b) Calibración completa o multinivel. 1) Calibración directa, estándar o con patrones externos. Este tipo de calibración se lleva a cabo en 4 etapas: 1. Preparación de las disoluciones patrón. a. Se toman varios matraces aforados, todos de la misma capacidad, y se comprueba que están limpios. b. Con una pipeta graduada se colocan, en los distintos matraces, volúmenes crecientes de disolución patrón de concentración conocida (Cp). c. Si es necesario se agregan las cantidades de reactivo indicadas en el procedimiento. d. Se enrasan los matraces con el disolvente o con el propio blanco de la muestra (muestra idéntica a la muestra problema pero libre de los analitos). C1*V1=C2*V2 e. Se tapan y agitan los matraces. EJ: Cp=1000 ppm; matraz 1=5,10,15,20,25. Matraz 2= 50mL 5*1000=50*C2= 100ppm 2. Preparación del blanco analítico. a. En un matraz aforado, igual a los utilizados para los patrones, colocamos las cantidades de reactivos que hemos añadido a los patrones, enrasamos con disolvente o con blanco de muestra, tapamos y agitamos la mezcla. 3. Obtención de la función de calibración: método gráfico / algoritmo matemático. a. El método gráfico, además de obtener la ecuación de la recta de calibración, nos permite saber si algún punto experimental debe ser rechazado por estar muy desviado, mientras que el método del algoritmo matemático nos permite obtener los parámetros de la ecuación de calibración con mayor exactitud. Si el blanco da señal, se le resta. 4. Estimación de la concentración de la muestra. a. Preparación de las disoluciones muestra. i. Se toman varios matraces aforados, todos de la misma capacidad, y se comprueba que están limpios. ii. Con una pipeta graduada colocamos, en los distintos matraces, el mismo volumen de muestra. (no meto patrón) iii. Si es necesario, se agregan las cantidades de reactivos indicadas en el procedimiento, para que se desarrolle la reacción analítica. iv. Se enrasan los matraces con el disolvente indicado en el procedimiento. b. Medida de la señal de las disoluciones de la muestra. c. Estimación de la concentración (sustituyo señal en la recta) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 EJEMPLO: Concentración en ppm X=10;50;100;150:200 Señal Y= 1,8;9,6;17,9;28,2;35,8 Si se analizan 3 muestras de agua (10 ml en matraces de 50 mL)... 21,3=0,269 + 0,1803x -> x=116,64 ppm 22,6 -> C= 123,852 ppm 20,1-> C= 109,987 ppm Estamos diluyendo la mezcla, por lo que esto es la concentración de hierro en la muestra diluida, no en la muestra sola. Para saber SÓLO la concentración de Fe2+, fórmula al revés 116,64 ppb*50mL= 10ml*C1 C1= 58,32 ppb de Fe2+ inicial c) Calibración con adición de patrón. Necesario cuando hay interferencia debida a los constituyentes de la matriz: efecto matriz. Este tipo de calibración se lleva a cabo en 2 etapas: 1. Preparación de las disoluciones para el calibrado. Mismo volumen de muestra y volúmenes crecientes de disolución patrón. a. Se toman varios matraces aforados, todos de la misma capacidad, y se comprueba que están limpios. b. Con una pipeta graduada se colocan, en los distintos matraces, el mismo volumen de muestra(Cm?). c. Con una pipeta graduada colocamos, en los distintos matraces, volúmenes crecientes de disolución patrón de concentración conocida (Cp), salvo en el primer matraz que no se añade patrón (Cp1=0). d. Si es necesario, se agregan las cantidades de reactivos indicadas en el procedimiento. e. Se enrasan los matraces con el disolvente indicado en el procedimiento. f. Se tapan y se agitan los matraces. 2. Obtención de la función de calibración. a. Medida de la señal de las disoluciones. Utilizando el instrumento adecuado, medimos las señales analíticas que generan los patrones de calibración. La señal 1 es a Cp=0 b. Construimos una tabla con los valores obtenidos y las concentraciones de los patrones. Partimos desde arriba porque aunque Cp1=0, la muestra tiene analito y por ello, da señal. c. Estimación de la concentración. En los calibrados con adición de patrón para obtener la concentración de la muestra en la recta de calibrado y=0. Cm= a/b (0=a+bC -> c=a/b) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 EJEMPLO Disolución patrón Cr-> 12,2 ppm V2=50ml Problema (ml)= 10,10,10,10,10 Patrón de 12,2ppm (ml)= 0,10,20,30,40 Absorbancia (Señal)= 0,201;0,292;0,378;0,467;0,554 12,2*0=50*C2 =0 ppm C2 (muestra) 12,2*10=50*C2 = 2,44 12,2*20=50*C2 = 4,88 12,2*30=50*C2 =7,32 12,2*40=50*C2 =9,76 3) Calibración con patrón interno. Necesario cuando la señal analítica fluctúa debido a las características de la técnica de medida. Patrón interno: es una sustancia, diferente al analito, que se añade tanto a las disoluciones patrón como a las muestras en una misma concentración final. Características del patrón interno: ✓ Comportamiento parecido al analito. ✓ La muestra no debe contenerlo. ✓ Debe ser estable. Este tipo de calibración se lleva a cabo en dos etapas: 1. Preparación de las disoluciones patrón. a. Se toman varios matraces aforados, todos de la misma capacidad, y se comprueba que están limpios. b. Con una pipeta graduada se colocan, en los distintos matraces, el mismo volumen de patrón interno. c. Con una pipeta graduada colocamos, en los distintos matraces, volúmenes crecientes de disolución patrón de concentración conocida (Cp). (analito X Pi y analito a determinar P) d. Si es necesario se agregan las cantidades de reactivo indicadas en el procedimiento analítico. e. Se enrasan los matraces con el disolvente o con el blanco de muestra indicado en el procedimiento analítico. f. Se tapan y agitan los matraces. 2. Obtención de la recta de calibración. a. Medida de la señal de las disoluciones (utilizando el instrumento adecuado, medimos las señales analíticas que generan las disoluciones preparadas (patrón y patrón interno). b. Se construye una tabla con las relaciones de señal obtenidas y las concentraciones de los patrones de calibrado, en la segunda columna la relación entre Señal P y señal de PI. c. Estimación de la concentración. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 EJEMPLO Se determina tirosol en una muestra de aceite mediante HPLC-MS/MS. Para ello se prepararon 5 matraces (de 100 mL) que contenían cantidades crecientes de una disolución de 100 ppb de tirosol (Ty) y cantidades constantes de una disolución de 50 ppb de ácido siríngico (AS). A continuación se prepararon 6 matraces de 100 mL que contenían 10 mL de muestra de aceite cada uno. Se analizaron las 6 réplicas, obteniéndose los siguientes resultados V inicial a) Cmadre= 100ppb VFINAL=100ml Ty (se preparan matraces a partir de mis 1,2,3,4,5 ml) As= Patrón interno V= 5ml Cpi= 50 ppb C(ppb) de muestra1 S (STy/SAs) 100ppb*0,001=0,1 -> C1=1 1,634 2 2,224 3 3,046 4 4,097 5 4,582 y= 0,784+0,7776x r= 0,994 b) 6 matraces VF=100ml Vaceite(m)=10ml C de aceite diluido(ppb) C de aceite diluido en la S 2,922= 0,784+0,7776x 2,749*(100ml/10ml) 2,922 2,749 27,49 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 2,906 29,06 3,044 2,653 26,53 2,843 3,441 34,41 rarillo no? 3,460 2,285 22,85 2,561 2,677 26,77 2,866 Des t= 3,82 CV=13,7 Como hay mucha desviación, hacemos Q de Dixon (de menor a mayor; cojemos extremos y su contiguo; el que tiene más diferencia entre sus valores contiguos es el sospechoso) Qcal= 5,365/(34,41-22,85)=0,46 Qteórica=0,56 como no es sospechoso, se incluye en mis datos Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 TEMA 3: Introducción a la medida analitica 1. Generación de la señal analítica La información química se obtiene mediante la observación y/o medida de una, o más, de las propiedades analíticas de la muestra. Esto implica: 1. Usar un dispositivo adecuado (instrumento analítico) para poder realizar la observación y medida de la propiedad analítica. 2. Llevar a cabo la observación y medida de la propiedad. Como resultado se obtiene un dato experimental, al que llamaremos señal analítica 2. Propiedad analítica “Propiedad analítica es cualquier propiedad física, o químico-física de la muestra, o de algún derivado relacionado con ella, que se pueda observar y medir y esté unívocamente relacionada con la clase o cantidad de la especie química que queremos analizar”. Debe: 1. Poder observarse y/o medirse. 2. Estar relacionada con la naturaleza y/o cantidad del analito que queremos determinar. 3. Permitir que se establezca un método operatorio experimental mediante el cual dicha relación quede perfectamente definida. 3. Propiedad analítica-técnica analítica. - Propiedades comunes: masa, volumen y densidad. - Propiedades específicas: color, emisión de fluorescencia... Clasificación: a) Según finalidad del análisis: - Cualitativas. - Cuantitativas. - Estructurales. b) Según naturaleza: - Ópticas. - Electroquímicas. - Térmicas. - Mecánicas (masa, volumen y densidad). - Otras (magnéticas, radiactivas,….). “La propiedad condiciona la técnica”. Otros condicionantes: - Concentración relativa del analito. - Interferencias. - Tipo de análisis (cualitativo, cuantitativo o estructural). - Exactitud. - Número de muestras. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 4. Instrumento analítico. Dispositivo de comunicación entre el sistema de estudio y el analista, ya que convierte la señal analítica que no suele ser detectable ni comprensible directamente por el ser humano en una forma que sí lo es. Es la materialización de una técnica analítica. Un instrumento analítico es un conjunto de mecanismos de diversa índole; ópticos, eléctricos, mecánicos, magnéticos, térmicos,… acoplados y coordinados entre sí, de tal forma que permitan medir una propiedad analítica dada. Como resultado de esta interacción se originan una serie de fenómenos y la muestra genera una respuesta en forma de propiedad física, que el instrumento transforma en señal analítica. La señal analítica se puede definir como la cantidad de propiedad analítica que hemos observado y medido (resultado o dato experimental). Los datos experimentales primarios son el conjunto de señales correspondientes a un análisis. De la manipulación de estos datos se obtienen los resultados analíticos. 5. Calibración. Distinguimos dos tipos de calibración: 1. Calibración metodológica (método): establecimiento de una relación clara e inequívoca entre la respuesta instrumental (variable dependiente) y la cantidad/concentración de analito (variable independiente a) Métodos absolutos: La medida física se relaciona directamente con la cantidad de materia (gravimetría, electrodeposición y culombimetría). En el caso de los métodos estequiométricos (volumetría), la cantidad de un reactivo conocido se relaciona con la cantidad de analito, por un mecanismo de reacción química, sin instrumento de medida necesario. b) Métodos Comparativos o relativos: Los valores obtenidos en las mismas condiciones experimentales, para una serie de patrones y para la muestra se relacionan entre sí a través de un factor o una función de calibración. 2. Calibración instrumental (instrumento): es asegurar que un instrumento y/o aparato funciona correctamente según lo que se espera de él. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 ¿Cómo definimos calibración? “Establecimiento de una relación clara e inequívoca entre la respuesta instrumental (variable dependiente) y la cantidad/concentración de analito conocida (variable independiente)”. La Guía ISO 25, 1990 define la calibración como: “El/los conjuntos de operaciones que permiten establecer, en determinadas condiciones experimentales, la relación que existe entre valores indicados por el aparato de medida o por el sistema de medida, con los valores obtenidos en la medida de un valor conocido”. ¿Qué buscamos con la calibración? Buscamos una relación funcional entre la concentración o cantidad de analito y la señal analítica obtenida. La función de calibración se puede obtener de dos formas: 1. Mediante razonamientos teóricos: Opción compleja y difícil de desarrollar, ya que son muchos los factores instrumentales que intervienen y no siempre son bien conocidos. Señal = f (concentración, cantidad) 2. Experimentalmente: a) Preparar disoluciones de analito, de concentración conocidas, a las que llamaremos disoluciones patrón o patrones de calibración. b) Medir sus señales analíticas. c) Calcular la ecuación de la función de calibración a partir de las concentraciones de los patrones y de las señales medidas experimentalmente. Calibración completa o multinivel. Implica la obtención de forma empírica de una “función de calibración” que relaciona la señal analítica con la concentración a partir de un número de disoluciones patrón en las que el analito se encuentra presente en concentraciones diferentes, pero perfectamente conocidas. S = a + b · C analito La calibración completa o multinivel puede ser: - Calibración directa o Estándar. - Adición de patrón. Ambas pueden ser con patrón interno. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 1) Calibración directa o estándar (en disolvente o en matriz). 1. Preparación de las disoluciones patrón. a. Se toman varios matraces aforados, todos de la misma capacidad, y se comprueba que están limpios. b. Con una pipeta graduada se colocan, en los distintos matraces, volúmenes crecientes de disolución patrón de concentración conocida (Cp). c. Si es necesario se agregan las cantidades de reactivo indicadas en el procedimiento. d. Se enrasan los matraces con el disolvente o con el propio blanco de la muestra (muestra idéntica a la muestra problema pero libre de los analitos). e. Se tapan y agitan los matraces. 2. Preparación del blanco analítico. a. En un matraz aforado, igual a los utilizados para los patrones, colocamos las cantidades de reactivos que hemos añadido a los patrones, enrasamos con disolvente o con blanco de muestra, tapamos y agitamos la mezcla. 3. Obtención de la función de calibración: método gráfico / algoritmo matemático. a. El método gráfico, además de obtener la ecuación de la recta de calibración, nos permite saber si algún punto experimental debe ser rechazado por estar muy desviado, mientras que el método del algoritmo matemático nos permite obtener los parámetros de la ecuación de calibración con mayor exactitud. Si el blanco da señal, se le resta a cada señal de los patrones 4. Estimación de la concentración de la muestra. a. Preparación de las disoluciones muestra. i. Se toman varios matraces aforados, todos de la misma capacidad, y se comprueba que están limpios. ii. Con una pipeta graduada colocamos, en los distintos matraces, el mismo volumen de muestra. (no meto patrón) iii. Si es necesario, se agregan las cantidades de reactivos indicadas en el procedimiento, para que se desarrolle la reacción analítica. iv. Se enrasan los matraces con el disolvente indicado en el procedimiento. b. Medida de la señal de las disoluciones de la muestra. c. Estimación de la concentración (sustituyo señal en la recta) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 PROBLEMAS CALIBRACIÓN DIRECTA (EXAMEN) 1- y=0,946 + 2,325b r=0.9998 2- r= 0,996 y=-0,5+102b 3- y= -5.55 + 1,146x r=0.9814 -> buen ajuste Si y=45, ¿x? -> 44,109 4- y= -0,076 + 75,371x S=18,7 -> x= 0,25 ppm 5- a) y= 0,269 + 0,18x r=0.999 b) 21,3 -> 116,64 ppm Fe 22.6-> 123,85 ppm 20.01-> 109,99 ppm Media= 116,82 ppm Fe Desv estandar= 6,93 ppm Fe PRIMERA CIFRA SIGNIFICATIVA DE LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR MARCA EL REDONDEO El 6 es la unidad, redondeo a la unidad Media= 117 ppm Fe Desv estandar= 7 ppm Fe [110-123] rango RESULTADO= 117+- 7 ppm Fe 6- y= 7,578 + 1,743x r=0,94 -> AQUÍ SE HACE PENDIENTE Mucha dispersión, hacemos m= y2-y1 / x2-x1 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 m1= 2,4 m2=2,6 m3=2,3 m4= 2,5 m5= 2,4 m6= 1,5 m7= -0,5 m8=-0,52 NUEVA RECTA= y= 0,026 + 2,44 x r=0,999 7,71 -> 3,149 ppm -> SI AQUÍ HUBIERA DATOS ANÓMALOS, SE HACE LA Q DE DIXON 7,73 -> 3,156 ppm 7,75 -> 3,165 ppm 7,77 -> 3,173 ppm 7,79 -> 3,181 ppm Des est= 0,0114 media= 3,164 3,16+-0,01 ppm sac B- 0,505g enrasados a 50 ml PPM= mg/L -> ¿mg/kg? 3,149 mg/l * 0,05 l /0,505g*10^3/1 kg= 311,78 mg/kg sac 312,47 mg/kg 313,36 mg/kg 314,16 mg/ kg 314,95 mg/kg Media= 313,34 desv= 1,14 313 +- 1 mg/kg sac 7- 1,2,3,4,5 mL -> 23 41 58 83 99 [K+]= 100 mg/l C1= 0,001L * 100 mg/0,05l= 2 PPM C2=4 PPM C3= 6 PPM C4=8 PPM C5= 10 PPM Y= 2,6 + 9,7 x R=0.997 des=2,828 3 matraces de 100 ml se toman 0,5 ml 83= 2,6 + 9,7 x C1= 8,28 ppm ; C2=8,701 ppm ; C3= 8,597 ppm C1=8,28*100/0,5= 1656 ppm C2=1740,2 C3=1719,4 y= 4,544 + 0,047 x r= 0.999 Media= 1705, 26 des= 35,87 1700 +- 35 ppm 8- Final 125 mg/L. Se tomaron en cinco matraces de 50 mL, 1.0, 2.0, 4.0, 6.0 y 8.0 mL. C1= 125 * 1 ml/ 50 ml=2,5 ppm C2= 5 ppm C3= 10 ppm C4= 15 ppm C5=20 ppm Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 y= -8,96.10^-4 + 0,026 x r= 0.999 Media=10,5 ppm des= 6,4 ppm dilución de 2.5 mL a 50 mL, si al medir siete réplicas se obtuvieron los siguientes valores de la variable dependiente 0.167, 0.170, 0.165, 0.178, 0.168 y 0.163. Con dilución: 6,457 - 6,548- 6,38- 6,88- 6,5-6,3 Sin dilución= 129,14- 130,96- 127,6-137,6-130-126 Doble dilución de 20 a 50= 322,88- 327, 4- 317,5- 344- 325- 315 Media: 321,55 des: 4,63 CV= 1,44% 2,5 — 16,6— total: 29 Q= 0,572 Qtab=0,56 -> quito 344 322 +- 5 ppm sulfatos (307-327) (304-324) 2) Calibración con adición de patrón. Necesario cuando hay interferencia debida a los constituyentes de la matriz: efecto matriz. Este tipo de calibración se lleva a cabo en 2 etapas: 1. Preparación de las disoluciones para el calibrado. Mismo volumen de muestra y volúmenes crecientes de disolución patrón. a. Se toman varios matraces aforados, todos de la misma capacidad, y se comprueba que están limpios. b. Con una pipeta graduada se colocan, en los distintos matraces, el mismo volumen de muestra(Cm?). c. Con una pipeta graduada colocamos, en los distintos matraces, volúmenes crecientes de disolución patrón de concentración conocida (Cp), salvo en el primer matraz que no se añade patrón (Cp1=0). d. Si es necesario, se agregan las cantidades de reactivos indicadas en el procedimiento. e. Se enrasan los matraces con el disolvente indicado en el procedimiento. f. Se tapan y se agitan los matraces. 2. Obtención de la función de calibración. a. Medida de la señal de las disoluciones. Utilizando el instrumento adecuado, medimos las señales analíticas que generan los patrones de calibración. La señal 1 es a Cp=0 b. Construimos una tabla con los valores obtenidos y las concentraciones de los patrones. Partimos desde arriba porque aunque Cp1=0, la muestra tiene analito y por ello, da señal. c. Estimación de la concentración. En los calibrados con adición de patrón para obtener la concentración de la muestra en la recta de calibrado y=0. Cm= a/b (0=a+bC -> c=a/b) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 1- Cr 12,2 ppm Vf=50ml Patrón ml: 0,10,20,30,40 []: 0; 2,44; 4,88; 7,32; 9,76 Señal: 0,201; 0,292; 0,378; 0,467; 0,554 Problema 10 ml y= 0,2022 + 0,0361 x r= 0,999 x= -0,2022/0,0361= 5,601 ppm Cr Dilución -> 28 ppm Cr 2. Muestra 3,06 g y= 0,015 + 2,166 * 10^-3 r=1 y= 0 -> 6,925 microgramos en la muestra. 6,925 mg/3,06g -> 2,263 mg/g de V 3. 50ml-5ml problema 0ml, 4ml, 8ml, 12ml. Patrón 1,1 ppm zinc. 1,1 * Vp= 50ml * Cpd 1. 0 ppm 2. 0,088 ppm 3. 0,176 ppm 4. 0,264 ppm y= 6,188 + 54,636x r= 0,999 0= | 6,188 + 54,636x | x= 0,113258 ppm Zn muestra Dilución de 50 a 5 ml 1,1326 ppm Zn Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 3) Calibración con patrón interno. Necesario cuando la señal analítica fluctúa debido a las características de la técnica de medida. Patrón interno: es una sustancia, diferente al analito, que se añade tanto a las disoluciones patrón como a las muestras en una misma concentración final. Características del patrón interno: ✓ Comportamiento parecido al analito. ✓ La muestra no debe contenerlo. ✓ Debe ser estable. Este tipo de calibración se lleva a cabo en dos etapas: 1. Preparación de las disoluciones patrón. a. Se toman varios matraces aforados, todos de la misma capacidad, y se comprueba que están limpios. b. Con una pipeta graduada se colocan, en los distintos matraces, el mismo volumen de patrón interno. c. Con una pipeta graduada colocamos, en los distintos matraces, volúmenes crecientes de disolución patrón de concentración conocida (Cp). (analito X Pi y analito a determinar P) d. Si es necesario se agregan las cantidades de reactivo indicadas en el procedimiento analítico. e. Se enrasan los matraces con el disolvente o con el blanco de muestra indicado en el procedimiento analítico. f. Se tapan y agitan los matraces. 2. Obtención de la recta de calibración. a. Medida de la señal de las disoluciones (utilizando el instrumento adecuado, medimos las señales analíticas que generan las disoluciones preparadas (patrón y patrón interno). b. Se construye una tabla con las relaciones de señal obtenidas y las concentraciones de los patrones de calibrado, en la segunda columna la relación entre Señal P y señal de PI (S= SA/SPI). c. Estimación de la concentración. 1. Na: -7,77 * 10^-4 + 0,0276 x r: 0,999 K: -2,83 * 10^-3 + 0,037x r: 0,999 Li: SNa/SLi= 0,0138; 0,0275; 0,135; 0,277 SK/SLi: 0,0183; 0,0344; 0,177; 0,37 b. 10 mcL de sangre y 1ml de Li 5000 ppm hasta 10 mL. [Li+]= 500 ppm 2,9 S de Na No detecta K 32,5 Li S Na/Li=0,0892 0,0892= -7,77 * 10^-4 + 0,0276 x x= 3,25 ppm Na -> 3250 ppm Na+ Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 c. VF= 2 ml VI= 10mcl SNa/SLI= 0,4474 ->>> SE SALE DE LA RECTA, NO SE USA CON LA RECTA SK/SLi= 0,0441 Dilución= 200 Na= 16,24 pmm = 3248 ppm -> NO Li= 1,27 ppm= 254 ppm 2. Muestra y patón: 0,01 mcl VF= 1 mcl S= 0,4326; 0,634; 0,856; 1,08;1,27 Y= 6,2*10^-3 + 0,84832x Sm= 0,7824; 0, 7818; 0,762 1. 0,915 mg/ml -> 91,5 mg/ml 2. 0,914 mg/ml -> 91,4 mg/ml 3. 0,891 mg/ml > 89,1 mg/ml Dilución= 100 Media= 90,6667 des= 1,11 CV= 1,22 % 91 +- 1 mg/ml propanol MEZCLA DE CALIBRADOS 1. Vf 100ml, 100 mcg/l Ty creciente, constantes de 50mcg/l de AS. 10 ml mp a cada patrón. Patrón: Ty 1: 0 mg/l 2: 1mcg/l 3: 2 mcg/l 4: 3 mcg/l 5: 4 mcg/l 6: 5 mcg/l S -> 1: 3,126 2: 4,414 3: 5,148 4: 5,963 5: 6,996 6: 7,989 RECTA: y= 3,2577 + 0,939x r=0,997 0=3,2577 + 0,939x -> x= 3,469 mcg/l de Ty sin dilución (Vi es 100ml, Vf es 10 ml) 3,469 * 0,1l / 0,01 l= 34,69 ppb 5.2. Calibración a un nivel de concentración. La disolución patrón se prepara por triplicado (como mínimo) y se analiza en las mismas condiciones que las muestras, con el fin de obtener una respuesta media del analito. A continuación, se calcula el factor de respuesta. Muy empleada en la industria y en los laboratorios de análisis de rutina, pero no siempre de forma correcta. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 5.3. Calibración simplificada. Se utiliza cuando no es necesario conocer los contenidos verdaderos, sino simplemente establecer si están incluidos dentro de unos márgenes predeterminados. Calibración de “Banda Ancha”. En lugar de obtener una función de calibración, se obtiene un margen o banda de la cual puede estar o no incluido el analito. Es muy útil y característica del análisis clínico. 5.4. Calibración instrumental. Se refiere al aseguramiento de que un instrumento y/o aparato funciona correctamente, es decir, según lo que se espera de él. Su objetivo es corregir la respuesta instrumental hasta alcanzar el valor considerado como verdadero. La frecuencia del calibrado va a depender de: - La naturaleza del instrumento. - Su robustez. La frecuencia con que se use. - Su entorno (vibraciones, suciedad, etc.). - La exigencia de la metodología analítica empleada. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 TEMA 4: Evaluación y expresión de los resultados analíticos 1. Parámetros de calidad CALIDAD: Conjunto de características de una entidad que la hace igual, mejor o peor que otras de su especie Cuando queremos evaluar la calidad de un método analítico lo hacemos a través de sus propiedades mediante el cálculo de una serie de parámetros de calidad. - Representatividad. - Veracidad. - Precisión. - Sensibilidad. - Selectividad. - Robustez. - Otros parámetros: rapidez, coste y factores personales (seguridad y comodidad) 1.1 Representatividad. Se basa fundamentalmente en unas adecuadas técnicas de muestreo. La representatividad se define como la concordancia del resultado analítico con: - La muestra analizada. - El material. - El problema analítico. - El problema económico-social 1.2. Veracidad. Es el grado de concordancia entre el resultado obtenido experimentalmente y el valor verdadero o el que aceptamos como tal. La veracidad se puede cuantificar de dos formas: 1. Error absoluto de una medida es la diferencia entre el valor experimental de la medida (x) y el valor aceptado como valor verdadero de la misma (µ). 𝐸𝑎 = 𝑥 − 𝜇 2. Error relativo que es el cociente entre el error absoluto y el valor verdadero, expresando el resultado como tanto por ciento. 𝐸𝑟 = 𝑥−𝜇/ 𝜇 ∗ 100 1.3. Precisión. Grado de concordancia entre un grupo de resultados obtenidos al aplicar repetitiva e independientemente el mismo método analítico a alícuotas de la misma muestra o dispersión de estos resultados entre sí con su media. Desviación. Incluye dos parámetros distintos: Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10725324 1. Repetibilidad. Concordancia entre los resultados de sucesivas medidas independientes del mismo mesurando llevadas a cabo bajo las siguientes condiciones: el mismo método de medida, el mismo observador, el mismo instrumento de medida usado en las mismas condiciones, el mismo lugar y repetidas en un corto periodo de tiempo (ISO 5725). Se le denomina también precisión intra-ensayos (ICH) ✓ La repetibilidad indica siempre la máxima precisión de un método analítico (menor valor de desviación estándar). ✓ Representa la precisión intralaboratorio. 2. Reproducibilidad. Grado de concordancia entre los resultados del mismo mesurando en distintas submuestras del material, donde las medidas individuales son llevadas a cabo cambiando condiciones tales como: diferentes principios o métodos de medida, diferentes observadores, diferentes instrumentos de medida, diferentes lugares, diferentes condiciones de uso y diferentes periodos de tiempo (ISO 5725). ✓ La reproducibilidad indica siempre la mínima precisión de un método analítico (mayor valor de desviación estándar). ✓ Representa la precisión interlaboratorio. ✓ En todos los casos, la desviación estándar de reproducibilidad ha de ser mayor que la desviación estándar de repetibilidad. Como primera aproximación se puede considerar que es aproximadamente 0,6 veces superior. VERACIDAD + PRECISIÓN = EXACTITUD Puede ser no veraz pero preciso porque los datos están muy juntos Puede ser veraz porque los datos concuerdan pero están dispersos así que es poco preciso Si los datos se alejan del valor verdadero y están dispersos es no veraz y poco preciso. 1.4. Sensibilidad. Capacidad del método analítico para discriminar entre concentraciones próximas de analito, o capacidad para detectar (análisis cualitativo) o determinar (análisis cuantitativo)