CHIMIA ANALITICA Analytical Chemistry

ANALYTICAL CHEMISTRY - scientific discipline, which develops and applies methods, instruments and strategies to obtain information on the nature, composition and structure of matter in space and time (IUPAC)

-disciplina stiintifica care dezvolta si aplica metode, instrumente si strategii pentru a obtine informatii asupra naturii, compozitiei si structurii materiei in timp si spatiu.

Analytical Chemistry - the branch of chemistry involved with studying the properties of materials or developing tools to analyze materials.

Analytical Chemistry: - the chemistry discipline concerned with the chemical composition of materials. Analytical chemistry also is concerned with developing the tools used to examine chemical compositions.

"Analytical chemistry, art of recognizing different substances and determining their constituents”

Wilhelm Ostwald)A NALIZA CHIMICĂ - desemnează ansamblul de operaţii chimice, fizice şi

fizico-chimice având ca scop obţinerea de informaţii asupra naturii si compozitiei chimice a unei parti de materie, denumita in acest context proba. Analitul este acel component al probei a carui natura si continut (concentratie) urmează a fi determinate prin analiza chimică. Restul probei constituie matricea probei.

Etapele analizei chimice:a) Obţinerea (prelevarea) probei, astfel încât aceasta să fie reprezentativă

pentru materialul studiat;Analiza calitativă- clasica si instrumentalaAnaliza cantitativă - clasica si instrumentala

Tehnici de prelevare a probelor

Cum se ia o proba de apa!. Prelevare proba de sange (glucoza)

Cum se ia o proba de sediment Prelevare proba de peste

Prelevare proba de lapte

Prelevare proba de branza

Metode de prelevare si prelucrare a probelor Exemple:

- Mineralizarea- Extractia lichid-lichid- Extractia in faza solida- Extractie in fluide supercritice

- Derivatizarea in cromatografia de gaze - etc.

- Scop si modalitati de realizare Curs de masterb) Prelucrarea probei prin operaţii chimice, fizice sau fizico - chimice;

aducerea probei in solutie (pregatirea probei pentru analiza)c) Măsurarea valorii unei mărimi fizice corelate cu natura şi concentraţia

analitului. Aceasta mărime purtătoare de informaţie analitică se numeşte semnal analitic.

d) Prelucrarea rezultatelor măsurării. Această etapă are ca scop obtinerea informaţiei analitice prin utilizarea corelatiilor dintre semnalul analitic si propriatăţiile probei (natura, conc). FUNCTIA DE ETALONARE

Prelevarea de probe ale produselor alimentare - proces utilizat pentru a verifica dacă un produs alimentar este sigur și că nu conține substanțe dăunătoare, sau că acesta conține numai aditivi admisi la un nivel acceptabil prin lege, sau că acesta conține un nivel corect de ingrediente-cheie și ca declarațiile sale de pe etichete sunt corecte, sau pentru a se cunoaște nivelul de nutrienți prezenți.

Metoda de prelevare - probe de produse alimentare – functie de tipul de analiza cerut (organoleptica, micro-biologica, fizico-chimice, etc.)

METODE INSTRUMENTALE DE ANALIZĂ

Metode instrumentale de analiză sunt metode în care semnalul analitic este o mărime fizică; în general, aceasta nu reprezintă o cantitate de substanţă.

Definitoriu pentru metodele instrumentale este faptul că în etapa de prelucrare a rezultatelor intervin, pe lângă principiile stoechiometriei, corelaţii determinate de legităţiile transformăriilor fizico-chimice la care este supusă proba.

Relaţia dintre semnalul analitic, y şi concentraţia analitului, C, se numeşte funcţie de etalonare şi are următoarea expresie generală:

(1.1)

unde: reprezintă parametrii caracteristici ai probei sau parametrii de lucru.Exemple: Masurarea L (conductanta)- determinarea conc NaCl prin conductometrieMasurarea A (absorbanta)- determinarea colorantilor alimentari prin spectrometrieAvantaje!!

Clasificarea metodelor instrumentale: I. Metode directe II. Metode indirecte

- Metode directe- y serveste pt determinarea directa a conc. analit

c1, c2,……………. cn, y1, y2, ……………..yn,

Se trasează grafic y functie de c, curba de calibrare (manual sau automat)Pt determinarea Cd se prepara soluţii standard de cadmiu: 0,2 µg/L, 0,4 µg/L, 0,6 µg/L, 0,8 µg/L, 1 µg/L (ppb). Ce este ppm?

Domeniul de liniaritate se situează între 0 şi 1 ppb cu un R2=0,9996, coeficient de corelare

Metode indirecteMetode instrumentale indirecte - titrari instrumentale; metode hibride

imbina principiile metodelor chimice cu cele instrumentaley functie de v(mL), curba de titrare volumul de echivalenta, ve.

Titrari instrumentale: manuale sau automate (titrator automat).

xg analit= ve NT FT Eg analit 10-3

Instalatia experimentala: instalatie experimentala metode directe+(agitator, biureta)

Metode directe: absolute si relative

- absolute- masurarea semnalului analiticfunctie etalonare determinarea directa a continutului de analit. Electrogravimetria, coulometria- relative-intotdeuna sunt precedate de operatia de etalonare

Clasificare dupa natura lui yMetode electrochimice de analizaMetode spectrale (optice) de analizaMetode cromatografice de analizaMetode termice de analizaMetode radiochimice de analizaMetode cuplate de analiza

Schema-bloc a unui instrument analitic

Sensorul-componenta principala

PERFORMANTELE METODELOR ANALITICE

Alegerea unei metode se face astfel încât ea sa corespunda scopului propus in ceea ce priveşte performantele impuse. - Exactitate- Precizie - Limita de detective LOD- Limita de quantificare - Domeniu de liniaritate- Sensibilitate- Selectivitate- Reproductibilitate

Exactitatea si precizia caracterizeaza o metoda analitica instrumentala din punctul de vedere al erorii de masurare, e. Aceasta reprezinta diferenta dintre valoarea reala, m si valoarea masurata, x :

e = | m - x | Erori sistematice (e>0 sau e<0) si erori intamplătoare (e>0 si e<0). x -media aritmetica a celor n valori ale lui x.

_x =xx+x2 +………+ xn/n

1°. Exactitatea- gradul de concordanta între valoarea reala si media aritmetica, x. Ea se exprima prin eroarea absoluta, e a sau prin eroarea relativa, e r :

e a = | m - x | ea%= lm - xl ·100e r = l m - xl/m er% = l m - xl/m ·100

2°. Precizia - gradul de împrastiere a valorilor individuale in jurul valorii medii si se apreciaza cu ajutorul abaterii standard s:

_s = ÖS( x i - x )2/n

Figura 1. Precizia si exactitatea metodelor analitice. A) Results with high precision, high accuracy;

B) Results with low precision and high accuracy; C) Results with high precision and a low accuracy; D) Results with low precision and low accuracy.

3°. Sensibilitatea S:

S = Dy /Dc

Daca toleranta este Dct, (D y) min, atunci:

S ³ ( D y) min / D ct

4° Limita de detectie LOD (Limit of detection) - concentratia sau cantitatea minima

ce poate fi masurata. Valoarea ei este impuså de zgomotul de fond. Limita de detectie reprezinta valoarea cea mai micå a concentra¡iei, c1 , pentru care se ob¡ine un semnal

fiferit de zgomotul de fond : y1 = f(c1 ) > sy

, sy abaterea standard la concentraţie nula.

LOD si LOQ

Limita de detectie LOD (“limit of detection") – cel mai mic conţinut de analit care poate fi identificat folosind echipamentul si metoda respectiva si care se evidentiaza printr-o modificare a zgomotului de fond. Aceasta este limita de

detectie a instrumentului de masurat- cel mai mic semnal analitic din care se poate deduce prezenţa analitului cu o certitudine statistica rezonabila, care este in general de 1%) . Valoarea LOD este impusa de zgomotul de fond, adica de varaiatiile semnalului analitic atunci cand concentratia analitului este zero. Evident ca Y>s.

Care este LOD in analiza gravimetrica? Dar in cea volumetrica?

LOD- numeric egala cu de trei ori deviatia standard pentru media a 20 determinari ale solutiei blank. Cand semnalul analitic este zero pentru proba blank, LOD este egala cu acea concentratie la care raportul semnal/zgomot este egal cu 3/1.

Limita de quantificare (determinare) LOQ (limit of quantification) – cea

mai scăzuta cocentratie de analit care poate fi analizat cu o certitudie statistică

rezonabilă (limta de inceredere stabilita 1%).

LOQ este numeric egala cu de sase ori deviatia standard pentru media a 20

determinari ale solutiei blank. LOQ=6 x s

-LOD si -LOQ

5° Selectivitatea - capacitatea metodei sau a instrumentului de a genera un semnal analitic dependent numai de concentratia analitului si independent de compomen¡ii matricei. Interferentae