Uso de Materiais de Referência

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1 Uso de Materiais de Referência Ricardo Rezende Zucchini Célia Omine Iamashita IPT Divisão de Química Agrupamento de Materiais de Referência

2 Introdução Série de guias ISO sobre Materiais de Referência ABNT ISO GUIA 30 ABNT ISO GUIA 31 ABNT ISO GUIA 3 ISO GUIDE 33 Termos e Definições Relacionados com Materiais de Referência Conteúdo de Certificados de Materiais de Referência Calibração em Química Analítica e Uso de Materiais de Referência Certificados Uses of certified reference materials ISO GUIDE 34 ISO GUIDE 35 Quality system guidelines for the production of reference materials Certification of reference materials General and statistical principles

3 USO DE MRs EM CALIBRAÇÃO

4 Uso de MR em calibração ISO Guia 3 - Calibração em química analítica e uso de materiais de referência certificados O Guia 3 serve para garantir a implementação de princípios de rastreabilidade metrológica em química (o trabalho inicial foi feito por um grupo do ILAC em 199, que deu base ao ISO Guia 3 e foi desenvolvido pelo Grupo Tarefa, ISO/REMCO)

5 Uso de MR em calibração Objetivos do Guia 3: garantir a qualidade dos resultados em laboratório; garantir que os princípios para estabelecer a exatidão não sejam omitidos; evitar erros graves.

6 Uso de MR em calibração Considerações básicas: qualquer medição, particularmente em análises químicas quantitativas, devem utilizar elementos de referência para garantir a rastreabilidade das medições; a qualidade metrológica da calibração é função da: incerteza da referência utilizada (que deve ser otimizada) - conjunto de massas de calibração, soluções tituladas, MRC, etc. conveniência das referências utilizadas (adequação ao uso) exemplo: nível de propriedade do MR, similaridade de matriz, etc.

7 Uso de MR em calibração Incerteza da calibração: deve ser otimizada; ela resulta de um acordo entre cliente e analista - em geral deve ser compatível com a incerteza exigida para a análise O Guia 3 tenta dar à química analítica um mesmo tratamento para garantia de rastreabilidade que é dado aos ensaios físicos.

8 Uso de MR em calibração Seleção de procedimentos de calibração A norma indica 3 tipos (grupos) de métodos analíticos O analista deve classificar o seu método analítico em um desses 3 tipos: Tipo I, Tipo II, Tipo III

9 Uso de MR em calibração Tipo I Esse método produz resultados antecipadamente através de um cálculo definido com base em leis físicas ou químicas, usando medições tomadas durante a análise. Exemplo: massa de amostra, volume de reagente de titulação, massa de precipitado.

10 Tipo II Uso de MR em calibração Esse método compara o teor do analito na amostra com um conjunto de padrões de calibração com teores conhecidos. Os resultados saem por interpolação através de uma curva de calibração. O analista deve, ao preparar o conjunto para calibração, garantir que os padrões de calibração e as amostras sejam similares, evitando assim que as diferenças tenham efeito de aumento de incertezas.

11 Uso de MR em calibração Tipo II (continuação) Para compensar pequenas diferenças entre amostra e padrão, são utilizados: meios para reduzir sensibilidade às diferenças (tampão espectral, tratamento amostra antes da análise) simulação das características da amostra pelos padrões (remoção dos principais interferentes, extração seletiva do analito) Sintetização de conjuntos de calibração mais complexos (utilização de meio especial, por exemplo: utilização de meio especial (óleo), simulação de matrizes multi-elementares)

12 Uso de MR em calibração Tipo III A amostra a ser analisada também é comparada a um conjunto de padrões de calibração mas neste caso o detector é sensível não só aos teores dos elementos que estão sendo analisados, mas também diferenças de matriz. Se a diferença de matriz for ignorada pelo analista, a análise terá um erro sistemático.

13 Uso de MR em calibração Tipo III (continuação) Identificar tipos de materiais que são analisados rotineiramente e ter um conjunto de MRC para cada tipo de material. Exemplos: amostras de carvão com enxofre (S) MRC de S em carvão amostras de aço com enxofre (S) MRC de S em aço

14 Uso de MR em calibração Resumindo Os MRCs são utilizados da seguinte maneira, dependendo do tipo de método analítico: Método Tipo I - Verificação de método (será dado adiante - ISO 33) Método Tipo II - Verificação e calibração de método Método Tipo III - Verificação e calibração de método

15 Uso de MR em calibração Procedimentos de calibração Método Tipo I O procedimento básico é identificar toda quantidade, cuja medida é necessária para calcular o resultado analítico. Nesse tipo de método o MRC é usado para validação (ou seja, verificar a precisão e exatidão).

16 Uso de MR em calibração Método Tipo I (continuação) comportamento ou desvios anormais observados usando o MRC (os desvios anormais devem ter sua causa identificada e corrigida). Não se deve deduzir fatores de correção para as diferenças encontradas entre o MRC e o valor medido.

17 Uso de MR em calibração Método Tipo II Geralmente os padrões de trabalho são determinadas quantidades de analito em um diluente, que são obtidos medindo massas e volumes de materiais puros. A rastreabilidade desses padrões de trabalho dependem: da calibração das medições de massa e da calibração da medição de volume.

18 Uso de MR em calibração Método Tipo II (continuação) A calibração depende: da influência de parâmetros tais como: temperatura, pressão, umidade relativa e de sua correta avaliação para cada caso; do conhecimento da pureza dos materiais utilizados (solventes e analitos). Para a substância a ser diluída é preciso ter certeza que ela é o composto de interesse, que a natureza das suas impurezas sejam identificadas e se a estequiometria está correta.

19 Uso de MR em calibração Método Tipo II (continuação) Para o diluente, deve-se verificar o nível de impurezas residual tais como: da substância que será diluída, de qualquer substância que exiba resposta analítica similar ao qual será diluído e, qualquer substância que reaja com o que será diluído. Se forem utilizar soluções padrões comerciais, é importante conhecer a incerteza dos valores declarados pelo fabricante.

20 Uso de MR em calibração Método Tipo II (continuação) Para este tipo de método, os MR são principalmente usados como meio de validação. Às vezes são utilizados MRC para preparar soluções de calibração através de dissolução simples de uma amostra de MR conhecida.

21 Uso de MR em calibração Método Tipo III Este método é sensível ao efeito de matriz O uso de MRC é a melhor (ou única) forma de calibrar. A escolha do MR deve satisfazer condições: 1) a propriedade certificada deve ser suficientemente bem conhecida, ) a matriz do padrão seja suficientemente parecida com a matriz das amostras. Obs.: a seleção do MRC adequado é feita tentando otimizar a relação entre as condições acima mencionadas.

22 Uso de MR em calibração Método Tipo III (continuação) A seleção do MR deve considerar inicialmente quais são os elementos que precisam ser conhecidos para estabelecer a calibração, em que concentração, com qual incerteza, para que tamanho de amostra. Qual deve ser o tipo de matriz (tipo de material e os principais componentes). Quais outras propriedades precisam ser similares para evitar a geração de erros/vícios na resposta do equipamento (exemplo: forma, viscosidade, distribuição do tamanho de partículas, estrutura metalúrgica, etc.)

23 Uso de MR em calibração Método Tipo III (continuação) A calibração é parte integrante da análise e o seu custo deve ser previsto. Subestimar os custos de calibração não é justificativa para não executá-la apropriadamente. É bom lembrar que uma análise com boa exatidão não depende só da qualidade da calibração, mas também de outros fatores como erros sistemáticos e aleatórios durante a análise (ineficiências, perdas, etc.)

24 Uso de MR em calibração ISO Calibração linear usando materiais de referência Esta norma esboça os princípios necessários para calibrar um sistema de medição e para manter o sistema de medidas calibradas. É aplicável a um sistema de medidas assumindo uma função de calibração linear.

25 Uso de MR em calibração ISO Calibração linear usando materiais de referência Método básico Método de calibração com um ponto Método de controle Método estratificado (Bracketing)

26 Uso de MRCs na Avaliação de Métodos

27 MRC serve para avaliar se método de análise ou ensaio : Tem precisão adequada Tem exatidão adequada

28 O método que se mostrou impreciso ou inexato, deve ser melhorado pelo laboratório.

29 Para avaliar a exatidão é essencial utilizar um MRC Para avaliar a precisão o uso de MRC é opcional, embora seja recomendável

30 Utilizamos o ISO Guide 33 para avaliação de métodos Esse guia apresenta duas formas de avaliação de métodos Um laboratório trabalhando isoladamente, ou, Um grupo de laboratórios trabalhando em conjunto Verifica-se se o método satisfaz certos limites

31 Avaliação por 1 laboratório 1. Realizar as medições, x i. Eliminar os dispersos 3. Calcular a média x = n i = 1 x i n 4. Calcular o desvio padrão s w = ( x x ) n i i= 1 n 1

32 Avaliação por 1 laboratório 5. Calcular o qui-quadrado χ c = s σ w wo σ s wo w = desvio padrão intra = estimativa do desvio lab requerido padrão intra labs

33 Avaliação por 1 laboratório 6. Calcular o qui-quadrado crítico χ crítico = χ n 1;0,95 n 1

34 Avaliação por 1 laboratório 7. Avaliar a precisão do método: se : χ c χ crítico então não há evidência de que o processo não seja suficientemente preciso. (traduzindo, aceita-se a precisão do processo de medição)

35 Avaliação por 1 laboratório 8. Para avaliar a exatidão, calcular o desvio padrão associado ao processo de medição da seguinte forma: σ D = σ Lm s w Onde: σ Lm = aproximadamente igual ao desvio de longo prazo no laboratório único (pode ser aproximado pelo σ L conhecido pelo produtor do MRC (variância entre laboratórios do PI de certificação) s w, = desvio padrão obtido nas repetições do experimento no laboratório único n = nº de repetições independentes executadas + n

36 Avaliação por 1 laboratório 9. Avalia-se a exatidão do método da seguinte forma: aceita se... σ x µ σ D D... ou utilizando a 1 e a (valores de ajuste) aceita se... a + σ x µ a D 1 σ D

37 Avaliação por Interlaboratorial É a forma de se obter um método padrão ou método de aceitação ampla ISO 575 mostra como conduzir um PI adequadamente ISO Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results

38 Avaliação por Interlaboratorial Escolher o número de laboratórios participantes, k Escolher o número de replicatas, n

39 Avaliação por Interlaboratorial 1. Realizar as medições, x i,j. Eliminar os dispersos 3. Calcular as médias dos labs e a grande média, x 4. Calcular os desvios padrão, s w e s L

40 Avaliação por Interlaboratorial 5. Calcular a seguinte estatística: χ = c σ s w wo

41 Avaliação por Interlaboratorial 6. Calcular o qui-quadrado crítico χ crítico = χ k ( n 1);0,95 k( n 1)

42 Avaliação por Interlaboratorial 7. Avaliar a precisão intra laboratorial do método: se : χ c χ crítico então não há evidência de que a precisão intralaboratorial do processo não seja suficiente. (traduzindo, aceita-se a precisão do processo de medição internamente aos laboratórios)

43 Avaliação por Interlaboratorial 8. Calcular a seguinte estatística: σ s σ s L Lm wo w χ = desvio c = desvio = estimativa = padrão = estimativa do padrão do s σ desvio intra desvio w wo inter labs lab + no padrão padrão + n MRC intra n requerido s inter labs labs Lm L σ na verificaç ão

44 Avaliação por Interlaboratorial 9. Calcular o qui-quadrado crítico: χ crítico = χ ( k 1);0,95 ( k 1)

45 Avaliação por Interlaboratorial 10. Avaliar a precisão interlaboratorial do método: se : χ c χ crítico então não há evidência de que a precisão interlaboratorial do processo não seja suficiente. (traduzindo, aceita-se a precisão do processo de medição entre os laboratórios)

46 Avaliação por Interlaboratorial 11. Calcular o desvio padrão associado ao processo de medição da seguinte forma: σ Onde: s Lm = estimativa do desvio padrão entre laboratórios s w, = estimativa do desvio padrão interlaboratórios k = nº de laboratórios D = s Lm + k s w n

47 Avaliação por Interlaboratorial 1. Avaliar a exatidão do método: aceita se... σ x µ σ D D... ou utilizando a 1 e a (valores de ajuste)... aceita se... a + σ x µ a D 1 σ D

48 Exemplo Meu laboratório deseja verificar se um determinado método analítico é suficientemente preciso e exato para analisar teor de ferro em minério de ferro. A precisão requerida pela minha empresa é de 0,09% Fe. O que fazer?...

49 Exemplo Vamos utilizar um material de referência de minério de ferro. O teor de Fe certificado é: µ = 60,73% Fe O produtor do CRM informa o desvio padrão obtido entre laboratórios na certificação : σ L = 0,0 % Fe

50 Exemplo Foram feitas onze replicatas da análise, e obtidos os seguintes resultados: 60,8 60,8 60,8 60,9 60,9 60,9 60,9 61,0 61,1 61, 61,9 Aplicando teste de Dixon, 61,9 61, 0,7 Q = = = 0,636 61,9-60,8 1,1 O valor crítico para n=11 e 1% é 0,60, portanto 61,9 é disperso, tendo que ser eliminado do conjunto.

51 A média : O desvio padrão : O qui-quadrado : Exemplo X = 60,930% Fe Sw = 0,149% Fe χ c =(0,149 / 0,090) =,76 E o qui-quadrado crítico: χ 9; 0,95 = 1,88 E portanto o método não é suficientemente preciso.

52 Exemplo Foram feitas melhorias no método, e novas replicatas: 60,94 60,99 61,04 61,06 61,06 61,09 61,01 61,14 61,1 61,4 Não temos suspeitos para os extremos.

53 A média : O desvio padrão : Testando a precisão: Exemplo X = 61,087% Fe S w = 0,09% Fe O qui-quadrado : χ c =(0,09 / 0,090) = 1,04 E o qui-quadrado crítico: χ 9; 0,95 = 1,88 Portanto o método é suficientemente preciso.

54 Testando a exatidão: Exemplo x - µ = 61,087-60,730 = 0,357 % Fe σ L = * 0,0 % Fe = 0,40 % Fe Como x - µ < σ L Aceitamos o método como suficientemente exato

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