UNIVERSIDADE DO PORTO FACULDADE DE CIÊNCIAS

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1 UNIVERSIDADE DO PORTO FACULDADE DE CIÊNCIAS PROGRAMA E CARGA HORÁRIA Disciplina: 3285 Métodos de Separação e Detecção Curso: Mestrado em Bioquímica Ramo: 10 TRONCO COMUM / SEM RAMO Carga Horária: 28.0H TEÓRICAS 14.0H PRÁTICAS 14.0H TEÓRICO-PRÁTICAS Plano de Estudos: /2008 1º Ano 1º Semestre Área Q 5.0ECTS Docente(s): Teóricas: José António Maia Rodrigues Práticas: José António Maia Rodrigues Língua de Ensino: Português Objectivos 1. Visão geral sobre os princípios e objectivos da Química Analítica. Caracterização da Química Analítica como disciplina (bio)química fundamental. 2. Importância dos equilíbrios heterogéneos. Ensino das bases teóricas e práticas de técnicas de extracção/separação vulgarmente usadas em Química Analítica e das técnicas de detecção associadas. Programa Capítulo 1. INTRODUÇÃO À QUÍMICA ANALÍTICA 1.1 A Química Analítica como disciplina (bio)analítica Objectivos e características do trabalho analítico - Obter informação analítica para quê? - R & D em Química Analítica? - Nível de qualidade metrológica da informação analítica - Relação entre problema analítico e medição analítica - Informação analítica - Tipo de informação analítica - Tipo de técnica analítica - Tipo de amostra e analito - Quantidade de amostra - Nível do constituinte - Evolução histórica da Química Analítica Padrões e procedimentos de referência em Química Analítica - Referências utilizadas no trabalho em Química Analítica Métodos de Separação e Detecção Página 1

2 - Conceito de rastreabilidade em laboratórios de Química Analítica - Padrões usados em Química Analítica - Calibração em Química Analítica - Procedimentos de referência (normas) Indicadores de qualidade do trabalho analítico - Hierarquia metrológica das medições químicas - Tipos de erros em Química Analítica - Exactidão - Representatividade - Precisão (incerteza) - Robustez - Sensibilidade - Selectividade - Propriedades relativas à produtividade O processo analítico - Visão geral de um processo de medição analítica - Operações preliminares - Amostragem - Estratégia de amostragem - Erros de amostragem - Métodos de amostragem - Preparação de amostras - Medição e transcrição do sinal analítico - Aquisição e processamento de dados analíticos - Actividades de investigação e desenvolvimento em sistemas de medição analíticos O problema analítico Gestão da qualidade em laboratórios de análise química - Instrumentos para a implementação de sistemas de qualidade - A importância da amostragem - Selecção da estratégia analítica para satisfazer os requerimentos dos clientes - Transferência de métodos analíticos. Descrição de metodologias - Credibilidade de resultados - Qualificação e validação como mecanismos de gestão da qualidade - Desenvolvimento e validação de métodos analíticos 1.2 Elementos de análise estatística de resultados Estatística descritiva Estatística inferencial (ou indutiva) - A distribuição normal padrão - Teste de hipóteses - Erros de decisão nos testes de hipóteses - Teste de rejeição de valores suspeitos ( outliers ) - Análise de variância (ANOVA) 1.3 Calibração - Qualidade da calibração - Frequência de calibração e recalibração - Métodos de análise absolutos e relativos - Esquema do procedimento de calibração - Protocolos e modos de calibração Métodos de Separação e Detecção Página 2

3 - Funções de calibração e método dos mínimos quadrados 1.4 O computador no laboratório de análise química - LIMS laboratory information and management systems - Pesquisas em bases de dados analíticas 2. EQUILÍBRIOS HETERÓGENEOS. TÉCNICAS DE EXTRACÇÃO USADAS EM QUÍMICA ANALÍTICA - Volatilidade - Hidrofobicidade -Características de ácido-base 2.1 Extracção líquido-líquido - Generalidades - Factores que afectam a extensão da extracção dos solutos -Constante de distribuição e razão de distribuição - Extracção simples. Factores que afectam a extensão da extracção - Extracções sucessivas. Aumento da eficiência da extracção - Exemplos de aplicação de extracção líquido-líquido em análise química - Desvios à idealidade - Extracção em (pseudo)contracorrente vs. extracção sucessiva - Extracção líquido-líquido em contínuo 2.2 Equilíbrios líquido-sólido Extracção de analitos de matrizes sólidas para líquidos - Mecanismos de extracção - Extracção por Soxhlet - Extracção assistida por ultrasons - Extracção com fluidos supercríticos - Extracção acelerada com solventes - Extracção assistida por microondas - Comparação das diversas técnicas de extracção - Caracterização do fenómeno de sorção Extracção de fase sólida - Sorventes utilizados na extracção de fase sólida - Sorventes polares - Sílica com fases ligadas - Resinas poliméricas apolares - Resinas poliméricas funcionalizadas - Sorventes permutadores iónicos - Carbono grafítico ( graphitized carbon sorbents ) - Exclusão molecular - Imunoafinidade e imunosorventes - molecularly imprinted polymers - Misturas de sorventes - Selecção de sorventes - Factores que afectam o processo de extracção de fase sólida - Metodologia experimental Microextracção de fase sólida - Sorventes utilizados em microextracção de fase sólida - Selecção de sorventes - Modos de operação - Modos de operação Métodos de Separação e Detecção Página 3

4 Extracção sorptiva em barra de agitação Comparação geral entre técnicas de extracção Extracção de analitos voláteis de amostras líquidas ou sólidas Extracção por headspace estático Extracção por headspace dinâmico (ou purge and trap ) Microextracção de fase sólida Extracção por membrana 3. MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS 3.1 Teoria geral da cromatografia - Evolução histórica - Classificação dos vários tipos de separação cromatográfica - Relações fundamentais em cromatografia - Eficiência da coluna. Eficiência da separação. Modelo dos pratos teóricos e modelo cinético - Resolução e selectividade - Análise qualitativa e quantitativa por cromatografia 3.2 Cromatografia em fase gasosa (GC) - Factores que definem a retenção em cromatografia gasosa - Fase móvel (gás arrastador) - Injecção da amostra. Tipos de injectores - Tipos de colunas usadas em GC - Fases estacionárias e selecção de colunas - Programação de temperatura - Detectores usados em GC - Desenvolvimento de métodos analíticos por GC 3.3 Cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) - Classificação das técnicas de cromatografia líquida - Colunas usadas em HPLC - Características das fases estacionárias - Fases móveis utilizadas em HPLC - Eluição isocrática e eluição gradiente - Equipamento para HPLC - Detectores usados em HPLC - Desenvolvimento de métodos analíticos para separação por fase reversa 3.4 Cromatografia de permuta iónica e cromatografia iónica - Selectividade da permuta iónica - Cromatografia iónica 3.5 Cromatografia de exclusão molecular - Retenção em cromatografia de exclusão molecular - Fases estacionárias utilizadas em exclusão molecular - Fases móveis utilizadas em exclusão molecular - Principais aplicações Métodos de Separação e Detecção Página 4

5 Bibliografia 1. Analytical Chemistry a modern approach to Analytical Science, Edited by R. Kellner, J. M. Mermet, M. Otto, M. Valcárcel, H. M. Widmer, 2nd Edition, Wiley-VCH, Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry, Edited by Somenath Mitra, John Wiley & Sons, Inc., Quantitative Chemical Analysis, Daniel C. Harris, 5th Edition, W. H. Freeman and Company, Fundamentals of Analytical Chemistry, Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Stanley R. Crouch, 8th Edition, Thomson Brooks/Cole, Sample Pretreatment and Separation, Richard Anderson (Author); Normam B. Chapman (Editor), Analytical Chemistry by open learning (Series), John Wiley & Sons, 1987 Metodologia de Ensino e Aprendizagem O ensino teórico será essencialmente baseado em aulas de exposição com abordagem das matérias integradas no programa. As aulas práticas irão constar de um conjunto de sessões laboratoriais, nas quais os alunos irão realizar trabalho experimental integrado no programa. Obtenção de Frequência Os alunos serão excluídos de exame final se ocorrer qualquer uma das seguintes condições: 1. Exceder o limite de faltas nas aulas práticas. 2. Não obtiver uma nota prática igual ou superior a 9,5 valores. Método de Avaliação A nota final corresponderá à média ponderada de duas componentes: exame final (NE), com um peso de 0,75, e a avaliação prática (NP), com um peso de 0,25. A componente de avaliação prática será baseada no desempenho dos alunos nas aulas laboratoriais. A componente de avaliação prática só será contabilizada na nota final desde que o aluno obtenha uma classificação no exame escrito igual ou superior a 8 valores. Nestes casos, a nota final (NF) corresponderá a: NF = 0,25 x NP + 0,75 x NE Alunos cuja classificação no exame final escrito seja inferior a 8 valores estarão automaticamente reprovados. Métodos de Separação e Detecção Página 5

6 Estatística de Desempenho Insc Aval Aprov Falt Excl Apr/Insc Apr/Aval Mín Méd Max D.P. Complementar -- Época de % 100 % Recurso Complementar % 100 % Melhoria de Nota (E % 100 % Recurso) Recurso % 100 % Inscrição Normal % 100 % Síntese % 100 % Métodos de Separação e Detecção Página 6