Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas Depto. de Química QUI 154/150 Química Analítica V Análise Instrumental Aula 1 Introdução A Disciplina Prof. Julio C. J. Silva Juiz de For a, 2o Semestre, 2014
Semanas Datas Aulas Teóricas Aulas de Laboratório S.1 19/08 Aulas 1/2: Apresentação da Disciplina, Introdução à Análise instrumental e Não haverá aula Estatística aplicada à química. S.2 26/08 Aula 2: Estatística aplicada à química Prática 1: (Estatística) Determinação de ácido acético em vinagre S.3 02/09 Aula 3: Espectrofotometria UV-Vis Prática 2: (Espectrofotometria molecular) Determinação espectrofotométrica de AAS em formulações farmacêuticas usando curva de calibração S.4 09/09 Aula 4: Espectrofotometria UV-Vis Prática 3: (Espectrof. molecular: Determinação espectrof. de AAS em S.5 16/09 Aula 5: Espectrometria de Absorção Atômica formulações farmacêuticas usando curva de calibração com adição de padrão Prática 4: (Espectrofot. molecular) Titulação fotométrica - dosagem de ferro III com EDTA) S.6 23/09 1ª TVC Prática 5: (Espectrofot. Molecular) Estudo espectrofotométrico de S.7 30/09 Aula 5: Espectrometria de Absorção Atômica S.8 07/10 Aula 6: Espectrometria de Emissão Atômica uma mistura 1ª TVC Prática 6: (Espectrometria atômica) Determinação de Na e K em bebida S.9 14/10 Aula 7: Potenciometria Prática 07: (Eletroanalítica) Determinação potenciométrica de ácido fosfórico em Biotônico Fontoura S.10 21/10 Aula 8: Potenciometria Prática 8: (Métodos de separação) Determinação da razão de distribuição (D) e do coeficiente de distribuição (K) do iodo em diferentes solventes S.11 28/10 Não haverá aula - Feriado Não haverá aula - Feriado S.12 04/11 2ª TVC Prática 9: (Métodos de separação) Estudo da eficiência de uma resina S.13 11/11 Aulas 9/10: Métodos Clássicos de Separação1º e Cromatografia de troca iônica Prática 10: (Métodos de separação) Estudo da eficiência de separação de uma mistura de Fe III, Ni II e Co II por cromatografia em papel S.14 18/11 Aula 10: Cromatografia Gasosa Prática 11: (Estatística) Amostragem S.15 25/11 Aula 11: Cromatografia Líquida Visita: Visita técnica a Central Analítica (HPLC, EC, GC, GC-MS e AAS) S.16 02/12 Aula 12: Eletroforese 2º TVC S.17 09/12 3ª TVC Substitutiva - Prática S.18 16/12 Substitutiva - Teoria Cronograma
Cronograma (QUI 0154/150) Horário das aulas Aulas: terças-feiras, 08:00 09:50 h (Toeria), 10:00-12:00 (A), 14:00-16:00 (B)*, 16:00-18:00 (C). Avaliações e critérios Tabela 1: Avaliações e pontuação correspondente à Disciplina QUI 154 (teoria) Avaliações Pontuação 1ª. Avaliação (TVC): Assunto: estatística, espectroscopia molecular 20 pontos 2ª. Avaliação (TVC): Assunto: espectrometria atômica (emissão e absorção) 30 pontos 3ª. Avaliação (TVC): Assunto: potenciometria e métodos de separação 30 pontos Lista de exercícios Estudo dirigido Participação (90% de Presença) Frequência menor que 75% (4 faltas) Soma 10 pontos 5 pontos 5 pontos Reprovação 100 pontos Tabela 2: Avaliações e pontuação correspondente à Disciplina QUI 150 (Prática) Avaliações 1ª. Avaliação (Assunto: Práticas sobre: estatística e espectrofotometria molecular) 2ª. Avaliação (Assunto: Prática sobre: espectrometria de emissão, métodos clássicos de separação e potenciometria) Relatório: relatórios referentes às práticas Participação (90% de presença) Frequência menor que 75% (3 faltas) Soma Pontuação 35 pontos 40 pontos 20 pontos 5 pontos Reprovação 100 pontos
Referências Skoog, D. A; Holler, F. J.; Nieman, T. A. Pricípios de Análise Instrumental, 5ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2006, 836p. Skoog, D. A; Fundamentos de Química Analítica, São Paulo: Cengage, 2005, 999p. Harris, D.C. Análise Química Quantitativa, 7ª ed, Rio de Janeiro: LTC, 2008, 886p. Mendham, J.; Denney, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. J. K. Vogel Análise Química Quantitativa, 6ª Ed, Rio de Janeiro: LTC, 2002, 462p. 4- Mendham, J.; Denney, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. J. K. Vogel Análise Química Quantitativa, 6ª Ed, Rio de Janeiro: LTC, 2002, 462p. www.ufjf.br/baccan/downloads/disciplinas
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas Depto. de Química QUI 154/150 Química Analítica V Análise Instrumental Aula 1 (2ª parte) Introdução a Química Analítica Instrumental Prof. Julio C. J. Silva Juiz de For a, 2o Semestre, 2014
O PAPEL DA QUÍMICA ANALÍTICA A química analítica é uma ciência de medição que consiste em um conjunto de idéias e métodos poderosos que são úteis em todos os campos das ciências e medicina
Métodos Analíticos Quantitativos Análises Qualitativas Análise Quantitativa Métodos Clássicos Métodos Instrumentais Analitos
Escolha do Método
Estatística
Estatística
Estatística
Estatística
Espectroscopia Molecular (UV-Vis)
Espectroscopia Molecular (UV-Vis)
Espectrometria Atômica
Espectrometria Atômica
Potenciometria
Métodos de Separação
"CSI", da rede CBS (Canal Sony, no Brasil) "Crossing Jordan" na NBC. "The Forensics Files na Court TV "Autopsy na HBO Breaking Bad
Referências - D. A. SKOOG, F. J. HOLLER e T. A. NIEMAN Princípios de Análise Instrumental, 5 a ed., Saunders, 2002. - A. I. VOGEL - Análise Analítica Quantitativa, LTC, 6ª ed., Rio de Janeiro. - D. A. SKOOG, D. M. WEST e F. J. HOLLER Fundamentals of Analytical Chemistry, 6 a ed., Saunders, 1991. - Galen W. Ewing. Métodos Instrumentais de Análise Química (Volume 1). Editora Edgard Blücher/Ed. da Universida - Baccan N, Química Analítica Quantitativa, 3 ª Ed, Edgar Blucher, 2004.
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas Depto. de Química QUI 154 Química Analítica V Análise Instrumental Aula 2 - Estatística Prof. Dr. Julio C. J. Silva Juiz de Fora, 2o semestre de 2014
Tipos de Erros Erro sistemático (tendência): Surge de uma falha na execução de um experimento ou de uma falha de um equipamento Erro reprodutível Exp: vidraria descalibrada Abordagem dos erros sistemáticos:
Tipos de Erros Erro aleatório (indeterminado): Surge de efeitos de variáveis descontroladas nas medidas Exemplo: flutuação da corrente elétrica
Precisão e Exatidão Precisão: Termo geral usado para avaliar a dispersão de resultados entre ensaios independentes repetidos de uma mesma amostra ou padrões em condições definidas Repetividade Reprodutibilidade Exatidão: Exatidão do método é definida como sendo a concordância entre o resultado de um ensaio e o valor de referência aceito como convencionalmente verdadeiro; Abordagem da precisão: uso de materiais de referência, participação em comparações interlaboratoriais e realização de ensaios de recuperação.
Baixa exatidão e precisão Alta exatidão e baixa precisão Baixa exatidão e alta precisão Alta exatidão e alta precisão
Intervalo de Confiança da Média Em química analítica pequeno número de determinações Valores conhecidos X (média) e s (desvio padrão), que são estimativas de µ (média da população) e (desvio padrão da população) Na prática apenas as estimativas podem ser calculadas Teste t de Student Ferramenta estatística usada para representar IC e para comparação de resultados
Teste t de Student Desenvolvido por W.S. Gosset (Student) em 1908 para compensar as diferenças existentes entre e x, além de levar em conta que s é simplesmente uma aproximação de Intervalo de confiança da média probabilidade de que a média verdadeira esteja localizada em um certo intervalo (intervalo de confiança). Valor t grau de confiança da média Graus de liberdade o número de graus de liberdade indica o número de resultados independentes que fazem parte do cálculo do desvio padrão.
Testes de Significância Teste t de Student Usado para um número pequeno de amostras Comparar a média de uma série de resultados com um valor de referência e exprimir o nível de confiança associado ao significado de comparação Também usado para testar a diferença entre as médias de dois conjuntos de resultados Se t calculado > t tabelado: O valor encontrado difere significativamente do valor de referência. Nesse caso não se pode adotar a hipótese nula (H 0 ) que não há erro sistemático na análise
Testes de Significância Teste t de Student P = 100 x (1- ) = 90%
Testes de Significância Teste t de Student (0,1) P = 100 x (1- ) = 90%
Testes de Significância Teste t de Student
Testes de Significância Teste F (Usado para Comparar Desvios Padrões) O maior valor de s é sempre colocado no numerador, o que faz com que o valor de F seja sempre maior do que a unidade.
Testes de Significância Teste F
Testes de Significância Teste F (Usado Para Comparar Desvios Padrões)
Testes De Significância Comparação de Duas Médias Experimentais Comparando os resultados de um método proposto com um de referência. Tem-se duas médias x 1 e x 2 Considerar a hipótese nula (H 0 ) que ambos métodos da o mesmo resultado (x 1 = x 2 ) É necessário que não haja uma diferença significativa entre as variâncias (teste F)
Testes De Significância Comparação de Duas Médias Experimentais INMETRO: se F calculado for maior que o F tabelado, as variâncias não podem ser consideradas iguais, ou seja, a matriz tem um efeito importante sobre a precisão do método na faixa de concentração em estudo, e o t calculado é : Neste caso, para a obtenção do t tabelado, o número de graus de liberdade (ν) é igual a:
Testes de Significância Teste t Pareado (diferenças individuais) Comparação de métodos cujas amostras possuem, substancialmente, diferentes quantidades de analito
Rejeição de Resultados (Teste Q) Colocar os valores obtidos em ordem crescente. Determinar a diferença existente entre o maior e o menor valor. Determinar a diferença (em módulo) entre o menor valor da série e o resultado mais próximo. Dividir esta diferença (em módulo) pela faixa, determinando Q. Se Q > Qtab, o menor valor é rejeitado.
Rejeição de Resultados (Teste Q) Se o valor menor é rejeitado, redeterminar a faixa e testar o maior valor da série. Repetir o processo até que o menor e maior valores sejam aceitos. Se o menor valor é aceito, o maior valor é testado e o processo repetido até que o maior e menor valores sejam aceitos. Se a série contiver somente três medidas somente um teste sobre o valor duvidoso precisa ser feito.
Rejeição de Resultados (Teste Q) o valor absoluto da diferença entre o resultado questionável x q e seu vizinho mais próximo x p é dividido pela faixa f do conjunto inteiro para dar a grandeza Q
Rejeição de Resultados (Teste Q)
Métodos de Calibração Gráficos De Calibração Em Análise Instrumental Calibração é um conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre valores indicados por um instrumento de medição ou sistema de medição ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes estabelecidos por padrões A maneira usual para realizar calibração é submeter porções conhecidas da quantidade (p. ex. usando-se um padrão de medida ou material de referência) ao processo de medição e monitorar a resposta da medição ANVISA - Guia para Qualidade em Química Analítica: Uma Assistência a Acreditação ANVISA, 1.ed. Brasília, 2004.
Métodos de Calibração Gráficos De Calibração Em Análise Instrumental A curva de calibração se representa sempre com a resposta do instrumento no eixo y e a concentração padrão sobre o eixo x y = bx + a b = coeficiente angular (slope) a = intercepto no eixo x (coeficiente linear) a = b
MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO ERROS NO COEFICIENTE ANGULAR (Y) E NO INTERCEPTO (X)
MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO MÉTODO DAS ADIÇÕES DE PADRÃO y = b.x E + a, y = 0 x E = - a/b
Método do Padrão Interno (PI) Adição de quantidade conhecida de elemento nos padrões e na amostra Corrige variações no sinal analítico devido a mudanças nas condições de análise
Método do Padrão Interno (PI)
Método do Padrão Interno (PI) Fator de resposta (F): Usado em cromatografia A P = área padrão C P = concentração padrão A PI = área padrão interno C PI = concentração padrão interno C X = concentração do analito na amostra desconhecida A X = área do analito na amostra
Referências -Cadore, S. Notas de aula. IQ, UNICAMP, 2004. -Santos, M., Notas de aula. Depto Química, UFJF. 2009 -D. A. SKOOG, D. M. WEST, F. J. HOLLER e S. R. CROUCH Fundamentos de Química Analitica, 1 a ed., Thomson, 2006. - Baccan, N., Química Analítica Quantitativa Elementar. 3 a Ed. Edgard Blucher LTDA - James N. Miller & Jane C. Miller. Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, fourth edition. Person Education. - ANVISA - Guia para Qualidade em Química Analítica: Uma Assistência a Acreditação ANVISA, 1.ed. Brasília, 2004. - Lowinsohn, D., Notas de aula. Depto. de Química, UFJF. 2009.