Laboratrio de Qumica Analtica Henrique Bergamin Filho Centro de Energia Nuclear na Agricultura - USP

MISSO DA QUMICA ANALTICA

A seqncia analticaFrancisco Jos Krug fjkrug@cena.usp.br

Propor os meios para a determinao da composio qumica dos materiais

CEN 0260 Mtodos Instrumentais de Anlise Qumica - 2010

Procurando uma maneira alternativa para fazer anlises quantitativas

Procurando uma maneira alternativa para fazer anlises quantitativas Qual o teor de ferro no po ? 127 mg.kg-1 Fe

Adapatado de slide do Prof. Mauro Korn, DQ-UNEB

Adapatado de slide do Prof. Mauro Korn, DQ-UNEB

TRINDADE DA QUMICA ANALTICA

A seqncia analticaproblema

amostra

mtodo

Definio do problema Escolha do mtodo Amostragem Pr-tratamento da amostra Medida Calibrao Avaliao Ao

H. Bergamin Filho, 1996

fjkrug@cena.usp.br

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A seqncia analtica Definio do problema Escolha do mtodo Amostragem Pr-tratamento da amostra Medida Calibrao Avaliao Ao

Problema: Determinao do teor de Determina chumbo em acar acar Brasil : 307usinas128 localizadas em SP

70% da produo de acar exportadafjkrug@cena.usp.br

Fonte: Unio da Agroindstria Canavieira de So Paulo - UNICA

fjkrug@cena.usp.br

Acar: controle de qualidade (Pb)

A seqncia analticaCodex Alimentarius Commission (CAC/FAO/WHO) Food Chemical Codex (FCC)

0,1 mg kg-1 Pb em dextrose e frutose 0,5 mg kg-1 Pb em sacarose, xaropes de glicose ou de frutose de milhoFAO/WHO CODEX ALIMENTARIUS COMMISSION. Codex Alimentarius. Rome: FAO; WHO, 1995. CX/FAC 96/17 NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES. Food Chemical CODEX. 4.ed. Washington: Committee on Food Chemicals Codex, Food and Nutrition Board, Institute of Medicine, National Academy of Sciences, 1996. p.400-401, 763-765

Definio do problema Escolha do mtodo Amostragem Pr-tratamento da amostra Medida Calibrao Avaliao Ao

fjkrug@cena.usp.br

Escolha do mtodoEspectrometria de absoro atmica com forno de grafite (GFAAS) Limite de deteco = 0,005 mg kg-1 Hg Coeficiente de variao dos resultados 20

Distribuio normal ou GaussianaDesvio-padro relativo (rsd do ingles relative standard deviation)rsd = s x (estimativa do rsd)y

Coeficiente de variao (CV)CV = rsd x 100 = % rsd x

y = exp[-(x - )2/22](2)1/2

Distribuio normal ou Gaussianayy

Propriedades da distribuio normaly

68%

95%

68%

-1

+1 y

x

-2

+2

x

-1

+1

x99,7%

-3

+3

x

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Sensibilidade

Sensibilidade (IUPAC)A derivada da funo y = g (c), dy/dc, a sensibilidade do procedimento analtico. Se a curva analtica for no linear, a sensibilidade uma funo da concentrao. Diz-se que um mtodo tem boa sensibilidade, quando uma pequena variao na concentrao c causa uma grande mudana na medida y, ou seja, quando a dy/dc for grande.dyB Medida (y)

Mtodo B

y = f(c)

Mtodo A

dyA

dc

Concentrao (c)

Curva analtica de calibraocFe / mg L-1 0.0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 sinal 0,000 0,120 0,239 0,359 0,478 0,598 mg kg-1Fe 0 20 40 60 80 100A = 0,0598 CFe (mg L-1)0,2

Curva analtica de calibraosinal 0,000 0,120 0,239 0,359 0,478 0,598

0,6

0,6

sinal

sinal

0,4

0,4

0,2

0

2,0

4,0

6,0

8,0

10

0

20

40

60

80

100

cFe / (mg

L-1)

mg kg-1Fe

Limite de deteo

JCGM 2008

7

VIM-3 Vocabulrio Internacional de Metrologia (2008)4.18 detection limit limit of detection measured quantity value, obtained by a given measurement procedure, for which the probability of falsely claiming the absence of a component in a material is , given a probability of falsely claiming its presence. NOTE 1 IUPAC recommends default values for and equal to 0.05. NOTE 2 The abbreviation LOD is sometimes used. NOTE 3 The term sensitivity is discouraged for detection limit.

LOD = limite de deteombr = mdia das medidas do branco mamr = mdia das medidas da amostra

Branco mbr = probabilidade de a substncia estar presente quando no est. LOD

= probabilidade de a substnciano estar presente quando ela est.

mam

Exatido dos resultados Soluo do branco (IUPAC, 1978)

Uma soluo do branco (NT ou simplesmente branco) uma soluo que intencionalmente no contm o analito, mas que possui, sempre que possvel, a mesma composio da soluo da amostra. Um branco do solvente o prprio solvente.

Concordncia entre a medida realizada e o valor verdadeiro

Teste t de Studentfjkrug@cena.usp.br

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CITAC / EURACHEM GUIDE, 2002Preparado por: CITAC (The Cooperation on International Traceability in Analytical Chemistry) e EURACHEM (A Focus for Analytical Chemistry in Europe)

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A seqncia analtica Definio do problema Escolha do mtodo Amostragem Pr-tratamento da amostra Medida Calibrao Avaliao Aowww.buchi-analytical.com

Horwitz, W., "Nomenclature for sampling in Analytical Chemistry", IUPAC, Pure Appl. Chem.,v.62, n.6, p.1193-1208, 1990.

Horwitz, W., "Nomenclature for sampling in Analytical Chemistry", IUPAC, Pure Appl. Chem.,v.62, n.6, p.1193-1208, 1990.

Amostra: poro que representa o todo (sample) Sub-amostra: amostra levada para o laboratrio de anlise (subsample) Amostra para anlise: amostra preparada no laboratrio de anlise (test sample) Poro amostrada: material pesado ou selecionado para a anlise (test portion)Moagem 100 500 mg Digesto

Poro amostrada: material pesado ou selecionado para a anlise

Poro amostradaAmostra laboratorial

Incertezas na seqncia analticaEficincia, perdas, contaminao ? Eficincia, perdas, contaminao ?

homognea?

no

quartear misturar peneirar moer homogeneizar

Apropriada ?

Perdas, contaminao ?

Calibrao da balana ?

sim Poro amostrada a alquota deve representar a amostra laboratorial; para garantir que a poro seja homognea, necessrio reduzir o tamanho das partculas (moagem); no deve haver segrega o; Devem-se prever riscos de contaminao Amostra para anlise

Amostragem

Preparo da amostra

Pesagem da poro amostrada

Decomposio

Separao de interferentes

Estabilidade do analito ?

Estabilidade do analito ?Ajuste qumico do analito Medida instrumental da concentrao do analito Resultados

Eficincia da Converso ?

Calibrao com solues-padro, CRMsSequncia adaptada de Peter Bode

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Exemplo: Homogeneizao de amostras biolgicas Homogeneiza biol Proporciona diminuio de diversidade qumica/biolgica Moagem pode proporcionar contaminaes ou perdas de analitos Procedimentos dependem da quantidade/tamanho da amostra, parmetros fsico-qumicos, dureza, umidade, etc No existem procedimentos-padroPh. Quevauviller, Sci. Total Env., v. 176, p.141, 1995 55fjkrug@cena.usp.br

Composio aproximada de materiais usados em equipamentos de moagemgata % SiO2 Al2O3 Na2O K 2O Fe2O3 MnO CaO MgO xidos 99,91 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 2,0 0,5 3,0 porcelana % 61,0 34,0 alumina% 16,5 83,0 xido de zircnio SiO2 Al2O3 Na2O K 2O Fe2O3 MnO CaO MgO ZrO 1,5fjkrug@cena.usp.br

% 0,1

0,03

1,5 97,056

B. Markert. Sample preparation (cleaning, drying, homogeneization) for trace element analysis in plant matrices. Sci.Total Env., v.176, p.45-61, 1995

Composio aproximada de materiais usados em equipamentos de moagemCarbeto de boro % Fe Cr C Si Mn Co Mo V W 94,0 6,0 0,3fjkrug@cena.usp.br

Carbeto de tungstnio %

Titnio % 0,1

Ao cromo % 84.0 12,0

Ao carbono % 99,11

A seqncia analtica Definio do problema Escolha do mtodo Amostragem Pr-tratamento da amostra Medida Calibrao Avaliao Ao

0,1

21-23 0,1

0,08

1,65 0,3 0,3

0,15 0,25 0,40

0,3 0,5

B. Markert. Sample preparation (cleaning, drying, homogeneization) for trace element analysis in plant matrices. Sci.Total Env., v.176, p.45-61, 1995

Incertezas na seqncia analtica Pr-tratamento da amostraApropriada ? Perdas, contaminao ? Calibrao da balana ? Eficincia, perdas, contaminao ? Eficincia, perdas, contaminao ?

oportuno observar que, entre todas as operaes analticas, a etapa de pr-tratamento das amostras a mais crtica. Em geral, nesta etapa que se cometem mais erros e que se gasta mais tempo. tambm a etapa de maior custo.

Amostragem

Preparo da amostra

Pesagem da poro amostrada

Decomposio

Separao de interferentes

Estabilidade do analito ?

Estabilidade do analito ?Ajuste qumico do analito Medida instrumental da concentrao do analito Resultados

Eficincia da converso ?

Calibrao com solues-padro, CRMsSequncia adaptada de Peter Bode

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Parmetros para escolha do mtodo de pr-tratamento : Elementos ou compostos a serem determinados Faixas de concentrao Tipo, composio, e homogeneidade das amostras analticas Quantidade de amostra disponvel para anlise Quantidade de amostra necessria para as determinaes Exatido, preciso, seletividade e limite de deteco Requisitos especiais: local da anlise, controle na produo Aspectos restritivos: custos, tempo disponvel, espao, analista

Principais razes para o pr-tratamento

- homogeneizao - dissoluo de amostras slidas - separao de substncias interferentes - pr-concentrao dos analitos

Anlise de materiais orgnicos

Ph. Quevauviller, Sci.Total Env., 176 (1995)141

Teores de carbono em diferentes materiaisMatriz Tecido Vegetal Amostra Alga marrom Farinha de trigo Espinafre Folha de lamo Folha de faia Folha de pltano Grama Trevo Acculas de pinus Acculas de abeto Raz de abeto Casca de abeto Polpa de pssego Manteiga, leos vegetais, gorduras vegetais, sebo % Carbono 35 45 38 44 48 48 39 36 51 48 49 36 40 74...78

Teores de carbono em diferentes materiaisMatriz Tecido Animal Amostra Leite em p desnatado Leite em p carne magra Fgado bovino Peixe Sangue humano Sangue de porco Tecido de ostra Rim de porco Msculo (tecido) Ovo de galinha Glucose Aucar de cana (sacarose) Lactose Celulose Amido % Carbono 42 52 50 51 52 52 52 46 49 41 50 37 42 42 43 41

Glicdeos

Lipdeos

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Classificao dos mtodos de decomposio de materiais biolgicos Via seca Sistemas abertos Forno tipo mufla com aquecimento resistivo Forno de micro-ondas

Sistemas fechados Frasco de combusto de Schniger Trace-O-Mat Combusto iniciada por radiao micro-ondas

Via mida Sistemas abertos Digesto em tubos com aquecimento por conveco HNO3 + HClO4 H2SO4 + H2O2 + Li2SO4 + Se

Sistemas fechados HNO3

High Pressure Asher Assistida por radiao micro-ondas HNO3 + H2O2

http://www.codexalimentarius.net/web/index_en.jsp

CODEX STAN 53-1981

CODEX STAN 72 1981

CODEX STAN 72 1981

0,02 mg.kg-1 PbFormerly CAC/RS 72-1972. Adopted as a world-wide Standard 1981. Amended 1983, 1985,1987. Revision 2007

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CODEX STAN 193-1995 1 Adopted 1995, Revised 1997, 2006, 2008 CODEX GENERAL STANDARD FOR CONTAMINANTS AND TOXINS IN FOODS

CODEX STAN 193-1995 1

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