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Metodologia Analítica I sem/2013 – Profa Ma Auxiliadora - 1

Universidade Federal de Juiz de Fora

Instituto de Ciências Exatas

Departamento de Química

Disciplina

Metodologia Analítica QUI102

1 semestre 2013

AULA 01 (parte B)

Profa. Maria Auxiliadora Costa Matos

Download aulas: http://www.ufjf.br/nupis/


Dimensão

da amostra

Técnica

Analítica

Concentração

do Analito


QUANTO AMOSTRAR?

Três situações podem ser consideradas:

1-Universo

amostral

2-Subestações

(Linha de fabricação)

3-Dentro do

laboratório

Fora do laboratório

(Coleta)

Tomada de alíquota

para o trabalho

Redução do tamanho da amostra

O processo de amostragem deve assegurar que as

unidades amostrais sejam representativas de todo

o material ou população (universo amostral).

Amostra no contexto estatístico corresponde a

várias pequenas partes tiradas de partes

diferentes de todo o material.

Amostra bruta é a coleção de unidades amostrais

ou incrementos de amostragem.

Amostra de laboratório normalmente é obtida

através da redução em tamanho da amostra bruta

para uma quantidade de material homogêneo.


INCETEZAS NO PROCESSO DE AMOSTRAGEM

AMOSTRA BRUTA

Para obter uma amostra bruta representativa, um número de partículas (N) dever

amostrado. De uma forma geral a dimensão da amostra bruta depende:

a) Incerteza que pode ser tolerada entre a composição da amostra bruta e o

universo amostral

b) Grau de heterogeneidade do universo amostral

c) Tamanho das partículas que compõem o universo amostral.

1- AMOSTRAGEM DE LOTES

Para a amostragem de lotes (tambores, tanques, sacos, caixas, etc), uma equação muito

utilizada, é a raiz quadrada de N adicionada a mais uma unidade.

1

Número de

amostras

Sendo N: Total de produtos

S2 global = S2amostragem + S2

método


2- AMOSTRAGEM DE PARTÍCULAS

Mistura de dois componentes (Ex.1): Um medicamento comercializado na forma de

comprimidos é composto por 90 % do principio ativo (partículas A) e o restante por

excipiente (partículas B). Todas as partículas apresentam o mesmo tamanho. Qual o

número de partículas que devem compor a amostra bruta para alcançar desvio padrão

relativo percentual igual a 2%. Resposta 278 partículas.

2

1

rp

pN

)1( pNpA

Np

A

r

Sendo A: Desvio padrão do n de partículas do tipo A coletadas.

P: Probabilidade de coletar partículas A

1 - P: Probabilidade de coletar partículas B

N: n total de partículas coletadas

r: Desvio padrão relativo do n de partículas do tipo A

coletadas.


Mistura de dois componentes (Ex.2): Um vagão contendo minério de chumbo, composto

5% de galena (70% de Pb e d = 7,6 g/cm3) e outras partícula com pouco ou nenhum

chumbo (d = 3,5 g/cm3). Todas as partículas que compõem o minério são esféricas com

um raio de 5 mm.

Qual o número de partículas necessárias na amostra bruta para manter o erro relativo na

amostragem inferior a 0,5% ?

d = (0,057,6) + (0,95·3,5) = 3,7 g/cm3

N 6,8 x 105 partículas

Massa amostra bruta = 6,8 x 105 (partículas) ·4/3π(0,5)3 (cm3/partícula)· 3,7(g/cm3)

Massa amostra bruta = 1,3 x 106 g

22

2)1(

p

pp

d

ddppN

r

BABA

Sendo, PA: porcentagem do analito A nas partículas.

PB: porcentagem do analito B nas partículas.

dA: densidade das partículas A.

dB: densidade das partículas B.

d: densidade média do total de partículas.

r: Desvio padrão relativo da amostragem.

N: n total de partículas coletadas.

19,71007,3

7,06,705,0

p


COMO REDUZIR A MASSA DA AMOSTRA DE LABORATÓRIO?

Como reduzir a amostra de laboratório para 100 g?

A amostra deverá ser moída até obter partículas de 0,2 mm de diâmetro

O número de partículas na amostra

bruta é independente do tamanho

das partículas. O peso da amostra

aumenta diretamente com o volume

da (d3) da partícula

A redução do tamanho da partícula

do material amostrado afeta

grandemente o peso necessário da

amostra bruta.

A amostra de laboratório deve

conter o mesmo número de

partículas que a amostra bruta.

partículasgg

asaspartículpesomédiod /1047,1 partículas 10 x 6,8

100 4

5

3

3

/7,3 3

)(4cmg

cmrasaspartículpesomédiod

cmgcmgr 021,07,3/4

31047,1

3/1

34


POR QUE AS DETERMINAÇÕES SÃO NORMALMENTE

REALIZADAS EM TRIPLICATA?

N n

stN

.)1(

Fator de melhoramento

da precisão

2 12,71

3 3,04 4

4 1,83 2

5 1,39 1,3

6 1,13 1,2

Passari et al., Quim. Nova, Vol. 34, No. 5, 888-892, 2011.

A partir de 5 replicatas a precisão

melhora muito pouco.

Influencia do número de replicas na precisão

de um resultado – gráfico ( ) vs. N.

Obs.: Quanto menor S, menor será o termo expresso por t , portanto maior a precisão.

n

stx

.


PRESERVAÇÃO DA AMOSTRA

Preservar a amostra é evitar que a mesma se altere em suas carcterísticas, quer físicas,

químicas ou biológicas.

Atenção especial deve ser dada para método de coleta e a preservação. A integridade de

uma amostra em trânsito por longo período depende do sistema de preservação,

principalmente quando se trata de refrigeração. Várias propostas, normas e protocolos

de coletas são descritos na literatura propondo normas de preservação.

Três tipos principais de estabilidade são observados:

2) QUÍMICA:

Processos de oxidação

Decomposições catalisadas

Por temperatura

Por umidade

Por luz

Radiações ionizantes e não ionizantes

Por contato

Algumas

horas?

Analise

Trinta dias? Uma semana?

Anos?

1) FÍSICA: Facilidade de contaminação (Higroscopia)

Efeito de superfície (atração eletrostática)

Perdas por evaporação de espécies da mistura

3) BIOLÓGICA:

Aeróbica

Anaeróbica

Em meio propício


ALGUNS ESTUDOS DE PRESERVAÇÃO DA AMOSTRA

1-ESTABILIDADE ACELERADA*

a) Estudo a 40 (± 2) ºC e 75 (± 5)% de umidade relativa durante seis meses, com análises

em zero, 30, 60, 90 e 180 dias.

b) Estudo a 50 (± 2)ºC e 90 (± 5)% de umidade relativa, durante três meses, com análises

em zero, 30, 60 e 90 dias.

2-ESTABILIDADE DE LONGA DURAÇÃO*

a) Estudo a 30 (± 2) ºC e a 70 (± 5)% de umidade relativa, durante o período em que se

pretende comprovar a estabilidade do produto (no primeiro ano as amostras devem ser

analisadas nos tempos zero, 6, 9 e 12 meses e depois deste período, uma vez ao ano).

3-Estabilidade de média duração (temperatura de armazenamento com análises em dias

alternados).

4-Estabilidade de curta duração (Variar temperatura em ciclos de congelamento e

descongelamento).

5-Estabilidade de bancada (temperatura e luminosidade ambiente).

*Amostras farmacêuticas (resolução re 560 de 02 de abril de 2002 – anvisa – ministério da saúde, define-se para produto acabado)


INTRODUÇÃO A AMOSTRAGEM AMBIENTAL

O planejamento da coleta das amostras depende dos objetivos da amostragem:

Exploratória ou fiscalização - Fornecer informações preliminares sobre o sítio de

amostragem ou o material que está sendo analisado para ajudar a estabelecer as

espécies químicas de interesse e a sua faixa de concentração e variabilidade.

Monitoramento ou avaliação - Fornecer informações sobre variação da concentração de

um(ns) analito(s) especifico(s) em um determinado período de tempo ou em uma região

geográfica específica.

Amostragem preliminar

(Screening)

Amostragem suplementar

Amostragem exploratória

Dados históricos

Monitoramento mais efetivo

10 a 15% do total a ser estudado

Delineamento

10 a 15% do total a ser estudado.

Confirmação de resultados críticos e incertezas obtidas

durante o programa de monioramento.


PROTOCOLO DE AMOSTRAGEM

Descreve em detalhes o procedimento a ser seguida para coleta, envasamento,

identificação, transporte, estocagem e documentação das amostras. Quanto mais

especifico for protocolo de amostragem, menores as fontes de erros.

Identificação do local de amostragem;

Equipamentos e informações necessárias;

Tipo, número e tamanho dos recipientes para as amostras;

Tipo de amostragem;

Tipo e número de brancos;

Amostra spike;

Composição e tamanho da mostra;

Instruções para preservação e transporte das amostras;

Tratamento em campo (filtração, ajuste de pH, etc);

Medidas de campo (temperatura, pH, O2 dissolvido, umidade, etc).


FORMAS BÁSICAS DE ABORDAGENS DA AMOSTRAGEM

Três tipos primários de abordagem são descritos:

aleatória, sistemática e subjetiva.

Abordagem No de

amostras Tendência Parâmetros para seleção

Subjetiva menor maior Histórico, avaliação visual, julgamento técnico

Sistemática médio baixa Grade de padrão

Aleatória grande menor

Normalmente a amostragem aleatória é o processo mais dispendioso, porém

apresenta como vantagem a simplicidade para obtenção das amostras.


ABORDAGEM PRIMÁRIAS PARA AMOSTRAGEM

Amostragem Subjetiva

Amostragem Sistemática

Amostragem Aleatória


COMPOSIÇÃO DA AMOSTRA

AMOSTRA SIMPLES & AMOSTRA COMPOSTA (COMBINADA) Cada amostra coletada pode ser analisada individualmente. Em diferentes situações,

amostras compostas podem ser obtidas através da combinação de porções de várias

amostras.

Quando amostra composta é recomendada? Quando amostras de vários locais ou populações são analisadas para determinar se o

componente de interesse está presente.

Quando representatividade da amostra colhida no mesmo local ou populações tem de ser

melhorada através da redução dos efeitos da variância inter amostras.

Quando uma quantidade limitada de amostra disponível para analise deve ser aumentada para

alcançar desempenho analítico.

Quando o custo da analise precisa ser reduzido.

Quando amostra composta é limitada:

Quando amostra composta é utilizada, as interações entre os analitos ou organismos

devem ser cuidadosamente considerados.

Quando os objetivos da coleta é uma avaliação ou classificação preliminar, a amostra

composta poderá causar um efeito de diluição do analito para um nível de concentração abaixo do

limite de detecção.

Se os custo da amostragem são superiores aos custos da análise, a análise de cada amostra

individualmente pode ser mais rentável.


Quality Assurance and Quality Control (QA/QC)

Os procedimentos para controle de qualidade no laboratório conta apenas erros que possam ocorrer

após a coleta das amostras.

Os procedimentos de amostragem devem possui protocolo (QA/QC) específico para garantir que a

sequência de coleta, preservação, armazenamento e transferência das amostras está sob controle.

A coleta da amostra não deve perturbar significativamente o meio a ser amostrado, caso contrário o

universo amostral poderá ser alterado, podendo gerar resultados analíticos tendenciosos.

1 Material para coleta

Equipamentos e materiais de coleta devem ser selecionados com base no componente (analito) mais

lábil a ser analisado. Principais parâmetros a serem considerados:

Reatividade do analito (fotossensibilidade, calor, atmosfera, umidade, organismos biológicos,

metais, etc)

Volatilidade

Potencial de sorção nos matérias de coleta ou armazenamento.

2 Branco

Sempre que houver a possibilidade de introdução de material estranho na

coleta, tratamento ou no procedimento analítico, o branco deve ser analisado

para detectar esses componentes.

S2 global = S2amostragem + S2

método

Branco é uma matriz com

quantidades imensuráveis

ou negligenciáveis do

componente de interesse.


TIPOS DE BRANCO PARA AMOSTRAGEM AMBIENTAL

2.1 Branco de coleta (Filed blanks) são amostras com matriz similar as

amostras analisadas, porém livre do(s) analito(s), que são expostas ao ambiente

de coleta.

2.2 Branco de transporte (trip or transport blanks) – são amostras com

matriz similar as amostras analisadas, porém livre do(s) analito(s), que são

transportadas do laboratório até o campo de coleta e retornam para o

laboratório, sem serem abertas.

2.3 Branco de equipamento (trip or transport blanks) – são amostras livres

do(s) analito(s), que são utilizadas para rinsar os equipamentos de coleta.

Avaliam a contaminação

acidental durante todo o

processo (amostragem,

transporte, preparação da

amostra e analise)

Avalia a contaminação

devido aos recipientes e

meio de preservação

durante transporte,

manipulação no campo e

armazenagem das amostras.

Documentar adequadamente

a descontaminação dos

equipamentos antes e após a

amostragem. Todos os brancos são coletados, porem apenas o branco de coleta

é analisado. Se alguma contaminação for detectada no branco de

coleta, todos os brancos individuais deverão ser analisados.


ÁGUA

A água pode ser uma matriz muito heterogênea tanto espacial, quanto temporal, podendo

tornando-se assim um meio difícil para a obtenção de amostras representativas.

1 Fontes de águas superficiais.

Variações significativas na composição química de lagos e lagoas são possíveis

dependendo da época do ano. A composição das águas que fluem como córregos é

dependente do fluxo e também pode variar com a profundidade.

Estratificação

Águas rasas, cerca de 5 metros, a ação do vento costuma causar mistura, sendo assim,

normalmente águas rasas não mostram estratificação,

Rios profundos podem apresentar estratificação das águas, também é comum em pontos

onde um efluente entra em um rio.

Oceanos diversas espécies podem ser estratificada em diferentes profundidades. Além

disso, a composição das águas costeiras geralmente é muito diferente das águas

oceânicas.

Estuários apresentam cunhas, onde a estratificação varia conforme o ciclo da maré.


ÁGUA?

Meio de transporte dentro dos ecossistemas aquáticos

Rota ou meio de exposição para organismos aquáticos e para seres humanos

Receptor imediato de muitas descargas de produtos químicos para os ecossistemas

aquáticos

Medidas de escala de tempo curta e fenômeno de pequena escala espacial

Meio adequado para amostragem no caso de compostos com solubilidade apreciável.

Purificação da amostra dos analitos de interesse é mais fácil do que para tecidos e

sedimentos.

Compromisso importante entre tamanho da amostra (volume) e os limites de detecção.

AR?

Meio de transporte para os ecossistemas aquáticos e rota de exposição para seres

humanos, mamíferos marinhos e pássaros.

Questões iguais ou similares para água também são válidas para ar


ORGANISMOS?

Concentram certos compostos químicos (bioacumulação) tornando mais fáceis certas

medidas.

Algumas espécies: analito interferentes

Variabilidade biológica em termos de respostas para vários parâmetros ambientais:

temperatura, salinidade, oxigênio dissolvido e material em suspensão.

Variabilidade biológica em termos: desova, ciclos sazonais, alimentação, maturidade

Muitas espécies migram fazendo com que a integração da escala de tempo e espaço seja

difícil.

Espécies-alvo podem ser escolhidas em função do seu valor comercial (alimento básico

da população local).

SEDIMENTOS?

Reservatório temporário de vários poluentes de interesse ambiental:

Fontes poluidoras para organismos bentônicos e cadeia alimentar associada

Re-exposição contínua para coluna d’água

Registros históricos – testemunhos

Concentram compostos de interesse ambiental

Avaliam

a

contami

nação

devido

aos

recipien

tes e

meio de

preserv

ação

durante

transpor

te,

manipula

ção no

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armazen

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