Podstawy chemii analitycznej wykad Wane pojcia terminologia 2

  • Slides: 62
Download presentation
Podstawy chemii analitycznej – wykład

Podstawy chemii analitycznej – wykład

Ważne pojęcia, terminologia 2

Ważne pojęcia, terminologia 2

Podstawowe definicje i pojęcia CHEMIA ANALITYCZNA - definicja Nauka stosowana mająca za zadanie –

Podstawowe definicje i pojęcia CHEMIA ANALITYCZNA - definicja Nauka stosowana mająca za zadanie – odkrywanie oraz formułowanie praw i kryteriów – rozwój metod analitycznych umożliwiających ustalenie z określoną czułością, precyzją i dokładnością jakościowego i ilościowego składu analizowanych obiektów materialnych Rozwój chemii analitycznej oraz metod i technik analitycznych związany jest z koniecznością ustalenia składu różnych substancji i materiałów 3

Podstawowe definicje i pojęcia CHEMIA ANALITYCZNA • samodzielna dyscyplina chemiczna • rozwija oraz proponuje

Podstawowe definicje i pojęcia CHEMIA ANALITYCZNA • samodzielna dyscyplina chemiczna • rozwija oraz proponuje metody i narzędzia odpowiednie do uzyskania informacji o: - składzie i strukturze materii - dynamice przemian zachodzących w czasie i przestrzeni w badanych obiektach • Formalnym uznaniem tej dyscypliny naukowej było utworzenie w ramach Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) oddzielnej Sekcji Chemii Analitycznej 4

Podstawowe definicje i pojęcia DUŻY ZAKRES ZASTOSOWAŃ INTERDYSCYPLINARNY CHARAKTER aspekt praktyczny - ustalanie składu

Podstawowe definicje i pojęcia DUŻY ZAKRES ZASTOSOWAŃ INTERDYSCYPLINARNY CHARAKTER aspekt praktyczny - ustalanie składu obiektów materialnych aspekt podstawowy - opracowanie i ocena przydatności nowych metod - kontrola surowców i produktów w różnych gałęziach przemysłu i rolnictwa - ocena i kontrola surowców mineralnych - ocena i monitoring zagrożeń środowiska - ocena procesów technologicznych - diagnostyka medyczna 5

Podstawowe definicje i pojęcia ANALITYKA = interdyscyplinarna nauka zajmująca się tworzeniem praktycznym wykorzystaniem metod

Podstawowe definicje i pojęcia ANALITYKA = interdyscyplinarna nauka zajmująca się tworzeniem praktycznym wykorzystaniem metod pozwalających na określenie ze znaną precyzją i dokładnością składu chemicznego układów materialnych i Przedmiotem analityki jest: - opracowanie metodyki niezbędnej do uzyskania informacji o składzie badanej próbki - pozyskiwanie informacji o rodzaju i ilości składników włącznie z ich przestrzennym uporządkowaniem i rozmieszczeniem, a także zmianami w czasie 6

chemia analityczna a analityka chemiczna analiza chemiczna (chemia analityczna) + system kontroli i zapewnienia

chemia analityczna a analityka chemiczna analiza chemiczna (chemia analityczna) + system kontroli i zapewnienia jakości wyników analitycznych = ANALITYKA CHEMICZNA 7

Podstawowe definicje i pojęcia Analityka pytania w analizie chemicznej dostarczane informacje - co? ile?

Podstawowe definicje i pojęcia Analityka pytania w analizie chemicznej dostarczane informacje - co? ile? - skład jakościowy i ilościowy układu materialnego (analiza jakościowa i ilościowa) - jaka jest struktura? - struktura cząsteczki, ciała stałego (analiza strukturalna) - jak przebiega? - przemiany zachodzące w czasie i przestrzeni (analiza procesowa) - gdzie? - niejednorodność ciał stałych (analiza rozmieszczenia) - w jakiej postaci? - forma występowania pierwiastka (specjacja) Wyróżnia się analitykę: składu, procesową, rozmieszczenia, strukturalną oraz specjacyjną 8

Podstawowe definicje i pojęcia ANALITYKA SKŁADU ustalenie składu próbki (jakie substancje i w jakiej

Podstawowe definicje i pojęcia ANALITYKA SKŁADU ustalenie składu próbki (jakie substancje i w jakiej ilości występują w próbce) ANALITYKA PROCESOWA określenie zmiany zawartości poszczególnych składników próbki w czasie (śledzenie przebiegu zjawisk i procesów) ANALITYKA ROZMIESZCZENIA określenie rozmieszczenia przestrzennego poszczególnych składników próbki w skali makro 9

Podstawowe definicje i pojęcia ANALITYKA STRUKTURALNA określenie rozmieszczenia przestrzennego w skali atomowej poszczególnych składników

Podstawowe definicje i pojęcia ANALITYKA STRUKTURALNA określenie rozmieszczenia przestrzennego w skali atomowej poszczególnych składników próbki (ustalenie budowy cząsteczki, ciała stałego, cieczy) ANALITYKA SPECJACYJNA ustalenie form/indywiduów chemicznych występowania danego pierwiastka w badanym materiale 10

Podstawowe definicje i pojęcia ANALIT oznaczany lub wykrywany składnik próbki w procesie analitycznym; jest

Podstawowe definicje i pojęcia ANALIT oznaczany lub wykrywany składnik próbki w procesie analitycznym; jest to np. jon, związek chemiczny, pierwiastek lub inne określone indywiduum chemiczne, w zależności od postawionego celu analizy ANALIZA, ANALIZA CHEMICZNA zespół czynności prowadzących do ustalenia składu chemicznego, jakościowego i ilościowego badanej substancji (materiału, produktu, próbki) - analiza ilościowa i jakościowa - analiza klasyczna i instrumentalna 11

Podstawowe definicje i pojęcia METODA ANALITYCZNA sposób wykrywania (metoda analityczna jakościowa) lub oznaczania (metoda

Podstawowe definicje i pojęcia METODA ANALITYCZNA sposób wykrywania (metoda analityczna jakościowa) lub oznaczania (metoda analityczna ilościowa) jakiejś substancji; metodę analityczną charakteryzuje określona czułość, dokładność, precyzja, granica oznaczalności i granica wykrywalności PROCEDURA ANALITYCZNA wszystkie etapy prowadzące do wykrycia lub oznaczenia analitu 12

Podstawowe definicje i pojęcia SYGNAŁ czynnik niosący informację (źródło wyniku) sygnał analityczny rejestrowany sygnał

Podstawowe definicje i pojęcia SYGNAŁ czynnik niosący informację (źródło wyniku) sygnał analityczny rejestrowany sygnał układu analitycznego wykorzystywany z reguły do wykrywania lub oznaczania składnika/składników próbki, służący do: -- identyfikacji analitu (np. barwa osadu, położenie piku, …) -- oznaczenia analitu (np. masa osadu, natężenie piku…) 13

Podstawowe definicje i pojęcia WYKRYWANIE postępowanie według określonej procedury analitycznej mające na celu stwierdzenie

Podstawowe definicje i pojęcia WYKRYWANIE postępowanie według określonej procedury analitycznej mające na celu stwierdzenie obecności lub nieobecności (na poziomie dostępnym dla danej metody) analitu w badanej próbce WYKRYWALNOŚĆ - granica wykrywalności najmniejsze stężenie lub ilość analitu, które można wykryć daną metodą z określonym prawdopodobieństwem 14

Podstawowe definicje i pojęcia OZNACZANIE proces wyznaczania zawartości danego składnika w badanej próbce określoną

Podstawowe definicje i pojęcia OZNACZANIE proces wyznaczania zawartości danego składnika w badanej próbce określoną metodą analityczną OZNACZALNOŚĆ - granica oznaczalności najmniejsze stężenie lub ilość analitu, które można ilościowo oznaczyć daną metodą 15

Podstawowe definicje i pojęcia MATRYCA PRÓBKI wszystkie składniki próbki, które występują w badanej próbce

Podstawowe definicje i pojęcia MATRYCA PRÓBKI wszystkie składniki próbki, które występują w badanej próbce oprócz analitu INTERFERENT, INTERFERENCJE („PRZESZKADZANIE”) składnik próbki (składnik matrycy), który powoduje zakłócenia sygnału analitycznego i wskutek czego stanowi źródło błędu oznaczenia lub analizy (zwiększenie lub zmniejszenie mierzonej wielkości) 16

Podstawowe definicje i pojęcia KONTAMINACJA (ZANIECZYSZCZENIE) niekontrolowana zmiana zawartości oznaczanego składnika w próbce w

Podstawowe definicje i pojęcia KONTAMINACJA (ZANIECZYSZCZENIE) niekontrolowana zmiana zawartości oznaczanego składnika w próbce w trakcie różnych etapów procesu analitycznego Zapobieganie przed KONTAMINACJĄ: • dokładne mycie naczyń i pojemników • oczyszczanie odczynników • prowadzenie wszystkich operacji w czystym pomieszczeniu 17

Podstawowe definicje i pojęcia ŹRÓDŁA KONTAMINACJI • środowisko • urządzenia do pobierania próbek i

Podstawowe definicje i pojęcia ŹRÓDŁA KONTAMINACJI • środowisko • urządzenia do pobierania próbek i pojemniki • procedury pobierania próbek • rozplanowanie i urządzenie laboratorium • sprzęt laboratoryjny • odczynniki i rozpuszczalniki • mikroorganizmy • personel 18

Podstawowe definicje i pojęcia partia badanego materiału próbki pierwotne (jednostkowe) próbka ogólna - rozdrabnianie

Podstawowe definicje i pojęcia partia badanego materiału próbki pierwotne (jednostkowe) próbka ogólna - rozdrabnianie - przesiewanie - mieszanie - zmniejszenie masy średnia próbka laboratoryjna próbka analityczna próbka rozjemcza próbka dla zleceniodawcy 19

Podstawowe definicje i pojęcia PARTIA PRODUKTU całkowita ilość materiału dana do oceny na podstawie

Podstawowe definicje i pojęcia PARTIA PRODUKTU całkowita ilość materiału dana do oceny na podstawie analizy chemicznej ilość produktu tej samej jakości w jednakowych opakowaniach lub nieopakowana przedstawiona jednorazowo odbiorcy przez dostawcę lub wytwórcę do odbioru, np. wagon, cysterna, inna dostawa o określonym tonażu (Polskie Normy) Jednorodność partii produktu jest warunkiem koniecznym miarodajnej i rzetelnej analizy chemicznej, np. poszczególne partie leków (tzw. serii) muszą zawierać opakowania leku o tym samym składzie i właściwościach 20

Podstawowe definicje i pojęcia PRÓBKA reprezentatywny i dostępny podzbiór analizowanej populacji (partii materiału) podlegający

Podstawowe definicje i pojęcia PRÓBKA reprezentatywny i dostępny podzbiór analizowanej populacji (partii materiału) podlegający bezpośrednio badaniu w celu wyciągnięcia wniosku o wartości określonego parametru w całej partii materiału PRÓBKA REPREZENTATYWNA próbka, której struktura pod względem badanej cechy nie różni się zasadniczo od struktury całości materiału 21

Podstawowe definicje i pojęcia PRÓBKA PIERWOTNA to część partii materiału, pobrana jednorazowo z jednego

Podstawowe definicje i pojęcia PRÓBKA PIERWOTNA to część partii materiału, pobrana jednorazowo z jednego miejsca w czasie PRÓBKA JEDNOSTKOWA część partii materiału złożona ze wszystkich próbek pierwotnych, pobranych z określonego miejsca PRÓBKA OGÓLNA to część partii materiału złożona ze wszystkich pierwotnych, pobranych z danej partii (suma jednostkowych) próbek 22

Podstawowe definicje i pojęcia PRÓBKA LABORATORYJNA próbka przygotowana z próbki ogólnej, posiadająca wszystkie cechy

Podstawowe definicje i pojęcia PRÓBKA LABORATORYJNA próbka przygotowana z próbki ogólnej, posiadająca wszystkie cechy tej próbki, przeznaczona do przeprowadzenia analiz PRÓBKA DO BADAŃ próbka przygotowana z próbki laboratoryjnej, z której pobiera się próbkę analityczną PRÓBKA ANALITYCZNA część próbki laboratoryjnej lub część partii materiału wydzielona (pobrana) z próbki do badań, przeznaczona w całości do jednego oznaczenia, badania lub obserwacji 23

Podstawowe definicje i pojęcia PRÓBKA ROZJEMCZA próbka mająca na celu ustalenie zawartości składnika, którego

Podstawowe definicje i pojęcia PRÓBKA ROZJEMCZA próbka mająca na celu ustalenie zawartości składnika, którego oznaczenia wykonywane przez inne laboratoria nie są zgodne; analiza próbki rozjemczej wykonywana jest w laboratorium zaakceptowanym przez obie strony sporu, wyniki tej analizy są obowiązujące dla obu stron PRÓBKA WZORCOWA próbka o dokładnie znanym składzie i cechach PRÓBKA ŚLEPA próba wykonana w warunkach identycznych jak próbka do analizy, z zachowaniem identycznej procedury analitycznej i użytych odczynników 24

Podział metod analitycznych 25

Podział metod analitycznych 25

Podział metod analitycznych 1. W zależności od wielkości próbki wielkość próbki >0, 1 g

Podział metod analitycznych 1. W zależności od wielkości próbki wielkość próbki >0, 1 g 0, 01 -0, 1 g 0, 0001 -0, 01 g <0, 0001 g typ analizy (metoda) MAKRO SEMIMAKRO MIKRO ULTRAMIKRO makro semimakro mikro ultramikro 0, 0001 0, 1 26

Podział metod analitycznych Nazwa metody według skali Tradycyjna IUPAC Ilość próbki [g] Ilość próbki

Podział metod analitycznych Nazwa metody według skali Tradycyjna IUPAC Ilość próbki [g] Ilość próbki [ml] Makro Decygramowa 100 – 10 -1 101 - 100 Półmikro Centygramowa 10 -2 100 Mikro Miligramowa 10 -3 10 -1 – 10 -2 Ultramikro Mikrogramowa 10 -4 – 10 -6 10 -3 – 10 -5 10 -7 – 10 -9 10 -6 – 10 -8 10 -10 – 10 -12 10 -9 Ultraultra-mikro Nanogramowa Submikro Pikogramowa 27

Podział metod analitycznych 2. W zależności od charakteru analizy: - metody analizy jakościowej identyfikacja

Podział metod analitycznych 2. W zależności od charakteru analizy: - metody analizy jakościowej identyfikacja związków chemicznych i pierwiastków - metody analizy ilościowej oznaczanie związków chemicznych i pierwiastków analiza organiczna i nieorganiczna - metody analizy półilościowej 3. Ze względu na rodzaj przetworzenia próbek: - metody niszczące (destruktywne) - metody nieniszczące 28

Podział metod analitycznych 4. Ze względu na mechanizm procesu: - metody oparte na reakcjach

Podział metod analitycznych 4. Ze względu na mechanizm procesu: - metody oparte na reakcjach chemicznych - metody oparte na procesach elektrochemicznych - metody termiczne - metody spektroskopowe - metody optyczne 29

Podział metod analitycznych • Metody oparte na reakcjach chemicznych (klasyczne, chemiczne) Mierzone wielkości: m,

Podział metod analitycznych • Metody oparte na reakcjach chemicznych (klasyczne, chemiczne) Mierzone wielkości: m, V, p, n, C, szybkość reakcji, czas reakcji - grawimetria (metody wagowe, analiza wagowa) = reakcje strącania osadów (wymiana jonów) - wolumetria (metody miareczkowe, analiza miareczkowa) = oznaczanie analitów w roztworach (wymiana protonów, elektronów, ligandów) o o alkacymetria – reakcje neutralizacji kwas-zasada kompleksometria – reakcje kompleksowania redoksymetria – reakcje redox precypitometria – reakcje, w których powstają związki trudno rozpuszczalne 30

Podział metod analitycznych • Metody oparte na reakcjach chemicznych (klasyczne, chemiczne) - analiza objętościowa

Podział metod analitycznych • Metody oparte na reakcjach chemicznych (klasyczne, chemiczne) - analiza objętościowa i manometryczna gazów - analiza kinetyczna 31

Podział metod analitycznych • Metody oparte na reakcjach elektrochemicznych Wykorzystują zjawiska związane z przepływem

Podział metod analitycznych • Metody oparte na reakcjach elektrochemicznych Wykorzystują zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego przez roztwór próbki i reakcje zachodzące na elektrodach zanurzonych w roztworach próbek Mierzone wielkości: V, P, I, j, R, L, q (napięcie, potencjał elektrodowy, natężenie prądu, gęstość prądu, opór, przewodnictwo, ładunek) - potencjometria (napięcie, potencjał) woltamperometria (napięcie, natężenie prądu) konduktometria (przewodnictwo) kulometria (ładunek) elektrograwimetria (ładunek, masa) elektroliza (masa) 32

Podział metod analitycznych • Metody oparte na procesach fizycznych (metody instrumentalne) oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego

Podział metod analitycznych • Metody oparte na procesach fizycznych (metody instrumentalne) oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z próbką Związane z absorpcją/emisją promieniowania oraz jonizacją atomów lub cząsteczek Mierzone wielkości: A, I (efekt oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z materią, tj. atomami, cząsteczkami), m/z (absorbancja, natężenie światła, stosunek masy do ładunku elektrycznego jonów) METODY SPEKTROSKOPOWE 33

Podział metod analitycznych METODY SPEKTROSKOPOWE - podział • Ze względu na zachodzące zjawisko i/lub

Podział metod analitycznych METODY SPEKTROSKOPOWE - podział • Ze względu na zachodzące zjawisko i/lub mechanizm powstawania promieniowania elektromagnetycznego: - spektroskopia emisyjna - spektroskopia absorpcyjna - spektrometria mas • Ze względu na częstotliwość promieniowania: - spektroskopia promieniowania rentgenowskiego (XR) 0, 05 -10 nm - spektroskopia UV (w nadfiolecie) 200 -400 nm (10 -400 nm) - spektroskopia VIS (w zakresie widzialnym) 400 -800 nm - spektroskopia IR (w podczerwieni) 0, 800 – 1000 µm 34

Podział metod analitycznych METODY SPEKTROSKOPOWE - podział • Ze względu na składniki materii, których

Podział metod analitycznych METODY SPEKTROSKOPOWE - podział • Ze względu na składniki materii, których dotyczą badane przemiany: - spektroskopia jądrowa - spektroskopia atomowa - spektroskopia cząsteczkowa • Ze względu na wielkość fotonu, który jest pochłaniany lub emitowany (według zakresu promieniowania): - spektroskopia rentgenowska - spektroskopia optyczna - radiospektroskopia (mikro, krótko i długofalowa) 35

Podział metod analitycznych • Metody oparte na procesach fizycznych (metody instrumentalne) oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego

Podział metod analitycznych • Metody oparte na procesach fizycznych (metody instrumentalne) oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z próbką Związane z obserwacją rozproszenia, załamania, skręcania płaszczyzny polaryzacji światła Mierzone wielkości: intensywność zmętnienia, współczynnik załamania światła, kąt skręcania polaryzacji światła METODY OPTYCZNE 36

Podział metod analitycznych METODY OPTYCZNE (przykłady) - nefelometria – pomiar natężenia światła rozproszonego (wykorzystanie

Podział metod analitycznych METODY OPTYCZNE (przykłady) - nefelometria – pomiar natężenia światła rozproszonego (wykorzystanie efektu Tyndalla) - refraktometria – pomiar współczynnika załamania światła - polarymetria – pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła 37

Podział metod analitycznych metoda sygnał wielkość mierzona uwagi analiza wagowa masa ilość analitu podstawowa

Podział metod analitycznych metoda sygnał wielkość mierzona uwagi analiza wagowa masa ilość analitu podstawowa metoda analizy ilościowej analiza miareczkowa objętość titranta ilość analitu PK wykrywany wizualnie lub metodami instrumentalnymi konduktometria przewodnictwo stężenie związek jet elektrolitem potencjometria siła elektromotoryczna różnica potencjałów rola p. H, elektrody jonoselektywne woltamperometria prąd stężenie układ elektrod pracującaodniesienia (pracująca, np. KER – polarografia) elektrograwimetria masa ilość analitu masa substancji wyelektrolizowanej z roztworu kulometria ładunek ilość analitu spektrofotometria natężenie światła stężenie spektroskopia emisyjna natężenie linii spektralnej stężenie fotometria płomieniowa natężenie linii rezonansowej stężenie UV/VIS metale łatwo wzbudzalne (Na, K, Ca, Mg) 38

Proces analityczny 39

Proces analityczny 39

Proces analityczny i jego etapy PROCES ANALITYCZY = postępowanie w toku analizy chemicznej ETAPY

Proces analityczny i jego etapy PROCES ANALITYCZY = postępowanie w toku analizy chemicznej ETAPY PROCESU ANALITYCZNEGO 1. Określenie i identyfikacja problemu oraz celu analizy 2. Wybór metody analitycznej 3. Pobranie próbki do analizy 4. Przygotowanie próbki do analizy (rozkład, usunięcie interferencji) 5. Wykonanie pomiaru 6. Opracowanie wyników 7. Ocena wiarygodności wyników analizy 40

Materiał do badań - może nim być każdy przedmiot materialny (nie jest jednak celowe

Materiał do badań - może nim być każdy przedmiot materialny (nie jest jednak celowe i możliwe zanalizowanie całego badanego materiału) - z badanego materiału pobiera się pewną jego część nazywaną próbką, która powinna reprezentować cechy całego materiału = PRÓBKA REPREZENTATYWNA (!) - dokładność analizy nie jest nigdy lepsza niż dokładność pobrania próbki - najwięcej błędów w procesie analitycznym popełnia się w trakcie pobierania i przygotowania próbki PUNKTY KRYTYCZNE (!) 41

Etapy procesu analitycznego TYPOWE CZYNNOŚCI Pobieranie próbki Rozkład próbki Rozdzielenie składników próbki przeprowadzenie składników

Etapy procesu analitycznego TYPOWE CZYNNOŚCI Pobieranie próbki Rozkład próbki Rozdzielenie składników próbki przeprowadzenie składników złożona matryca, oznaczane składniki próbki do roztworu na poziomie śladowym wzmocnienie sygnału Pomiar = detekcja analitu Gw niedostateczna do bezpośredniego oznaczenia analitu zagęszczenie analitu, wydzielenie oznaczanego składnika 42

Etapy procesu analitycznego POZYSKANIE I PRZEPŁYW INFORMACJI ŹRÓDŁO INORMACJI BADANY OBIEKT POBRANIE PRÓBKI SELEKCJA

Etapy procesu analitycznego POZYSKANIE I PRZEPŁYW INFORMACJI ŹRÓDŁO INORMACJI BADANY OBIEKT POBRANIE PRÓBKI SELEKCJA INFORMACJI PRÓBKA PRZYGOTOWANIE PRÓBKI OBIEKT POMIARU ANALITYK POMIAR ODBIORCA INFORMACJI WYNIK POMIARU PRZETWORZENIE INFORMACJI INTERPRETACJA WYNIKU WYNIK ANALIZY PERCEPCJA 43

Etapy procesu analitycznego 1. IDENTYFIKACJA PROBLEMU oraz OKREŚLENIE CELU ANALIZY - obejmuje m. in.

Etapy procesu analitycznego 1. IDENTYFIKACJA PROBLEMU oraz OKREŚLENIE CELU ANALIZY - obejmuje m. in. ustalenie: - rodzaju analizy - liczby analizowanych próbek - precyzji i dokładności pomiarów oraz analizy - czasu wykonania analizy - kosztów analizy - ilości osób odpowiedzialnych za pobranie i dostarczenie próbek 44

Etapy procesu analitycznego 2. WYBÓR METODY ANALITYCZNEJ - zależy m. in. od: - informacji

Etapy procesu analitycznego 2. WYBÓR METODY ANALITYCZNEJ - zależy m. in. od: - informacji o próbce - rodzaju próbki (stan skupienia) i rodzaju analizy - rodzaju oznaczanego składnika i jego stężenia - wymagań stawianych analizie (jakość pomiarów analitycznych) - możliwości aparaturowych laboratorium - czasu i kosztów wykonania analizy 45

Parametry charakteryzujące metody analityczne 46

Parametry charakteryzujące metody analityczne 46

Parametry charakteryzujące metody analityczne Granica wykrywalności, wykrywalność, GW najmniejsze stężenie lub ilość składnika wykrywanego

Parametry charakteryzujące metody analityczne Granica wykrywalności, wykrywalność, GW najmniejsze stężenie lub ilość składnika wykrywanego w badanej próbce, przy którym można go jeszcze wykryć daną metodą z określonym prawdopodobieństwem; stężenie odpowiadające sygnałowi 3σ=kryterium 3 (sigma) (σ – odchylenie standardowe 11 pomiarów dla ślepej próby); GW=3 Granica oznaczalności, oznaczalność, GO najmniejsze stężenie lub ilość oznaczanego składnika w badanej próbce, które można oznaczyć ilościowo daną metodą; GO=10 GO=3 GW 47

Zdolność wykrywania i oznaczania analitu Analit Wynik: analit(u)… C < GW nie wykryto, nie

Zdolność wykrywania i oznaczania analitu Analit Wynik: analit(u)… C < GW nie wykryto, nie oznaczono GW < C < G O wykryto, nie oznaczono C ≥ GO wykryto, oznaczono 48

Parametry charakteryzujące metody analityczne Czułość, a - stosunek przyrostu sygnału analitycznego do odpowiadającego mu

Parametry charakteryzujące metody analityczne Czułość, a - stosunek przyrostu sygnału analitycznego do odpowiadającego mu przyrostu stężenia oznaczanego składnika - wyznaczana z tzw. krzywej wzorcowej, tj. funkcji sygnału analitycznego od stężenia lub ilości oznaczanego składnika, I=f(c) sygnał analityczny, I liczbowo: nachylenie krzywej (a) krzywa wzorcowa, kalibracji stężenie, c 49

Parametry charakteryzujące metody analityczne Zakres liniowości, stosowalności (zakres dynamiczny) przedział zawartości analitu, dla którego

Parametry charakteryzujące metody analityczne Zakres liniowości, stosowalności (zakres dynamiczny) przedział zawartości analitu, dla którego sygnał jest proporcjonalny do tej zawartości (r=0, 999) Zakres roboczy przedział między najniższym a najwyższym stężeniem jakie mogą zostać wyznaczone za pomocą danej procedury analitycznej z założoną precyzją, dokładnością i liniowością Pomiarów dokonujemy w obszarze, w którym zależność sygnału od stężenia lub masy jest liniowa (!) 50

Parametry charakteryzujące metody analityczne GO 51

Parametry charakteryzujące metody analityczne GO 51

Parametry charakteryzujące metody analityczne Nie należy mylić czułości metody z jej oznaczalnością lub wykrywalnością

Parametry charakteryzujące metody analityczne Nie należy mylić czułości metody z jej oznaczalnością lub wykrywalnością (!) Czułość odnosi się do zakresu stężenia, w którym dana metoda może być stosowana Oznaczalność i wykrywalność odnoszą się do granicy tych stężeń 52

Parametry charakteryzujące metody analityczne Specyficzność (metody, odczynnika, reakcji) możliwość zastosowania w określonych warunkach do

Parametry charakteryzujące metody analityczne Specyficzność (metody, odczynnika, reakcji) możliwość zastosowania w określonych warunkach do wykrywania lub oznaczania tylko jednego konkretnego składnika Selektywność (metody, odczynnika, reakcji) możliwość zastosowania do wykrywania lub oznaczania tylko pewnej niewielkiej liczby składników Selektywność i specyficzność są pożądanymi cechami metody analitycznej, ponieważ uzyskany wynik nie ulega zniekształceniu na skutek obecności substancji towarzyszących oznaczanemu składnikowi 53

Parametry charakteryzujące metody analityczne Dokładność stopień zgodności między wynikiem pomiaru mierzonej wielkości lub średnią

Parametry charakteryzujące metody analityczne Dokładność stopień zgodności między wynikiem pomiaru mierzonej wielkości lub średnią kilku pomiarów a wartością prawdziwą lub akceptowaną jako prawdziwą; liczbowo określana poprzez BŁĄD WZGLĘDNY i BEZWZGLĘDNY Precyzja wzajemna zgodność wyników wielokrotnego (seria pomiarowa) oznaczania danego składnika tą samą metodą (rozrzut wokół średniej (Xśr); liczbowo określana przez ODCHYLENIE STANDARDOWE (SD) lub WZGLĘDNE ODCHYLENIE STANDARDOWE (RSD) Nie należy mylić dokładności z precyzją (!) 54

Dokładność a precyzja Dokładność wiąże się z błędem systematycznym Precyzja wiąże się z błędem

Dokładność a precyzja Dokładność wiąże się z błędem systematycznym Precyzja wiąże się z błędem losowym (przypadkowym) Dokładność = poprawność + precyzja 55

Dokładność a precyzja Metoda DOKŁADNA i PRECYZYJNA Metoda MAŁO DOKŁADNA i PRECYZYJNA Metoda DOKŁADNA

Dokładność a precyzja Metoda DOKŁADNA i PRECYZYJNA Metoda MAŁO DOKŁADNA i PRECYZYJNA Metoda DOKŁADNA i MAŁO PRECYZYJNA Metoda MAŁO DOKŁADNA i MAŁO PRECYZYJNA 56

Parametry charakteryzujące metody analityczne Powtarzalność precyzja odnosząca się do serii pomiarów wykonanych w tych

Parametry charakteryzujące metody analityczne Powtarzalność precyzja odnosząca się do serii pomiarów wykonanych w tych samych warunkach (ta sama metoda, to samo laboratorium, ten sam wykonawca, te same odczynniki, ten sam sprzęt) Odtwarzalność precyzja odnosząca się do pomiarów tej samej próbki wykonanych w różnych warunkach (różne laboratoria, różni wykonawcy) 57

Składniki próbek 58

Składniki próbek 58

Składniki próbek Próbki zawierają składniki różniące się znacznie zawartością Typy składników ze względu na

Składniki próbek Próbki zawierają składniki różniące się znacznie zawartością Typy składników ze względu na ich zawartość w próbce: - GŁÓWNE (makroskładniki) 1% - 100% - DOMIESZKOWE (uboczne) 0, 01% (100 mg/g) - 1% - ŚLADOWE (ślady) 1 ng/g - 100 mg/g - ULTRAŚLADOWE < 1 ng/g główne uboczne ślady ultraślady 1 ng/g 100 mg/g 1% 100% 59

Składniki próbek % 100 SKŁADNIK 102 składniki główne 10 101 1 0, 01 0,

Składniki próbek % 100 SKŁADNIK 102 składniki główne 10 101 1 0, 01 0, 0001 0, 000001 0, 00000001 0, 0000000001 0, 000000000001 0, 00000000000001 0, 0000000000000001 0, 00000000000001 100 składniki uboczne miliślady 10 -3 mikroślady 1 ppm = 10 -6 g = 10 -4% 10 -6 nanoślady 1 ppb = 10 -9 g = 10 -7% 10 -9 pikoślady 10 -12 femtoślady 10 -15 attoślady 10 -18 pojedyncze cząstki 60

Składniki próbek Składniki GŁÓWNE tworzą matrycę próbki oznacza się metodami chemicznymi Składniki DOMIESZKOWE oznacza

Składniki próbek Składniki GŁÓWNE tworzą matrycę próbki oznacza się metodami chemicznymi Składniki DOMIESZKOWE oznacza się metodami chemicznymi i instrumentalnymi Składniki ŚLADOWE – oznacza się metodami instrumentalnymi 61

Składniki próbek Im stężenie składnika w próbce jest mniejsze, tym: - trudniej go oznaczyć

Składniki próbek Im stężenie składnika w próbce jest mniejsze, tym: - trudniej go oznaczyć - mniejsza dokładność i precyzja pomiarów - większy koszt analizy - większe ryzyko wystąpienia interferencji, kontaminacji oraz strat 50% RSD, % 40% 30% 20% 10% 0% 1% 0, 01% 1 mg/g stężenie analitu 1 ng/g 62