CAPITOLUL 1. Generalităţi privind separarea în chimia analitică

Transcript

1 CAPITOLUL Geeralităţi privid epararea î chimia aalitică.. Rolul eparării î proceul aalitic de măură Probele ivetigate î diverele domeii ut de cele mai multe ori foarte complee, atfel îcât determiarea uor aumite pecii (aaliţi) di probe u ete poibilă di cauza iterfereţelor retului compoetelor di probă î proceul de aaliză. Metodele de eparare au tocmai rolul de a trafera aaliţii de itere îtr-u ou mediu, mult mai implificat di puct de vedere a compoziţiei chimice decât cel al probei iiţiale. De aemeea, pri acet trafer e poate realiza, î ua au mai multe etape, o creştere a cocetraţiei aaliţilor di probe, atfel îcât valoarea aceteia ă e itueze pete limita de detecţie a metodei fizice de aaliză, utilizată î fial. Proba rezultată pri operaţii mai mult au mai puţi complee, de eparare şi cocetrare, umită probă fială, trebuie ă fie compatibilă cu metoda fizică de aaliză şi ă permită obţierea de iformaţie aalitică (calitativă au catitativă) di proceul de măurare a uei proprietăţi fizice. Aşadar, epararea şi/au cocetrarea ut modalităţi de prelucrare a probelor şi e iclud î chema geerală a uui proce aalitic de măură. Prelucrarea probelor pri proceduri de eparare ete precedată şi iflueţată de prelevarea acetora şi urmată de aaliza propriu-ziă, aşa după cum e poate oberva şi di reprezetarea geerală dată uui proce aalitic î Fig... U rol importat, î dezvoltarea şi optimizarea acetui proce îl au depedeţele ditre parametrii uei etape şi iformaţia obţiută di proce (liiile puctate). SISTEM INVESTIGAT PRELEVARE PROBE PREPARARE PROBE PROBA FINALA DECIZII INFORMATII ANALITICE ANALIZA: MASURARE PROPRIETATI FIZICE Fig... Reprezetarea etapelor uui proce aalitic de măură. I geeral, epararea şi cocetrarea ca etape importate î prelucrarea probelor, cotau ditr-o erie de operaţii aalitice, mai mult au mai puţi complee, avâd uul au mai multe di copurile următoare: - izolarea uuia au mai multor aaliţi de itere ditr-u mediu (probă) avâd o aumită compoziţie (umită matrice), î vederea elimiării iterfereţelor aceteia; - cocetrarea aaliţilor de itere, atfel îcât î proba fială obţiută, cocetraţia acetora ă fie pete limita de detecţie a proceului de determiare (preferabil î 7

2 itervalul de liearitate al măurătorilor); - elimiarea uei părţi groiere a matricei complee iterferete (etapă cuocută şi ub umele de clea-up ); - modificarea tructurii aaliţilor de itere î vederea îmbuătăţirii uor parametrii aalitici importaţi (detectabilitate UV-VIZ pri itroducerea uor cromofori, iducerea uei proprietăţi fluorecete, îmbuătăţirea electivităţii uui proce cromatografic, etc); - chimbarea tării de agregare a aalitului au a matricei î care e găec aaliţii; - chimbarea olvetului probei, proce care are loc de obicei cocomitet cu izolarea şi cocetrarea aaliţilor di probă. De meţioat că, de regulă, o probă de aalizat cu cât ete mai compleă, cu atât şi procedura de prelucrare ete mai compleă, cu o durată de timp mai mare, iar iflueţa erorilor (itematice şi/au îtâmplătoare) ete mai mare. Atfel, probele biologice, probele legate de cotrolul poluaţilor di mediul ambiat (aer, apă, ol), probele alimetare, matricile orgaice complee, etc., eceită de cele mai multe ori proceduri de prelucrare, etrem de laborioae şi cu o durată mare de timp. I cadrul procedurilor de prelucrare a acetor probe, cocetrarea şi/au izolarea aumitor pecii de itere reprezită pricipalul cop, iar aceata e poate realiza coveabil pri ua au mai multe operaţii de etracţie... Fucţia de răpu a proceului aalitic de măură Purtătorul iformaţiei aalitice rezultate ditr-u proce de măurare cu ajutorul uui itrumet aalitic ete emalul aalitic. I geeral, u emal ete defiit ca o iformaţie relativă la chimbarea tării uui feome, au ca o maifetare fizică care e poate propaga pritr-u mediu dat. Majoritatea proceelor aalitice de măură produc iformaţie aalitică ub forma uui emal electric. Practic, u emal aalitic ete o reprezetare bidimeioală a iformaţiei aalitice produă de către itrumetul aalitic pri depedeţa mărimii fizice măurate, otată cu, fucţie de u parametru fizic, otat cu λ. Eită, îă, ituaţii î care iformaţia aalitică poate apare îtr-o reprezetare tridimeioală, cum ar fi eemplul uei cromatograme produe de u item aalitic HPLC cu detecţie DAD, î care pe aa O ete reprezetat timpul de eluţie, pe aa Oz aborbaţa, iar pe aa Oy lugimea de udă, atfel că î orice momet al cromatogramei poate fi vizualizat pectrul compoeţilor eparaţi. I cazul itemului GC-MS pe aa O rămâe timpul de eluţie, pe aa Oz - abudeţa ioilor rezultaţi di fragmetare, iar pe aa Oy raportul m/arciă. I codiţii reale, mărimea emalului (λ) are u caracter aleator, datorită prezeţei perturbaţiilor care afectează proceul de măurare. Acet caracter aleator e maifetă atât aupra valorii amplitudiii emalului (datorat itemului de detecţie), cât şi a valorii parametrului λ. Caracterul aleator al emalului e poate cotata pri efectuarea repetată a eperimetului aupra aceleiaşi probe (prelucrarea tatitică ete prezetată î cap..4). Valoarea emalului (λ) ete îă depedetă de coţiuturile (cocetraţiile) C i, i, ale compoeţilor (X, X,..., X ) di proba fială de aalizat. Aceată depedeţă reprezită fucţia de răpu (calibrare) a proceului de măură (aaliză): (λ) f(c,c,...,c ) (.) 8

3 Cea mai cuocută depedeţă ditre valoarea emalului şi cocetraţiile de aaliţi di probă (C i ) ete cea lieară: (λ) a0 + b C + b C b C (.) I geeral, fucţia de răpu de mai u ete lieară petru u aumit iterval de cocetraţie [C mi, C ma ], î afara căruia depedeţa putâd fi elieară au puteric afectată de erori (domeiul limitei de detecţie). Cele trei domeii (al limitei de detecţie, de liearitate şi eliearitate, reprezetate grafic î Fig..) cotituie aşa-umitul domeiu diamic de răpu al itrumetului aalitic (eită depedeţă ître şi C). Dicolo de o valoare, otată cu ma, emalul aalitic u e mai modifică; acetuia îi corepude o valoare maimă de cocetraţie, C ma, ce poate fi eizată de către itrumetul aalitic. ma Domeiul limitei de detecţie 0 Domeiul de liearitate C ma C Domeiul diamic de răpu Fig... Domeiile pricipale ale fucţiei de răpu a uui proce aalitic. Domeiul de liearitate al fucţiei de răpu pecifice petru u igur aalit ete redat pri relaţia: a + b C (.3), î care parametrii de regreie a şi b e tabilec di etul de valori eperimetale pri metoda regreiei lieare (metoda celor mai mici pătrate): C, C, C 3,, C,, 3,, eperimetal Parametrii de regreie a (itercepţia la aa ) şi b (pata, umită şi eibilitatea proceului) tabiliţi pri metoda celor mai mici pătrate au epreiile: 9

4 b C i i i i i i c Ci ( C i) i i C i (.4) a ( i b C i) (.5) i i Regreia lieară de mai u ete caracterizată de coeficietul de corelaţie al datelor (otat cu r), dat de epreia: [ i (Ci (Ci C)(i )] r (.6) C) ( ) i i i Petru ca o procedură de calibrare, bazată pe o regreie lieară, ă fie acceptată ca valabilă, valoarea parametrului r trebuie ă fie mai mare de 0, Parametri aalitici ai proceului aalitic de măură Seibilitatea proceului de măurare (S i ) caracterizează chimbarea răpuului emalului aalitic produ de către itrumetul aalitic, Δ(λ), raportată la variaţia cocetraţiei compoetului i di proba fială, ΔC i : Δ(λ) df(c i ) S i (.7) ΔCi dci I cazul depedeţei lieare date de relaţia.7 eibilitatea proceului aalitic î raport cu fiecare aalit i ete dată de pata b i. De aici vor rezulta defiiţiile petru doi parametri aalitici etrem de importaţi ai proceului aalitic de măură, ca proce producător de iformaţie aalitică. Specificitatea proceului producător de iformaţie aalitică reprezită proprietatea a de a i e aplica relaţia (.7), umai şi umai uui igur compoet i di proba aalizată. Selectivitatea proceului producător de iformaţie aalitică reprezită proprietatea a petru care relaţia (.7) e poate aplica petru toţi compoeţii probei aalitice, dar parametrul λ ia valori pecifice fiecărui compoet chimic di probă: λ i A i. De eemplu, î pectrometria de aborbţie moleculară UV-VIZ au î pectrometria de aborbţie atomică (AAS), fucţia de răpu ete redată de legea Lambert-Beer: A λ ε(λ) l C i (.8), ude: A λ aborbaţa probei măurată la lugimea de udă λ, îtr-o cuvă cu groimea de trat l (î cm) şi C ete cocetraţia peciei active î domeiul UV-VIZ. Selectivitatea determiărilor pri aceată metodă ete aigurată dacă relaţia.7 e aplică mai multor aaliţi di probă, dar la valori ale lugimii de udă pecifice fiecărui aalit. I cadrul proceelor de determiare pri itermediul metodelor cromatografice, 0

5 electivitatea ete aigurată pri epararea picurilor cromatografice la bază, iar atfel fucţia de răpu devie o relaţie lieară ditre aria emalului (picului) cromatografic, otată cu A pic,i, şi catitatea de aalit (Q i ), aflată î proba ijectată î coloaa cromatografică: A pic,i k Q i (.9) Orice metodă fizică de aaliză ete caracterizată aalitic pri limita de detecţie, [,] care reprezită coţiutul miim igur detectabil di proba fială şi otat pri C mi (au LOD limit of detectio ). Orice procedură aalitică aplicată uei probe de aalizat, care ete prelucrată î vederea aalizei pritr-o metodă fizică, ete caracterizată pri limita de determiare au cuatificare (LOQ). Aupra acetor oţiui eită mai multe pucte de vedere tatitice ditre care mai importate ut următoarele două: a) după Kaier limita de detecţie ete dată de valoarea cocetraţiei (coţiutului) î aalit determiabil petru care valoarea emalului ău aalitic obţiut ( mi ) repectă iegalitatea: mi > 3 σ y (.0), ude σ y reprezită deviaţia tadard a determiărilor îtr-u umăr foarte mare efectuate petru o probă blac (proba care coţie îtreaga matrice a probei de determiat, mai puţi aalitul de itere). Probabilitatea acetui eveimet ete de 99,87%. b) după Liteau aceată iegalitate va fi: mi > 6 σ y (.), deoarece limita de detecţie ete la râdul ău u parametru tatitic, care are u iterval de îcredere, ce depide de deviaţia tadard a determiărilor. Coţiutul miim igur detectabil di proba iiţială (care uportă mai multe etape de pregătire îaitea aalizei propriu-zie) reprezită limita de determiare (LOQ limit of quatitatio ). Aceată mărime poate fi etimată tatitic î aceleaşi două moduri prezetate aterior, cu deoebirea că σ y va reprezeta deviaţia tadard a îtregului proce aalitic. Dacă proceul de preparare a probelor are ca cop cocetrarea aaliţilor î proba fială (aalitică), atuci: LOQ < LOD, deşi îtotdeaua e repectă σ LOQ > σ LOD (a e vedea propagarea erorilor). Cu alte cuvite, putem determia cocetraţii de aalit ditr-o probă ub limita de detecţie a metodei fizice de aaliză, dacă aceată probă ete upuă uor operaţii de cocetrare..4. Parametrii tatitici ai uui proce aalitic de măură Erorile care pot fi îtâlite î cadrul uui proce aalitic ut de două feluri: erori îtâmplătoare şi erori itematice. Acetea pot fi tabilite pri repetarea proceului de măură şi afectează precizia, repectiv eactitatea determiărilor. Pri repetarea proceului e obţie o mulţime de rezultate aalitice (umită elecţie), otate cu:,, 3,., ( fiid umărul de rezultate aalitice). Media celor determiări,, ete dată de formula:

6 i i (.) Eactitatea (au abaterea itematică, otată cu ε it ) uui proce aalitic ete dată de difereţa ditre media de mai u şi valoarea reală a mărimii măurate (otată cu real ) şi poate fi pozitivă au egativă: εit (real ) (.3) Precizia ete dată de difereţele idividuale i şi media. Di puct de vedere tatitic aceata ete evaluată pri abaterea tadard, otat cu, şi dată de relaţia: / [ (i ) ] (.4) i Difereţa coceptuală ître abaterea tadard şi deviaţia tadard σ poate fi deduă di formula ultimei mărimi, eprimată pri relaţia: / σ [ (i ) ] (.5) i I abeţa erorilor itematice, petru, -ar putea obţie valoarea reală a mărimii măurate, real. Cum aceată ituaţie u poate fi realizată practic, valorii medie a uei erii de determiări i e atribuie u iterval de îcredere î care e ituează valoarea reală, real, petru o aumită probabilitate (certitudie, otată cu P%), ± Δ, cu atâta mai mare cu cât erorile îtâmplătoare ut mai mari. Aceta poate fi dedu porid de fucţia de ditribuţie a rezultatelor i ; de regulă, petru u umăr mare de determiări şi î abeţa erorilor itematice, aceată fucţie poate fi dată de ditribuţia Gau, care dă deitatea de probabilitate p( i ) ca u rezultat aalitic i ă e abată de la valoarea medie : (i ) p( σ i ) e (.6) σ π Dacă mărimea itervalului de îcredere de mai u, otată cu Δ, ete eprimată î uităţi de deviaţie tadard, σ, atuci probabilitatea ca itervalul de îcredere ă fie ± σ (au probabilitatea P ca valoarea reală real ă fie ître σ şi + σ ) poate fi calculată pri itegrarea deităţii de probabilitate de mai u: + σ P( σ < real < + σ) p() d Φ() σ (.7)

7 , ude Φ() ete fucţia Laplace care ete tabelată î fucţie de valoarea lui. Pri urmare, itervalul de îcredere al mărimii determiate ± σ ete caracterizat de probabilitatea de îcredere P, tabilită î fucţie de valoarea parametrului. De eemplu probabilităţile de 95% şi 99% corepud itervalelor de îcredere corepuzătoare:,96 σ < real < +,96 σ (cu probabilitate de 95%) (.8),58 σ < real < +,58 σ (cu probabilitate de 99%) (.9) Petru itervalul de îcredere 3 σ < real < + 3 σ (utilizat la etimarea limitei de detecţie), probabilitatea de îcredere ete de 99,87%. I cazul î care rezultatele aalitice e upu uei ditribuţii Studet, itervalul de îcredere ete redat de iegalitatea: [] t(p, ) t(p, ) < real < + (.0), î care parametrul Studet otat cu t depide de probabilitatea P şi umărul gradelor de libertate ale eriei de determiări ( ). I acet caz deviaţia tadard ete îlocuită de parametrul tatitic etimat eperimetal (abaterea tadard)..5. Propagarea erorilor îtr-u proce aalitic Icertitudiea rezultatelor aalitice derivă di toate urele de erori îtâmplătoare şi itematice ce afectează etapele uui proce aalitic: - erori de prelevare (determiate); - erori î proceul de preparare a probelor (coitete); - erori de calibrare (importate); - erori ale itrumetului aalitic (emificative); - impurităţi î reactaţi (poibile); - fluctuaţii ale codiţiilor de laborator (temperatură, umiditate, etc); - efecte de iterfereţe ale matricei probei au alţi aaliţi de itere; - tabilitatea aaliţilor; - cotamiare; etc. Etimarea cotribuţiei fiecărei ure de erori ete tratată de teoria propagării erorilor îtr-u proce de măură, î care itervi m etape, afectate de erori îtâmplătoare. Petru aceata ă coiderăm la geeral pri mărimea măurată ditr-u proce aalitic, iar i factorii (variabilele) de care depide, limitaţi la u umăr m. Rezultă: f(,,, m ) (.) Icertitudiea e referă la deviaţia mărimii faţă de variaţiile diferiţilor parametri i şi poate fi eprimată pri difereţiala: d df(,,, m ) (.) Metoda aproimaţiei locale coduce la crierea derivatei î forma: [3] 3

8 d ( ),.. cot d ( ),.. cot d... ( ),.. cot d m + m + + m m (.3) m Aceată ecuaţie pri ridicare la pătrat coduce la: (d) [( ),.. cot d ( ),.. cot d... ( ),.. cot dm ] m + m + + m (.4) m I epreia de mai u e va ţie cot de faptul că: ( ) di > 0, i i j i i j i,,...m 0 (.5) (.6) (Ultima aproimaţie e datorează faptului că fluctuaţiile îtâmplătoare pot fi pozitive au egative, atfel că, per total, uma lor e aulează). După împărţire la ( ), care reprezită umărul gradelor de libertate ( fiid umărul de determiări), rezultă următoarea ecuaţie: (d) d d d ( ) ( ) ( ) m m (.7) Fiecare terme d di ecuaţia.7 reprezită deviaţia tadard corepuzătoare parametrului repectiv, atfel că va rezulta: m ( ) + ( ) ( ) ( ) m j m j j (.8) Aceata reprezită ecuaţia fudametală î eplicarea propagării erorilor î cadrul uui proce aalitic, datorate urelor de erori î umăr de m. Pri urmare, petru tabilirea abaterii tadard totale ( ), trebuie cuocute au etimate abaterile tadard corepuzătoare tuturor factorilor ce afectează proceul aalitic de măurare, dar şi a variaţiilor mărimii măurate faţă de variaţia parametrilor depedeţi, / m. Eemple A) Dacă depedeţa ete de tip aditiv e poate crie î cazul a doi factori, şi, următoarea relaţie implă: + au, Ţiâd cot că: 4

9 5 ± Se va obţie: + B) Dacă depedeţa de doi factori are epreia: β α + iar: β α Se va obţie următoarea depedeţă: β α + C) I cazul depedeţei multiplicative (mai rar îtâlită), de forma: Derivatele parţiale vor fi: I fial e va obţie: + au: + I acet caz parametrii de eibilitate ut îlocuiţi cu valori ale parametrilor i. Ţiâd cot de etapele pricipale ale uui proce aalitic, ecuaţia.8 poate fi implificată î următoarea formă: aaliza preparare e prele var total + + (.9) Variaţiilor mărimii măurate, /, devi î acet caz egale cu. I cocluzie,

10 abaterea tadard a uui proce aalitic de măură ete o mărime aditivă, a pătratelor abaterilor tadard petru fiecare etapă î parte. Etimarea fiecărei cotribuţii î parte ete detul de dificilă, şi ţie cot de fiecare parametru (factor, otat aterior cu i ) care itervie î etapa repectivă. I practică, etapele premergătoare aalizei, prelevarea şi prepararea probelor, au cea mai mare cotribuţie la erorile rezultatelor aalitice..6. Calibrarea proceului aalitic global I pricipiu, calibrarea proceului aalitic trebuie efectuată î acelaşi mod cu cel aplicat probelor reale. Petru aceata, ete eceară prepararea ametecurilor tadard de aalit î matricea probei reale de aalizat. Prepararea lor eceită probe blac (defiite î.3), care ă fie impurificate cotrolat cu aalitul au aaliţii de determiat. De eemplu, adăugarea a 0 μl oluţie tadard de cocetraţie 00 g/μl (00 ppm) aalit X î apă pete ml uriă, coduce la o probă tadard de uriă de cocetraţie g/μl ( ppm) aalit X, fără a modifica emificativ compoziţia de fod (matricea probei). Realizarea (procurarea) blacurilor ridică uele probleme, depizâd de atura acetora. Blacurile uor probe biologice (uriă, âge, plama aguiă, trapiraţie) î cazul uor aaliţi care u fac parte di compoziţia ormală a acetora (compuşi eogei) pot fi uşor realizate. I chimb, dacă aaliţii ut compuşi edogei, realizarea probelor blac ete foarte dificilă. Determiarea uor poluaţi di probe de ol, apă au aer e bazează pe calibrarea proceului aalitic de măură cu probe tadard, impurificate cotrolat. Petru aceta ut eceare probe epoluate de ol, apă au aer. Şi î acet caz apar uele paradouri, cum ar fi următorul: dacă e doreşte determiarea feolului di probe de ape reziduale (cu u coţiut mare de alţi compuşi orgaici şi/au aorgaici), realizarea uui atfel de blac de apă reziduală fără coţiut de feol ete dificilă. Determiarea uor poluaţi gazoşi au volatili di aer e bazează pe calibrarea proceului aalitic de măură cu ajutorul ametecurilor tadard gazoae, î care blacul de aer poate fi ubtituit cu u ametec 0% O şi 80% N. I chimb, măurarea volumului petru compuşii gazoşi ete î acet caz mai dificilă. [4,5] Atuci câd u ut dipoibile probe blac petru ca proceul aalitic ă fie calibrat cu ametecuri tadard î matricea probei de aalizat, e pot utiliza oluţii implificate, î care aaliţii ă e găeacă î olvetul probei fiale. I acet caz trebuie etimate pierderile de aalit î fiecare ditre etapele proceului aalitic, îcepâd cu prelevarea probei şi prepararea lor î vederea aalizei probei fiale. Parametrul care redă acete pierderi ete radametul de regăire al aalitului î proba fială (η). Radametul de regăire ete u parametru catitativ care caracterizează gradul î care aalitul de determiat ete regăit î proba fială, upuă proceului de măură: mfial Cfial Vfial η (.30) miitial Ciitial Viitial, î care m iitial şi m fial ut catităţile de aalit di proba iiţială (avâd volumul V iitial ), repectiv fială (avâd volumul fial V fial ), corelate cu cocetraţia (C) de aalit iiţială, repectiv di proba fială. I cazul probelor aalizate î tare olidă, parametrul V ete ubtituit cu maa de probă, otată cu Q iitial. Petru eprimarea procetuală a radametului, epreia e multiplică cu 00. Di aceată relaţie rezultă că: 6

11 Viitial Cfial η Ciitial (.3) Vfial Dacă radametul η u depide de cocetraţia iiţială de aalit (C iitial ), iar î proceul aalitic V iitial şi V fial (au chiar raportul lor V iitial /V fial r C, umit raport de cocetrare) ut meţiute cotate petru toate probele tadard utilizate î calibrare, rezultă că: Cfial η rc Ciitial (.3) Dacă e itroduce C fial î ecuaţia de calibrare ( a + b C) e va obţie: a + b η r C C iitial (.33) Pri compararea patelor celor două ecuaţii (b cu b η r C ) rezultă următoarele ituaţii: - eibilitatea determiărilor u e modifică decât dacă produul η r C ; - petru radamete de regăire mari (η ) şi procedee de cocetrare (r C > ), eibilitatea determiărilor creşte; î felul aceta cocetraţia miimă di proba iiţială (limita de determiare) va cădea corepuzător raportului: miim miim a Ciitial (.34) b η rc, î care mi ete valoarea miimă a emalului măurat î fial, care poate fi atribuit cu o aumită certitudie (au probabilitate, P) aalitului determiat. Aceată valoare ete dicutabilă: coform teoriei tatitice a detecţiei, [] ea ete dată de ( blac + 6σblac ), î care valoarea medie de emal a blacului ete otată cu blac, iar σ blac ete etimat pe u umăr apreciabil de probe iiţiale blac. I felul aceta, erorile îtâmplătoare care afectează proceul aalitic global iflueţează limita de determiare a uui aalit ditr-o probă: cu cât erorile îtâmplătoare ut mai mari, cu atât limita de determiare va creşte către valori mai mari..7. Rolul tadardului iter î proceele de eparare Stadardul iter are rolul de cotrol al erorilor care afectează proceul de preparare a probelor (î pecial î cadrul procedurilor bazate pe etracţii), dar şi î uele ituaţii de aaliză (eemplul cel mai cuocut fiid pectrometria de maă). Aceta e adaugă îtr-o cocetraţie (catitate) cuocută î proba iiţială, care ete upuă uei proceduri de preparare, î care pot itervei erori ecotrolate. De eemplu, erorile la etracţia lichid-lichid pot fi datorate următoarelor cauze: - volatilitatea olvetului orgaic (la măurarea volumului iiţial, evaporarea î timpul etracţiei, evaporarea la prelevarea tratului orgaic); - epararea icompletă a celor două traturi; - aderarea olvetului pe pereţii vaului de etracţie; - pierderi la prelevarea uuia ditre traturi; - pierderi datorită aturării tratului apo cu olvetul orgaic emicibil, etc. 7

12 aalit Datorită acetor erori, emalul aalitic măurat ( maurat ) petru proba fială va aalit fi mai mic decât cel real ( real ), pritr-u coeficiet δ < (pierderi de aalit), au va fi mai mare, δ > (pierderi de olvet), datorat erorilor di procedura de preparare: aalit aalit maurat δ real (.35) Deoarece acete erori afectează î aceiaşi măură şi tadardul iter (S.I.), adăugat probei, e poate crie aceiaşi relaţie petru emalul aalitic corepuzător acetuia: S.I. S.I. maurat δ real (.36) Dacă e face raportul ître mărimile măurate petru cele două pecii (aalit şi S.I.) e obervă că: aalit maurat S.I. maurat aalit real (.37) S.I. real La râdu-i, acet raport va depide doar de cocetraţia aalitului de itere, pătrâd cotată cocetraţia de tadard iter î toate probele tadard utilizate î calibrare/determiare. Cocetraţia î care e adaugă tadardul iter trebuie ă e itueze î domeiul ău de liearitate, preferabil la mijlocul acetuia, ude erorile ut miime. Pri urmare, graficul de calibrare î acet caz va fi reprezetat de depedeţa aalit S.I. raportului y i maurat / maurat fucţie de cocetraţia de aalit di probele tadard (u model de grafic de calibrare petru aceată metodă fiid redat î figura următoare). Regreia lieară aplicată î acet caz va fi dată de ecuaţia y a + bc aalit. Semal Aalit/Semal S.I. y9 y8 y7 y6 y5 y4 y3 y y 0 0 C C C3 3 C4 4 C5 5 C6 6 C7 7 C8 8 C9 9 Cocetratie aalit Fig..3. U model de grafic de calibrare petru o procedură bazată pe utilizarea uui tadard iter. 8

13 Câteva ditre codiţiile care trebuie ă le îdeplieacă o ubtaţă utilizată ca tadard iter ut următoarele: ) pe cât poibil ă aibă tructura aemăătoare cu a aalitului de itere; ) comportarea î proceul aalitic ă fie aemăătoare cu a aalitului de itere (de eemplu, dacă e utilizează îtr-o procedură de etracţie lichid-lichid, aceta ă fie aibă radamet mare de etracţie î olvetul emicibil utilizat); 3) determiarea ă fie electivă î raport cu aaliţii di probă; dacă, de eemplu, determiarea aalitului de itere e face pri pectrometrie moleculară UV-VIZ, tadardul iter ă aboarbă radiaţie îtr-u domeiu î care aalitul u aboarbe; dacă determiarea e va face pritr-o metodă cromatografică, picul tadardului iter ă fie eparat î raport cu retul picurilor di cromatogramă; 4) ă fie tabilă î raport cu matricea probei aalizate; 5) ă u e regăeacă pritre compoeţii matricei probei de aalizat. Câteva eemple de ubtaţe recomadate de Ageţia de Protecţia Mediului SUA petru a fi utilizate ca tadard iter î proceduri de prelucrare şi aaliză a probelor de mediu ut redate î Tabelul.. Tabel.. Eemple de compuşi utilizaţi ca tadard iter la determiarea uor poluaţi di apa potabilă (recomadare US EPA). [6] Metoda # Natura poluaţilor 50. Compuşi volatili halogeaţi Sitem cromatografic GC cu detecţie electrolitică Stadard iter (S.I.) -Brom--clorpropa,au,4-diclorbuta 50. Compuşi orgaici volatili -Clor--fluor beze şi/au GC ECD fluorbeze, ori GC-PID -brom--clorpropa 507 Peticide cu N- au P- GC-NPD Trifeilfofat 508 Peticide orgao-clorurate GC-ECD Petacloritro-beze 53,3,7,8-tetraclordibezo-pdioia GC-MS 3 C -,3,7,8-TCDD 55. Acizi cloruraţi GC-ECD 4,4 -Dibromoctafluorbifeil 55. Diverşi compuşi orgaici CGC-MS D 0-Aceaftea D 0-Featre D -Crie HPLC-FLD 53. N-metilcarbamoil-oime şi 4-Brom-3,5-dimetilfeil N- derivatizare potcoloaă N-metil-carbamaţi metilcarbamat 550 PAH HPLC-DAD-FLD 4,4 -difluorbifeil 55 Acizi halogeaţi CG-ECD,,3-triclorpropa 9

14 .8. Prelevare şi implicaţii aupra proceului de măură Recoltarea au prelevarea probelor ditr-u item ivetigat ete eeţială petru calitatea iformaţiilor obţiute di proceul aalitic şi, implicit, petru calitatea deciziilor referitoare la itemul di care acetea provi. [7] Aceată etapă a proceului aalitic de măură poate fi dicutată di mai multe pucte de vedere: a) după umărul probelor prelevate atfel îcât acetea ă fie reprezetative petru itemul ivetigat; b) după catitatea de probă prelevată care depide de capacitatea de proceare î etapa următoare de preparare a probelor; c) fucţie de atura fizică a itemului ivetigat (care poate fi gazo, lichid au olid); d) fucţie de atura itemului ivetigat di puct de vedere al omogeităţii au heterogeităţii ale; e) fucţie de modalitatea de prelevare (î timp şi/au paţiu). Prelevarea poate fi itematică au îtâmplătoare, după cum pot fi luate probele ditr-u item ivetigat. Prelevarea itematică preupue repectarea uor reguli de prelevare (î paţiu şi timp), atfel îcât iformaţia aalitică ă reflecte cocetraţia (coţiutul) de aaliţi î coordoatele meţioate. Prelevarea tratificată ete efectuată atuci câd materialul au itemul ivetigat ete ditribuit î zoe (traturi) aproimativ omogee. Prelevarea îtâmplătoare (aleatoare) e aplică atuci câd compoziţia itemului ivetigat ete cotată î timp şi paţiu, pe o perioadă şi pe o îtidere determiate. De aemeea, probele pot fi recoltate îtâmplător, atuci câd copul aalizei u ete determiarea eactă a coţiutului, ci idetificarea uor pecii chimice. Prelevarea probelor poate fi ueori îoţită de operaţii de modificare a compoziţiei acetora. De eemplu, prelevarea probelor de aer bazată pe reţierea îtr-u mediu lichid reprezită şi îceputul operaţiilor de preparare a probelor; adăugarea uui reactiv pecific î mediul de reţiere îlătură aceată etapă î proceul de preparare a probelor. De aceea, uele tehici de prelevare ut î acelaşi timp şi tehici de preparare a probelor. Ete cazul, î pecial, la domeiul prelevării probelor gazoae, ude e pu şi cele mai dificile probleme legate de reţierea aaliţilor de itere şi măurarea volumului probelor gazoae. [8] Prelevarea probelor atmoferice e poate face î două modalităţi: ) tatică, atuci câd volumul de aer prelevat e aduce îtr-u va calibrat, î care apoi e itroduc reactaţi dizolvaţi î oluţie au adorbaţi petru reţierea fizică a aaliţilor de itere; ) diamică, pri apirarea cu ajutorul uei pompe de apirare avâd debitul cotrolat şi trecerea fluului gazo pritr-u mediu lichid de reţiere, au pritr-o trapă răcită ori pritr-u adorbat faţă de care aaliţii de itere au o mare afiitate. [9] Numărul de probe prelevate ditr-u material (item), preupu omoge, depide de eroarea itroduă î etapa de prelevare (otată cu e prelevare şi egală cu difereţa real ). Coform relaţiei.0, mărimea itervalului de îcredere petru real, dacă erorile ar itervei doar î aceată etapă, ete dată de epreia: t(,p) prele var e real ± (.38) prele var e 0

15 De aici rezultă că umărul probelor prelevate ete dat de ecuaţia: t ( prele var e,p) prele var e prele var e (.39) eprele var e Soluţia acetei ecuaţii ete ceva mai complicată, deoarece, la râdu-i, parametrul t depide de. De aceea, e foloeşte o metodă iterativă, coiderâd iiţial prelevare petru care e calculează o valoare petru t, care e reitroduce î ec..39 şi e calculează u ou prelevare,.a.m.d..9. Claificarea metodelor de eparare I primul râd, metodele de eparare pot fi mecaice, cum ar fi filtrarea şi cetrifugarea, î care forţa motrice de eparare ete fizică (preiuea, au forţa cetrifugă). Aceată poibilitate ete aplicabilă itemelor heterogee. Pri urmare, electivitatea lor ţie mai degrabă de epararea de faze, decât de pecii aalitice di aumite probe diperate. Filtrarea ete defiită ca o operaţie aalitică pri care e epară o fază olidă diperată îtr-u mediu lichid, utilizâd î acet cop u material poro. Teoria filtrării e bazează pe u model teoretic al curgerii uui lichid pritr-o capilară, î acord cu legea lui Poieuville. Relaţia care decrie fluul (Φ) de filtrat (reprezetat de mediul lichid avâd vicozitatea η) ce trece pritr-o capilară cu raza r şi lugimea L ete următoarea: 4 dv π r P Φl (.40) dt 8 η L, î care: V ete volumul de lichid, t ete timpul, iar P ete preiuea aplicată, care reprezită forţa motrice a acetei eparări. Aceata ete eceară avâd î vedere reziteţa filtrului, precum şi poibilitatea de acumulare a precipitatului pe filtru, blocâd curgerea lichidului pri porii materialului filtrat. I plu, pot avea loc aumite efecte de hidratare î porii filtrului, au feomee de adorbţie şi electrocietice, ceea ce îeamă că aceată implă operaţie aalitică u ete ua pur mecaică î multe ituaţii. Cele mai imple materiale de filtrare ut pe bază de hârtie de filtru, cu diferite porozităţi, care iflueţează curgerea lichidului, î acord cu relaţia de mai u. Filtre de ticlă au de porţela ut de aemeea foarte utilizate î acete operaţii. De regulă, după filtrare e aplică o operaţie de pălare, î vederea îdepărtării complete a părţii de matrice lichidă di proba filtrată. I fucţie de dimeiuea particulelor olide î upeie, filtrarea poate fi claificată î trei grupe: - filtrarea implă are loc atuci câd particulele î upeie au dimeiuea mai mare decât 0 μm; - e coideră microfiltrare atuci câd particulele reţiute au dimeiuile ître 0,0 şi 0 μm; - pri ultrafiltrare e epară particule cu diametrul ub 0,0 μm. I cromatografia de lichide probele care ut ijectate, chiar dacă au fot filtrate aterior, îaite de a itra efectiv î coloaa cromatografică, trec î capătul coloaei

16 pritr-o frită (cu pori avâd diametrul de pâă la 0, μm), care are rolul de a bloca (filtra) evetualele particule rămae î upeie î probă. Odată ajue î coloaă ele -ar acumula, blocâd paţiul ditre particulele ce cotituie faza taţioară, modificâd atfel curgerea pri coloaă, precum şi iteracţia aaliţilor cu faza taţioară. Cetrifugarea ete o operaţie aalitică utilizată la epararea probelor heterogee. I timpul cetrifugării două forţe acţioează aupra particulelor dipere di mediul heteroge: forţa gravitaţioală şi forţa cetrifugă, datorită rotaţiei aplicate. Prima ete eglijabilă î raport cu cea de a doua, mai ale câd e aplică viteze mari de rotaţie; acceleraţia cetrifugă (a c ) ete dată de relaţia: ac ω r ( π ) r (.4). î care ω ete viteza agulară (î radiai per ec); viteza de turaţie (rotaţii / mi, au rpm), iar r ete raza î mm. Forţa cetrifugă relativă (RCF) ete dată de raportul ditre acceleraţia cetrifugă şi cea gravitaţioală: a c RCF g 4π r, 0 g (.4) 6 r Itrumetele cu care e efectuează aceată operaţie e umec cetrifuge şi au fot cotruite petru prima dată de către Svedberg. I fucţie de valoarea lui RCF, cetrifugele pot fi claificate î trei grupe: [0] - cetrifuge ormale, avâd RCF < 3.000; - upercetrifuge, avâd RCF > 3.000; - ultracetrifuge, avâd RCF ître Aplicarea imultaă de cetrifugare şi ultrafiltrare cuoaşte aplicaţii î biochimie, cum ar fi cocetrarea oluţiilor de proteie. I acet caz e utilizează membrae di materiale cu pori cotrolaţi, cum ar fi di: itrat de celuloză, acetat de celuloză, policlorură de viil, poliamide, polieterulfoă, etc. Proceele fizice bazate pe trafer de fază ut coiderate: ditilarea, vaporizarea, ublimarea, codearea, ucarea au critalizarea. Acete metode e bazează pe proprietăţile diferite ale compoeţilor uei probe de a trece î altă tare de agregare decât cea î care e găeşte proba. Altfel pu, î cadrul acetor metode pricipiul de eparare ale compoetelor uei probe e bazează pe puctele lor diferite de topire, evaporare au chiar ublimare. Chiar dacă ele ut utilizate mai degrabă î copuri preparative, uele aplicaţii cu copuri aalitice pot fi totuşi îtâlite. Tot procee de trafer de fază pot fi coiderate şi olubilizarea au precipitarea, umai că î acet caz pe lâgă iterveţia uui parametru fizic (cum ete temperatura) au loc şi procee de atură chimică (reacţii de precipitare, efecte de hidratare/olvatare au compleare). Proceele de eparare ître faze emicibile e bazează pe traportul diferit al peciilor de eparat î care forţa motrice poate fi: poteţialul chimic diferit al peciilor de eparat, poteţialul electric aplicat aupra probei, reactivitate chimică, etc. Iterveţia cu u parametru eter coduce la claificarea metodelor de eparare î două mari clae: tatice şi diamice. I capitolele următoare, o parte a acetor metode de eparare cu cele mai largi aplicaţii î chimia aalitică vor fi dicutate atât di puct de vedere al pricipiilor teoretice, cât şi di puct de vedere al apectelor itrumetale.