INTRODUO QUMICA ANALTICA

Disciplina: Qumica Analtica I

Prof: Tiago Estrela

2014

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA BAHIA Campus Paulo Afonso

A Qumica Analtica abrange qualquer tipo de teste que fornea informao sobre a composio qumica de uma amostra

Indstria qumica processos de controle de qualidade qumicos analticos

Qualidade adequada para alimentos, roupas e remdios por exemplo

Muitos economistas dizem que um bom indicador da sade econmica de uma nao a sua indstria qumica

As chances de um estudante de qumica ser admitido em alguma funo relacionada a Qumica Analtica de mais de 50 %

O uso da Qumica Analtica quase universal

Essa disciplina responde as necessidades de mudana e, portanto, uma rea verdadeiramente dinmica

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A natureza dos dados

Anlise qumica: juntar informao e determinar o que esta informao est nos dizendo

Coleta de dados

Anlise de dados

Anlise qualitativa informa se uma substncia (o analito) est ou no presente na amostra, mas no mede sua quantidade

Exemplo: teste de gravidez (presena: + ou ausncia: - da gravidez)

Anlise quantitativa informa o quanto de determinada substncia existe na amostra, e no apenas a presena ou ausncia

Exemplo: medidade de pH de uma soluo aquosa (variao de 0 a 14)

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Quase todos os dados exigem algum tratamento matemtico, mesmo que em nvel rudimentar

As duas anlise apresentam limitaes

A anlise qualitativa pode haver um limiar abaixo do qual o teste talvez no seja capaz de identificar a presena da substncia

A anlise quantitativa sempre haver uma margem de erro que deve ser indicado (limites de erros e intervalo conhecido de erro possvel)

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Manipulao e qualidade de dados terminologias

Todos os dados contm erros, e normalmente esses erros devem ser estimados por meios estatsticos

Interferente: uma substncia que pode afetar erroneamente as medidas analticas

Medidas replicadas: so multiplas medidas executadas para a mesma amostra

Especificidade: descreve at que ponto o teste seletivo em relao a determinado analito (nenhum interferente deve influenciar na analise)

Seletividade: descreve quo prximas em magnitude podem estar duas leituras e, ainda assim, serem distintas uma da outra

Acurcia: descreve quanto o valor medido se aproxima do valor verdadeiro (materiais de referncia so utilizados processo de validao de dados)

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GARANTIA DA QUALIDADE ANALTICA E ESTATSTICA

Todos os dados contm algum grau de incerteza, falta de acurcia e erros associados

imperativo que se faa uma estimativa desses erros

Os principais mtodos para quantificar e manipular erros envolvem estatstica simples

Algarismos significativos: incluem todos os dgitos conhecidos com certeza e mais um dgito estimado

Exemplo: em uma leitura de uma bureta registrada como 23,76 cm3. O valor 23,7 (graduao da bureta); o valor _6 (estimado pela viso). Essa leitura apresenta 4 algarismos significativos

A considerao dos erros experimentais

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A disperso dos dados, a mdia, a mediana e a moda

So considerados valores de tendncia central

Disperso ou amplitude dos dados: a diferena aritmtica entre o maior e o menor valor para um conjunto de medidas

EX1: uma determinao analtica para Pb em soluo aquosa gera seis medidas replicadas. Calcule a disperso (ou amplitude) dos dados em ppm Pb2+: 20,1; 19,5; 20,3; 19,7; 20,0; 19,4 e 19,6

Mdia ou mdia aritmtica: a soma de todos os valores dividida pelo nmero de medidas includas no conjunto de dados

EX2: Considere o dados do EX1 e calcule a mdia

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Mediana:

o valor que se encontra no meio do conjunto de dados quando organizado em ordem aritmtica (n mpar no conjunto de dados)

a mdia dos dois pontos de dados que se encontram no meio do conjunto de dados quando organizado em ordem aritmtica (n par no conjunto de dados)

EX3: Considere os dados do EX1 e calcule a mediana

EX4: Considere os dados do EX1 acrescentando o dado 19,9 e calcule a mediana

Moda: dado pelo valor que mais se repete em um conjunto de dados

EX5: Determine a moda, mdia, mediana e disperso dos dados (1, 2, 2, 3, 3, 4)

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Quantificando erros experimentais

Preciso e acurcia so termos que se confudem

Preciso: descreve o quo prximas as medidas replicadas se encontram umas das outras (reprodutibilidade dos resultados)

A preciso de um conjunto de dados pode ser avaliada pelas seguintes medida: desvio-padro; desvio-padro relativa e varincia

Acurcia: descreve a proximidade dos dados em relao ao valor verdadeiro ou aceito para a medida

Acurcia dos dados pode ser descrita em termos do erro na leitura

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Erro absoluto: diferena entre a leitura efetiva, xi, e o valor verdadeiro, xt, ou aceito

Ea =

Erro relativo: descreve o erro em relao magnitude do valor verdadeiro, e pode ser mais til do que considerar o erro absoluto isoladamente

Er =

x 100 % ou Er =

x 1000 ppt

EX6: Calcule o erro relativo em termos de porcentagem para uma anlise de Fe que d um valor de 115 ppm de contedo em Fe, quando o valor verdadeiro , de fato 110 ppm

EX7: Usando os mesmo dados do EX6, calcule o erro relativo em termos de partes por mil para uma anlise cujo resultado 115 ppm Fe e o valor verdadeiro , de fato, 110 ppm de contedo em Fe

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Pode-se comparar acurcia e preciso visualizando-se um alvo utilizado por diferentes atiradores

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Erros determinados, indeterminados e crassos

Qualquer leitura conter alguns erros que podem ser classificados como:

1. Erros indeterminados (ou aleatrios): so aqueles que causam uma distribuio aleatria dos dados em torno de um ponto mdio

Esses erros esto associados a efeito de flutuao pequenas e imprevisveis que podem no ser prontamente identificadas ou eliminadas que levam a uma baixa preciso

2. Erros determinados (ou sistemticos): so aqueles que deslocam os dados em uma nica direo. Os valores dos resultados so muito baixos ou muito altos que levam a uma baixa acurcia

3. Erro crasso: normalmente grande e basicamente surge quando a leitura invlida, ou seja levam a resultados discrepantes

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Fontes de erro indeterminado erro humano, flutuao na temperatura ou pequenas diferena na quantidade de reagentes utilizada

Fontes de erro determinado existem 3 fontes principais de erro:

1. Erros do instrumento resultam de manuteno inadequada dos instrumentos ou falta de calibrao com padres conhecidos

2. Erros de metodologia resultam de um mtodo equivocado ou est sendo executado incorretamente

3. Erros do operador normalmente esto associados a erros de julgamento do operador

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Desvio-padro

Erros indeterminados ou aleatrios normalmente podem ser tratados por estatstica simples

Anlises estatsticas dos dados podem ser utilizadas para das alguma indicao da preciso ou reprodutibilidade das medidas replicadas

O conceito de desvio-padro supe uma distribuio de dados em torno da mdia ou do valor verdadeiro; um desvio padro elevado corresponde, a uma grande disperso dos dados

Se os dados seguem uma distribuio gaussiana, 68,3 % dos dados estaro dentro de 1 desvio-padro; 95,5 % estaro dentro de 2 desvios-padro; e 99,7 % dentro de 3 desvios-padro

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Desvio-padro de uma amostra (s 10 pontos) descreve a disperso dos dados em torno do ponto mdio de dados para um conjunto de medidas replicadas

=

2=1

1 ou =

2

=1

2 /=1 1

EX8: Medidas replicadas do contedo de Pb em amostra de gua tirada de um rio resultaram nos dados abaixo. Calcule o desvio-padro dos dados (19,4; 20,6; 18,7; 19,2; 21,6; 18,9 e 19,9)

Desvio-padro populacional ( > 10 dados) agora o (N 1) substitudo por N, e se diz que a expresso recebe um grau extra de liberdade

=

2 =1

2 /=1

As duas expresses basicamente descrevem a mesma qualidade, isto , do uma medida da variao das medidas replicadas

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Desvio-padro relativo calculado dividindo-se o desvio-padro, s ou pela mdia X dos dados

DPR = ( ) ou DPR = ( ) x 100 % ou DPR = (

) x 1000 ppt

Quando expresso em termos percentuais, o desvio-padro s vezes conhecido como coeficiente de variao, ou CV

EX9: Calcule o desvio-padro relativo para o contedo de Pb para a mesma anlise de gua utilizada no EX8. Expresse sua resposta em porcentagem e em partes por mil (ppt).

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Varincia

o quadrado do desvio-padro

A varincia = s2 (para conjuntos de dados 10 valores)

A varincia = 2 (para conjuntos de dados > 10 valores)

A varincia uma medida alternativa s vezes tambm utilizada como medida da reprodutibilidade ou preciso de uma tcnica

EX10: Calcule a varincia para o contedo de Pb nas amostras de gua do EX8.

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