W doborze techniki instrumentalnej kierujemy się kryteriami:

1.

Precyzja i dokładność – ile czasu i uwagi będzie wymagała analiza.

2.

Ilość dostępnej próbki – jaka musi być czułość metody.

3.

Zakres stężeń analitu.

4.

Skład próbki mogący mieć wpływ na przebieg analizy – selektywność metody.

5.

Fizyczne i chemiczne właściwości matrycy – metody analizy cieczy lub gazów w zależności od
tego jaka jest próbka.

6.

Ilość próbek, które mają być analizowane i powiązany z tym koszt analizy- ekonomia.

7.

Szybkość i łatwość wykonania oznaczenia.

8.

Dostępność aparatury.

Parametry charakteryzujące techniki analityczne:



precyzja, dokładność



czułość,



granica detekcji,



zakres liniowości wskazań,



selektywność.

METODY BEZWZGLĘDNE (ABSOLUTNE)

Metody opierające się na reakcjach chemicznych lub elektrochemicznych przebiegających

całkowicie i zgodnie ze znaną stechiometrią. Informacji o badanej próbce uzyskuje się na

podstawie pomiaru odpowiedniej wielkości fizycznej:

metoda

wielkość mierzona

grawimetria

masa

miareczkowanie

objętość titranta

gazometria

objętość gazu

kulometria

ładunek

elektrograwimetria

masa substancji wydzielonej

na elektrodzie

termograwimetria

ubytek masy

METODY PORÓWNAWCZE (WZGLĘDNE)

W celu uzyskania dokładnych wyników ilościowych wymagają kalibracji względem znanych

wzorców.

y = f(c)

y – wielkość mierzona,
c – stężenie analitu.

W pewnym zakresie stężeń funkcja ma charakter prostoliniowy i przyjmuje postać:

y = a·c lub y = a·c + b

a – współczynnik proporcjonalności, wyznaczany w procesie kalibracji,

b - odcinek na osi Y, który może być na przykład wartością sygnału analitycznego ślepej próby,

wyznaczonym w procesie kalibracji.

Kalibracja polega na ustaleniu zależności między wartością sygnału

detektora, a stężeniem (ilością) analitu generującego sygnał:

Pomiary względne można realizować różnymi metodami:

1.

Metoda krzywej kalibracyjnej (prostej wzorcowej).

2.

Metoda dodawania wzorca.

3.

Metoda wzorca wewnętrznego.

4.

Metoda porównania ze wzorcem.

Wybór odpowiedniej metody kalibracji zależy od:



charakteru zależności funkcyjnej,



charakteru próbek analitycznych,



czynników zakłócających,



charakterystyki aparatury,



warunków doświadczenia,



innych parametrów.

Jakość kalibrowania zależy od czynników takich jak:



powtarzalność pomiarów wykorzystywanych do kalibrowania,



wiarygodność stosowanych wzorców,



poprawność porównania sygnału analitycznego dla badanego obiektu z zależnością
otrzymaną w czasie kalibracji.

Przygotowanie prostej wzorcowej

1.

Przygotowanie 3-8 roztworów wzorcowych o znanej zawartości analitu x

w

(stężenie, masa,

liczba moli).

2.

Przygotowanie roztworu próbki.

3.

Pomiar sygnału analitycznego Y

w

dla roztworów wzorcowych.

4.

Pomiar sygnału analitycznego Y

P

dla roztworu próbki.

x

Y

1
2
3
4
5

próbka

2
4
6
8

10

5

METODA PROSTEJ WZORCOWEJ

5.

Wykreślenie prostej wzorcowej i znalezienie zawartości analitu w próbce.

Y = a·x + b

równanie prostej obliczone metodą najmniejszych
kwadratów

prosta wzorcowa poprowadzona za pomocą

regresji liniowej metodą najmniejszych

kwadratów

punkt odrzucony (obarczony zbyt dużym
błędem)

R

2

= 0.9988

– kwadrat współczynnika korelacji liniowej R pozwalający ocenić liniowość sygnału

analitycznego względem ilości wzorca.

x

Y

tg

a











a

b

Y

x

P

P







Y



b

x

o

x

w1

x

w2

x

w3

x

w4

x

w5

x

P

Y

P

nachylenie prostej (współczynnik kierunkowym

prostej)

b - sygnał analityczny dla ślepej próby czyli roztworu wszystkie składniki dodawane podczas

przygotowania próbki oprócz analitu.

Aby otrzymać idealną prostą kalibracyjną powinny być spełnione warunki:

1.

Środowisko w jakim znajduje się analit w próbce powinno być podobne jak środowisko wzorca.

2.

Procedura przygotowania roztworów wzorcowych powinna być taka sama jak procedura
przygotowania próbki.

3.

Warunki podczas pomiarów powinny być takie same dla przygotowania prostej wzorcowej jak i
dla próbki.

4.

Niezbędne jest częste sprawdzenie przebiegu wykresu, zwłaszcza przy każdej zmianie
warunków analitycznych, którą jest np. przygotowanie nowej porcji odczynników, wymiana
jakiegoś elementu aparatury, a nawet zmiana analityka wykonującego pomiary.

Sporządzenie wykresu i wyznaczenie za jego pomocą zawartości analitu w rzeczywistej próbce

analitycznej może być źródłem poważnych błędów systematycznych. Tak dzieje się, jeśli wykres

odnosi się tylko do etapu samego pomiaru instrumentalnego, a nie do całej procedury

obejmującej wszystkie etapy procesu analitycznego.

METODA DODATKU WZORCA

Metodę dodatku wzorca można realizować w wariantach:



pojedynczego dodatku wzorca,



wielokrotnego dodatku wzorca.

Wykonanie oznaczenia

1.

Przygotowanie podstawowego roztworu wzorcowego o znanej zawartości analitu x

w

(stężenie,

masa, liczba moli).

2.

Przygotowanie próbki.

3.

Pomiar sygnału analitycznego Y

o

dla próbki (P).

4.

Dodanie do próbki określonej ilości roztworu wzorcowego (W

1

).

5.

Pomiar sygnału analitycznego Y

o+w1

próbki z dodatkiem wzorca (P+W

1

).

6.

Kolejny dodatek określonej ilości roztworu wzorcowego (W

2

).

7.

Pomiar sygnału analitycznego Y

o+w2

próbki z kolejnym dodatkiem wzorca (P+W

1

+W

2

).

8.

Kolejny dodatek roztworu wzorcowego (W

3

...W

n

) i pomiar sygnału analitycznego

(P+W

1

+W

2

+W

3

+...W

n

).

Dla wariantu wielokrotnego dodatku wzorca:

x

x

x

w1

x

w2

x

w3

Y

o+w1

Y

o+w

2

Y

o+w

3

Y

o

9.

Wykreślenie prostej i znalezienie zawartości substancji badanej w próbce.

Y = a·x + b  dla Y=0

a

b

0

x

P





ekstrapolacja prostej łączącej punkty pomiarowe do punktu przecięcia się z

osią X pozwala graficznie wyznaczyć zawartość substancji badanej w próbce.

Zalety metody dodatku wzorca



jest stosowana gdy nie jest możliwe przygotowanie roztworów wzorcowych o składzie
identycznym ze składem próbki;



daje dobre wyniki gdy brak jest informacji o wszystkich składnikach próbki, które mogą
wywoływać efekt matrycowy;



stosowana gdy poszczególne próbki różnią się od siebie matrycą;

Ograniczenia metody dodatku wzorca



może być stosowana gdy sygnał jest wprost proporcjonalny do stężenia lub jego określonej
funkcji np. log c;



zależność nie zawsze jest prostoliniowa co może powodować, że ekstrapolacja daje zaniżone
lub zawyżone wyniki;



forma chemiczna lub zachowanie dodawanego wzorca analitu nie zawsze jest identyczne z
zachowaniem lub formą analitu obecnego w próbce, dlatego metodę stosuje się w praktyce
jedynie do próbek w roztworze, gdy jest wysoce prawdopodobne że analit jest w tej samej
postaci;



metoda nie eliminuje błędów wywołanych wpływem interferencji addytywnych, powodujących
równoległe przesunięcie wykresu.

METODA PORÓWNANIA ZE WZORCEM

Wykonanie pomiaru

1.

Przygotowanie roztworu wzorcowego o znanej zawartości analitu x

w

(stężenie, masa, liczba

moli).

2.

Przygotowanie roztworu próbki o zawartości analitu x

P

.

3.

Pomiar sygnału analitycznego Y

w

dla roztworu wzorcowego.

4.

Pomiar sygnału analitycznego Y

P

dla roztworu próbki.

5.

Porównanie uzyskanych sygnałów analitycznych przy założeniu, że zależność sygnałów

analitycznych od stężenia analitu spełnia zależność Y = ax:

Najszybsza i najprostsza z metod, obarczona jednak największym prawdopodobieństwem

wystąpienia błędów.

Y

w

= ax

w

i Y

P

= ax

P

w

w

P

P

P

w

P

w

Y

x

Y

x

x

x

Y

Y









Najczęściej procedurę tę stosuje się do:



stwierdzenia czy stężenie analitu jest mniejsze czy większe od pewnej wartości progowej.



wyznaczenia przybliżonego stężenia analitu.

Materiał odniesienia (Reference Material - RM)

to materiał, którego odpowiednie właściwości są jednorodne i trwałe na tyle, aby materiał mógł

być wykorzystany do zamierzonego celu w pomiarach lub do badania tych cech

charakterystycznych (nominalnych).

to materiał odniesienia mający dokument wydany przez wiarygodną instytucję, w którym

podana jest jedna lub kilka wartości dla danej cechy z przypisaną do tej wartości niepewnością,

odniesieniem do spójności pomiarowej, określone za pomocą zwalidowanej procedury

pomiarowej.

Zgodnie z „Międzynarodowym słownikiem podstawowych i ogólnych terminów

metrologii” (VIM_3):

Certyfikowany materiał odniesienia (Certified Reference Material –

CRM)

Wykorzystanie materiałów odniesienia:



ocena precyzji pomiarów,



sterowanie jakością,



ocena odzysku ( po dodatku wzorca).

Wykorzystanie certyfikowanych materiałów odniesienia:



ocena dokładności pomiarów,



kalibracja aparatury pomiarowej,



opracowanie (optymalizacja) nowych procedur pomiarowych,



walidacja procedury pomiarowej,



weryfikacja procedury pomiarowej,



badanie biegłości analityka.

Rodzaje certyfikowanych materiałów odniesienia w zależności od ich zastosowania:



czyste substancje chemiczne o znanej czystości (zawartości zanieczyszczeń) lub ich roztwory

stosowane jako wzorce do kalibracji aparatury pomiarowej lub identyfikacji obecności danej

substancji;



czyste substancje chemiczne o znanej czystości, wykorzystywane do odtwarzania składu

matrycy;



matrycowe materiały odniesienia o certyfikowanej zawartości oznaczanej substancji;



matrycowe materiały odniesienia stosowane dla danej procedury pomiarowej, odtwarzające

wartość certyfikowaną pod warunkiem odtworzenia opisanej procedury postępowania;



fizykochemiczne materiały odniesienia, dla których certyfikowano np.. gęstość, lepkość, pH;



materiały z przypisaną wartością określonych właściwości wyrażanych w jednostkach

umownych.