На заданные аналиты

Полный анализ необходим не всегда. Чаще производят анализ на заданные компоненты (аналиты).

- задача качественного анализа на заданные аналиты – установить присутствует ли данный компонент (элемент или соединение) в анализируемом материале.

- задача количественного анализа на заданные элементы – определить концентрацию заданных аналитов.

ПОЛУКОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ.

Иногда не требуется очень точного определения концентрации и можно довольствоваться результатом, содержащим значительную погрешность (30% и выше).

Например, заказчика может удовлетворить такой ответ: содержание кадмия в водоеме меньше ПДК. Такой вид анализа называют полуколичественным.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ (СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ) -установление структуры молекулы.

Особенно важен этот анализ в органической и биоорганической химии. Он позволяет установить наличие в молекуле функциональных и структурных групп атомов и их относительное расположение, определить какие связи содержатся в молекуле.

2 Метрологические характеристики в химическом анализе:

2.1. Правильность, прецизионность в условиях повторяемости, промежуточной прецизионности и воспроизводимости;

2.2. Точность, предел обнаружения и предел количественного определения. чувствительность, избирательность (селективность);

2.3. Градуировка, градуировочный график, градуировочное уравнение;

2.4. Линейность, робастность анализа;

Правильность - степень близости среднего значения из большого числа результатов измерений (30 и более) к истинному (принятому опорному) значению измеряемой величины (например, концентрации).

Метрология - наука об измерениях, методах достижения их единства и требуемой точности. Наука о погрешностях, возникающих в процессе измерений и способах их учета и минимизации.

Прецизионность (precision) - степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях.

Прецизионность зависит только от случайных погрешностей и не имеет отношения к истинному значению измеряемой величины.

Мерой прецизионности является стандартное отклонение результатов измерений.

Меньшая прецизионность соответствует большему стандартному отклонению.

Условия повторяемости (по старой терминологии - "сходимости") условия при которых результаты измерений получаются:

- одним и тем же методом,

- на идентичных объектах анализа,

- в одной и той же лаборатории,

- одним и тем же химиком-аналитиком,

- с использованием одного и того же оборудования,

- за короткий период времени (в один и тот же день).

Стандартное отклонение повторяемости S_r - стандартное отклонение, полученное в условиях повторяемости рассчитывают по формуле:

(1)

Если измерения производят в одной лаборатории, но в разное время (в разные дни) или разными химиками-аналитиками, то полученное стандартное отклонение называют - стандартным отклонением промежуточной прецизионности -S_{пп .} и рассчитывают по той, же формуле.

Чувствительность (коэффициент чувствительности) - способность метода анализа обнаружить разницу между близкими концентрациями аналита.

Если анализ проводится по градуировочному графику, то чувствительность определяется тангенсом угла наклона «j» этого графика к оси абсцисс.

(3)

Рисунок 1.

Градуировочный график y = ax + b

K_s – коэффициент чувствительности;

DY – изменение аналитического сигнала;

DС – изменение концентрации.

В случае линейной зависимости аналитического сигнала от концентрации аналита (Рис. 1), коэффициент чувствительности совпадает с коэффициентом «а» в уравнении: y = ax + b.

Условия воспроизводимости - условия, при которых результаты измерений получают

- одним и тем же методом,

- на идентичных объектах,

- в разных лабораториях,

- разными аналитиками,

- на разном оборудовании,

- в разное время (разные дни, месяцы).

Стандартное отклонение воспроизводимости S_R - стандартное отклонение, полученное в условиях воспроизводимости.

Предел обнаружения (С_LD) - минимальная концентрация, при которой аналитический сигнал будет значимо отличаться от аналитического сигнала холостого опыта (концентрация аналита равна нулю) при данной доверительной вероятности.

Предел обнаружения - наименьшая концентрация, при которой определяемое вещество может быть обнаружено, но не оценено количественно.

Теперь можно рассчитать минимальную концентрацию, которая может быть обнаружена (С_LD):

(4)

Где: S_bl – стандартное отклонение аналитического сигнала холостой пробы. Индекс «bl» – blank - пустой

Для расчета S_bl следует выполнить не менее 20 параллельных измерений аналитического сигнала фона.

В случае линейной зависимости среднее значение фона равно коэффициенту «в» в уравнении у = ах + в.

к – целое число, численная величина которого показывает, сколько стандартных отклонений S_bl взято для оценки предела обнаружения.

Значение «к» зависит от поставленной задачи и принятой доверительной вероятности. Опытным путем установлено, что для качественного анализа, при доверительной вероятности 99,9 % значение «к» равно 6.

K_s – коэффициент чувствительности.

В случае линейной зависимости аналитического сигнала от концентрации градуировочное уравнение имеет вид: у = ах + в.

Коэффициент чувствительности К_S равен коэффициенту «а» градуировочного уравнения. Формула предела обнаружения в этом случае имеет вид:

Селективность (избирательность, специфичность) - способность методики определять концентрацию заданного компонента в смеси сложного состава.

Например. Атомно-эмиссионный спектральный анализ обладает высокой селективностью. Каждый химический элемент имеет свои характеристические линии и поэтому можно обнаружить и определить количественно любой элемент, находящийся в смеси с большим количеством других элементов.

Линейность - диапазон концентраций, для которых соблюдается линейная зависимость аналитического сигнала от концентрации.

Робастность анализа – мера устойчивости методики к малым изменениям условий проведения анализа.