Métodos de calibración 2020

Métodos de calibración
M. EN C. DANIEL HUMBERTO ROSAS SÁNCHEZ
FACULTAD DE QUÍMICA, UADY
Método de la
curva de
calibración
(Disoluciones
estándar)
El más conveniente cuando se
analizan una enorme cantidad de
muestras de características similares.
Es la técnica
utilizada.
más
ampliamente
Facilita el cálculo de características del
funcionamiento de un método de
análisis: como la selectividad,
sensibilidad, límite de detección, la
precisión y el sesgo).
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Blc
E1 (1.0)
E2 (2.0)
E3 (3.0)
E4 (4.0)
Concentración (g/L)
E5 (5.0)
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Blc
E1 (1.0)
E2 (2.0)
E3 (3.0)
E4 (4.0)
Concentración (g/L)
E5 (5.0)
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Blc
E1 (1.0)
E2 (2.0)
E3 (3.0)
E4 (4.0)
Concentración (g/L)
E5 (5.0)
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Intensidad analítica
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
1.0
0.8
0.6
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
0.4
0.2
Blc
E1 (1.0)
E2 (2.0)
E3 (3.0)
E4 (4.0)
Concentración (g/L)
E5 (5.0)
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Intensidad analítica
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
1.0
0.8
0.6
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
0.4
0.2
Blc
E1 (1.0)
E2 (2.0)
E3 (3.0)
E4 (4.0)
Concentración (g/L)
E5 (5.0)
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Intensidad analítica
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
1.0
0.8
0.6
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
0.4
0.2
Blc
E1 (1.0)
E2 (2.0)
E3 (3.0)
E4 (4.0)
Concentración (g/L)
E5 (5.0)
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Intensidad analítica
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
M1
1.0
0.8
0.6
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
0.4
0.2
Blc
E1 (1.0)
E2 (2.0)
E3 (3.0)
E4 (4.0)
Concentración (g/L)
E5 (5.0)
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Intensidad analítica
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
M1
1.0
0.8
0.6
y = mx + b
Sa = m*[analito] + b
0.4
0.2
Blc
E1 (1.0)
E2 (2.0)
E3 (3.0)
E4 (4.0)
Concentración (g/L)
E5 (5.0)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Punto
Concentración
(g/L)
Señal analítica
(unidades
arbitarias)
Blanco
0.0
0.0
E1
1
0.2
E2
2
0.4
E3
3
0.6
E4
4
0.8
E5
5
1.0
M1
¿?
0.572
Procedimiento para
curva de calibración
Se prepara una serie de
disoluciones estándar (disolución
de analito de concentración
conocida)
Se grafica [Analito] vs. Señal
analítica
Se emplea la señal de un
desconocido para encontrar la
[analito]
Ejemplo: Pb en alimentos por GFAAS
[Pb] (ppb)
Señal analítica
Blc
0.01
0.5
3.76
1.5
9.16
2.5
15.03
3.5
20.42
4.5
25.33
5.5
31.87
 Una muestra de un alimento sólido es procesada
de la siguiente manera:
 Se
toman 0.5 g de muestra previamente
homogeneizada y se digieren en microondas con
una disolución de HNO3 al 30%. Posteriormente,
la muestra es filtrada y llevada al aforo a un
volumen final de 25 mL.
 Esta disolución es analizada por EAA y arroja una
señal de 27.5 mAbs.
 Determine la concentración de Pb en la muestra
(mg/Kg).
Calcular el LD de Pb
1
0.91
11
0.92
2
0.92
12
0.91
3
0.94
13
0.87
4
0.88
14
0.95
5
0.9
15
0.93
6
0.94
16
0.95
7
0.92
17
0.9
8
0.9
18
0.89
9
0.9
19
0.94
10
0.88
20
0.87
Método de las
adiciones
estándar
Más conveniente cuando se analiza un
pequeño número de muestras.
Útil cuando el analito está presente en
una matriz complicada y no existe un
blanco ideal.
Procedimiento de las adiciones estándar
Se adiciona uno o más incrementos de una disolución estándar a alícuotas del mismo tamaño de
la muestra
Se grafica la señal analítica contra:
◦ A) El volumen de la disolución estándar adicionada, o
◦ B) La concentración del estándar adicionado
Procedimiento de las adiciones estándar
Cx
Cs
Muestra
Estándar
Procedimiento de las adiciones estándar
𝑛𝑥 = 𝐶𝑥 ∗ 𝑉𝑥
Vx
Cx
Cs
Muestra
Estándar
Procedimiento de las adiciones estándar
𝑛𝑠 = 𝐶𝑠 ∗ 𝑉𝑠
Vx
Vs
Cx
Cs
Muestra
Estándar
Procedimiento de las adiciones estándar
Vs
Vx
Aforado con disolvente a Vt
Cx
Cs
Muestra
Estándar
Procedimiento de las adiciones estándar
S
(señal analítica)
A1
A2
A3
A4
A5
Vs
Procedimiento de las adiciones estándar
S
(señal analítica)
A1
A2
A3
A4
A5
Vs
C analito
Procedimiento de las adiciones estándar
(Método 1)
𝑆 α Ca
𝑆 = 𝑘 ∗ 𝐶𝑎
S
(señal analítica)
𝐶𝑎 =
𝑛𝑥 + 𝑛𝑠
𝑉𝑡
𝑦=𝑆
𝑚=
𝑏=
𝑘 ∗ (𝐶𝑥 ∗ 𝑉𝑥 )
𝑉𝑡
𝑏
=
𝑚
𝑘 ∗ 𝐶𝑥 ∗ 𝑉𝑥
𝑉𝑡
𝑘 ∗ 𝐶𝑠
𝑉𝑡
𝑛 =𝐶∗𝑉
𝐶𝑎 =
(𝐶𝑥 ∗ 𝑉𝑥 ) + (𝐶𝑠 ∗ 𝑉𝑠 )
𝑉𝑡
𝑆 = 𝑘*
𝑆=
(𝐶𝑥 ∗𝑉𝑥 )+(𝐶𝑠 ∗𝑉𝑠 )
𝑉𝑡
𝑘 ∗ (𝐶𝑥 ∗ 𝑉𝑥 ) 𝑘 ∗ (𝐶𝑠 ∗ 𝑉𝑠 )
+
𝑉𝑡
𝑉𝑡
𝑘 ∗ (𝐶𝑠 )
𝑉𝑡
𝑏
𝐶𝑥 ∗ 𝑉𝑥
=
𝑚
𝐶𝑠
𝑏 ∗ 𝐶𝑠
= 𝐶𝑥
𝑚 ∗ 𝑉𝑥
A1
A2
A3
A4
A5
C (analito)
Procedimiento de las adiciones estándar
(Método 1)
S
(señal analítica)
𝑏 ∗ 𝐶𝑠
𝐶𝑥 =
𝑚 ∗ 𝑉𝑥
A1
A2
A3
A4
A5
V (estándar)
Procedimiento de las adiciones estándar
(método 2)
El intercepto en x de la adición estándar que arroja la gráfica corresponde a la cantidad de
analito que debe estar presente en la muestra (después de la disolución correspondiente)
El método de la adición estándar asume:
A) que la curva es linear en el intervalo de concentraciones
B) el intercepto en y de la curva de calibración debe ser 0
Ejemplo: Fe en agua potable
Una muestra de agua es analizada por el
método de adición estándar.
Vol. de muestra
(mL)
Vol. de
estándar (mL)
Señal analítica
(u. arb.)
10
0
0.215
10
5
0.424
10
10
0.685
10
15
0.826
10
20
0.967
Se tomaron 5 alícuotas de la muestra.
Todas las disoluciones se llevan a un volumen
final de 50 ml
La concentración del estándar de Fe es de 5
ppm
¿Cuál es la concentración de hierro en la
muestra?
Método del
estándar
interno
Conveniente cuando hay un gran
número de muestras y no se cuenta con
un blanco ideal o cuando la técnica
analítica presenta una gran deriva
instrumental.
Procedimiento del estándar interno
Preparar un conjunto de soluciones de analito (A), de la misma manera que el método de la
curva de calibración, pero adicionar una cantidad constante de una especie (B) a cada
disolución.
Graficar una curva de Sa/Sb contra [A]
Procedimiento del estándar interno
Estándar interno
Estándar de trabajo
Blanco
E1
Diluyente
E2
E3
E4
E5
Procedimiento del estándar interno
Estándar interno
Estándar de trabajo
Blanco
E1
Diluyente
E2
E3
E4
E5
Procedimiento del estándar interno
Estándar interno
Estándar de trabajo
Blanco
E1
Diluyente
E2
E3
E4
E5
Procedimiento del estándar interno
Estándar interno
Estándar de trabajo
Blanco
E1
Diluyente
E2
E3
E4
E5
Comportamiento de la señal de 209Bi en
la cuantificación de 208Pb (Exp. Tot)
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Comportamiento de la señal de 209Bi en
la cuantificación de 208Pb (C. de cal.)
208500
208000
207500
207000
206500
206000
205500
205000
204500
204000
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Comportamiento de la señal de 208Pb
(C. de cal.)
3000000
y = 26563x - 4115.3
R² = 0.9996
2500000
2000000
1500000
1000000
500000
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Comportamiento de la señal de
208Pb/209Bi (C. de cal.)
14
y = 0.1284x - 0.009
R² = 0.9998
12
10
8
6
4
2
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Comportamiento de la señal de 209Bi en
la cuantificación de 208Pb (C. de cal.)
100000
7
90000
y = 95.196x + 77826
R² = 0.0539
80000
y = 0.1276x + 0.0796
R² = 1
6
5
70000
60000
4
50000
3
40000
30000
2
20000
1
10000
0
0
0
10
20
30
40
50
60
Pb (ppb)
0
0.5
5
50
0
208Pb
8555.04
8179.011
55318.81
535159.44
209Bi
208Pb/209Bi
90328.111 0.09471072
66948.28 0.1221691
76428.943 0.723794
82882.459 6.456848
10
20
30
40
50
60
NOTAS
El medición resultante será independiente de las propiedades de la muestra.
Las especies A y B no debe producir signos de interferencias uno con el otro. Usualmente tienen
respuestas analíticas separadas.
El instrumento debe tener la capacidad de analizar ambas especies al mismo tiempo.
Ejemplo: Pb por ICP-OES
Ejemplo: Pb en agua por ICP-OES
[Pb] curva
ppm
Pb
20
40
60
80
100
Muestras
Cu
112
243
326
355
558
Pb
1
2
3
1347
1527
1383
1135
1440
Cu
346
297
328
1426
1229
1366
Se desea determinar la concentración de
Pb en muestra de agua potable.
La alícuota de la muestra fue de 5 mL. El
aforo final fue de 25 mL. La muestra se
leyó por triplicado.
Cada disolución de la curva y las muestras
contienen 100 ppm de Cu.