Đại cương phân tích dụng cụ

Giới thiệu được các cách định lượng trong phân tích dụng cụ Giải thích được một số đặc trưng trong phân tích dụng cụ Trình bày được các loại sai số và cách giảm thiểu sai số Giới thiệu được các cách định lượng trong phân tích dụng cụ Giải thích được một số đặc trưng trong phân tích dụng cụ Trình bày được các loại sai số và cách giảm thiểu sai số Giới thiệu được các cách định lượng trong phân tích dụng cụ Giải thích được một số đặc trưng trong phân tích dụng cụ Trình bày được các loại sai số và cách giảm thiểu sai số

ĐẠI CƯƠNG VỀ

PHÂN TÍCH DỤNG CỤ

• Mục tiêu

• Giới thiệu được các cách định lượng trong phân tích dụng cụ

• Giải thích được một số đặc trưng trong phân tích dụng cụ

• Trình bày được các loại sai số và cách giảm thiểu sai số

• Tài liệu tham khảo:

• Hóa phân tích 1, 2: Đại học Dược Hà Nội

• Xử lý số liệu trong Hóa phân tích: TS Tạ Thị Thảo – Đại Học Quốc Gia Hà Nội

• Thẩm định phương pháp hoa học-Viện kiểm nghiệm thực phẩm Quốc Gia

• János Pogány, pharmacist, PhD, consultant to WHO Pretoria, South Africa, 28

June 2005

• An Introduction to Quality Assurance in Analytical Science - Dr Irene Mueller Harvey – UK analytical partnership

NỘI DUNG

• 1 Khái niệm – Phân loại

• 2 Hiệu chuẩn – chất chuẩn

• 3 Một số đặc trưng của phân tích dụng cụ

• 4 Các loại sai số

• 5 Ứng dụng

1 Khái niệm - Phân loại

Dựa vào cách tác động lên đối tượng phân tích và quá trình diễn ra, trong đó có 4 nhóm chính sau:

• Phân tích quang học: Dựa vào hiệu ứng của bức xạ

điện từ

• Phân tích điện hóa: Dựa vào quá trình điện cực xảy ra

khi cho dòng điện đi qua dung dịch

• Kỹ thuật tách: Dựa vào tương tác của CPT với các pha

• Nhóm hóa học: Dựa vào tín hiệu phân tích

2 Hiệu chuẩn và chất chuẩn

2.1 Hiệu chuẩn (calibration)

 Khái niệm:

 Là quá trình thiết lập đáp ứng của thiết bị đo lường (phân tích) với nồng

độ (lượng chính xác) của chất phân tích trong điều kiện cụ thể

 Là so sánh đại lượng đo được với giá trị đối chiếu

Cách hiệu chỉnh:

 Phương pháp đường chuẩn

 Phương pháp thêm chuẩn

 Thiết bị và dụng cụ dùng cho phân tích: Cân, bước sóng, độ hấp thụ

quang, dụng cụ thủy tinh…

Đặc điểm:

 Xác lập mối quan hệ giữa khối lượng hay nồng độ của

CPT và tín hiệu phân tích (độ hấp thụ, diện tích, chiều cao…)

 Đánh giá tác động của thành phần nền đến tín hiệu

đáp ứng được biết dưới tên hiệu ứng nền (matrix effect)

2.2 Chuẩn hóa học (chemical standard): Sử dụng các đơn chất hoặc hợp chất tinh khiết ổn định được dùng phổ biến trong chuẩn độ thể tích

2.3 Chất đối chiếu (reference material): Được dùng để chứng minh độ đúng, độ tin cậy của kết quả phân tích.

 Chất đối chiếu (CRM,SRM) được cung cấp bởi các tổ chức đo lường quốc tế như NIST, BAS

 Chất đối chiếu phải thỏa mãn: Tinh khiết, có thành phần nền đã biết (mẫu chuẩn)

 Chất đối chiếu dùng để: Thẩm định một phương pháp mới; Chuẩn hóa các chất đối chiếu khác, khẳng định giá trị pháp lý của 1 phương pháp đã chuẩn hóa

3 Một số đặc trưng của phân tích dụng cụ

Sensitivity: Độ nhạy

Độ đúng: Trueness Precision: Độ chụm

Accuracy: Độ chính xác Bias: Độ chệch

Limit of Detecter: Giới hạn phát hiện: LOD

Selectivity: Độ chọn lọc Linear Range:Khoảng tuyến tính

Dynamic range Concentration range

• Độ chụm: Dùng để chỉ mức độ gần nhau của các giá trị

riêng lẻ x i của các phép đo lặp lại Nói cách khác, độ chụm được dùng để chỉ sự sai khác giữa các giá trị x i so với giá trị trung bình

• Ba khái niệm thống kê được dùng để mô tả độ chụm của

một tập số liệu là độ lệch chuẩn, phương sai và hệ số biến thiên

Độ chụm tốt

• Độ lệch chuẩn s (standard deviation SD): Đặc trưng cho độ phân tán các số liệu trong tập hợp với giá trị trung bình

Với: x là giá trị trung bình; x i là giá trị từng thí nghiệm

N là tổng số thí nghiệm; N-1 là số bậc tự do

• Độ lệch chuẩn tương đối RSD: Đánh giá độ lệch chuẩn chiếm bao nhiêu phần trăm của giá trị trung bình RSD = s/x

• Hệ số biến thiên CV: CV = RSD.%

Phương sai s 2 (variance)

• Phương sai: Là giá trị trung bình của tổng bình

phương sự sai khác giữa các giá trị riêng rẽ trong tập số liệu so với giá trị trung bình Phương sai là bình phương của độ lệch chuẩn

Độ lệch nền

Tín hiệu nền

Độ lệch mẫu

Tín hiệu mẫu

3.2 Độ đúng

• Độ đúng: chỉ mức độ gần nhau giữa giá trị trung bình của

dãy lớn các kết quả thí nghiệm và giá trị qui chiếu được chấp nhận.

• Do đó, thước đo độ đúng thường ký hiệu bằng độ chệch.

• Độ đúng được biểu diễn dưới dạng sai số tuyệt đối hoặc sai

số tương đối.

• ISO: Độ chính xác = Độ chụm + Độ đúng

Sai số tuyệt đối (E A ) Sai số tương đối E R

• Là tỷ số giữa sai số tuyệt đối

và giá trị thật hay giá trị đã biết trước, được chấp nhận

Theo phần nghìn

• Sai số tương đối cũng có giá trị âm hoặc dương và không

có thứ nguyên, được dùng để biểu diễn độ chính xác của phương pháp phân tích. 

• Là sự sai khác giữa giá trị

đo được (x i ) với giá trị thật

hay giá trị qui chiếu được

chấp nhận (kí hiệu là µ)

E A = x i - µ

• Sai số tuyệt đối có giá trị âm

hoặc dương, cùng thứ

nguyên với đại lượng đo và

không cho biết độ chính xác

của phương pháp.

3.3 Độ nhạy (Sensitivity) và độ chọn lọc (selectivity)

 Độ nhạy của một thiết bị hay một phép

đo là khả năng phân biệt được một sự

thay đổi nhỏ của nồng độ chất phân tích

Độ chọn lọc

• Giả sử phân tích chất A trong mẫu phân tích, ngoài tín

hiệu phân tích do chất A tạo ra còn có sự đóng góp của chất B, C… Người ta gọi đây là những chất cản trở

• Khi đó mức độ gây ảnh hưởng của B và C đến phép

xác định A được biểu diễn qua hệ số chọn lọc

Trong đó: b là hệ số độ nhay

k là hệ sô chọn lọc

3.4 Giới hạn phát hiện và gới hạn định lượng (Limits of detection LOD and quantity LOQ)

• Giới hạn phát hiện (LOD): Là nồng độ hoặc khối lượng nhỏ nhất

có thể được phát hiện với mức độ tin cậy xác định Giới hạn này phụ thuộc vào tỷ số giữa tín hiệu phân tích và mức độ thăng giáng tín hiệu của mẫu trắng

 Phân loại: Giới hạn phát hiện của thiết bị (IDL) và giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL)

• Giới hạn định lượng (LOQ): Là nồng độ thấp nhất của chất phân tích trong mẫu có thể định lượng được

với độ chụm và đúng chấp nhận được trong

điều kiện tiến hành phân tích

 Phân loại: Giới hạn định lượng của thiết bị (IQL)

và giới hạn định lượng của phương pháp (MQL)

• Limit of Quantitation (LOQ)

• Limit of Detection (LOD)

• Signal to Noise Ratio (SNR)

Nhiễ

u SNR

Peak A LOD

Peak B LOQ

Nền

LOD, LOQ, SNR (nhiễu)

LOQ = 10.SD o

• Nếu có dữ liệu LOD

LOQ = 3.LOD

3.5 Khoảng tuyến tính và khoảng làm việc

(linearity and working range)

 Khoảng tuyến tính (LOL): Là khoảng nồng độ của chất phân tích mà

phương pháp phân tích cho kết quả phân tích tỷ lệ thuận với nồng độ chất phân tích

 Khoảng làm việc (WR): Khoảng nồng độ của chất phân tích mà thiết bị

cho tín hiệu đáp ứng tốt Khoảng này bắt đầu ở nồng độ thấp nhất có thể định lượng được (LOQ)

 Tính toán độ tuyến tính và khoảng làm việc

 Phân tích các mẫu chuẩn đã biết nồng độ

 Tối thiểu phân tích tại 5 cấp nồng độ

 Vẽ đồ thị từ các kết quả thu được

• Đánh giá độ tuyến tính (r 2 > 0,99)

• Xác định khoảng tuyến tính tương đối

4 Các loại sai số (error)

 Sai số ngẫu nhiên

 Sai số thô, sai số tích lũy…

 Sai số hệ thống không đổi

 Sai số hệ thống biến đổi ( sai số tỷ lệ)

Sai số hệ thống không đổi

Giá trị đúng

Khối lượng mẫu (g)

Biểu diễn sai số hệ thống không đổi và biến đổi

Nguồn gốc sai số hệ thống

 Do dụng cụ phân tích

 Do phương pháp phân tích

 Do người phân tích

 Phát hiện và loại trừ sai số

 Phân tích mẫu chuẩn

 Phân tích độc lập

 Phân tích mẫu trắng

 Thay đổi lượng mẫu

Sai số ngẫu nhiên

• Khái niệm: Là những sai số gây nên bởi những nguyên nhân

không cố định, không biết trước

• Nguyên nhân:

 Khách quan: nhiệt độ tăng đột ngột, thay đổi khí quyển, đại lượng

đo có độ chính xác giới hạn…

 Chủ quan: thao tác thí nghiệm không chuẩn xác (có thể gây ra giá

trị bất thường); thành phần chất nghiên cứu không đồng nhất…

• Do sai số ngẫu nhiên không thể biết trước được nên để loại trừ nó

cần phải làm nhiều thí nghiệm và tiến hành xử lý thống kê số liệu phân tích

Sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên

Chụm và

không đúng không chụm Đúng và Đúng và chụm

Ví dụ: Kết quả đo mẫu amoxilin bằng HPLC thu được kết quả sau

Tại nồng độ 500ppb cho tín hiệu hấp thụ 2000

Xác định LOD, LOQ của chất phân tích biết k = 3