PRACTICA # 1 PARAMETROS DE CALIDAD DE CURVAS DE CALIBRACIÓN.

INTEGRANTES:

DOCENTE:

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

FACULTAD INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS

ANÁLISIS INSTRUMENTAL (AI - 407)

VALLEDUPAR - CESAR

2014-2

INTRODUCCIÓN.

Las curvas de calibrado también llamadas curvas de patrón externo o curvas analíticas. Para aplicar este método, se introducen en el instrumento varios patrones con concentraciones conocidas del análito y registramos la señal instrumental. Normalmente la señal se corrige con la señal obtenida con el blanco. Dicho blanco contiene todos los componentes de la muestra original excepto el análito. Los datos obtenidos se representan en una gráfica en la que tendremos la señal del instrumento corregida frente a la concentración de análito.

En determinadas ocasiones, tenemos representaciones lineales en un amplio intervalo de concentraciones (intervalo útil) y contienen menos error que las no lineales. Éstas precisan de un elevado número de datos de calibrado para establecer con mayor precisión la relación entre la respuesta del instrumento y la concentración. La ecuación de la curva de calibrado la obtendremos por el método de los mínimos cuadrados y nos permitirá calcular directamente la concentración de las muestras. El éxito del método dependerá de la exactitud que tengan las concentraciones de los patrones y de lo que se parezca la matriz (conjunto de los diferentes componentes que constituyen una muestra analítica) de los patrones a la de las muestras que se analizan. [1]

MARCO TEÓRICO.

Una parte muy importante de todos los procedimientos analíticos es la calibración y estandarización del proceso. La calibración determina la relación entre la respuesta analítica y la concentración del analito. Por lo regular, se determina mediante el uso de normas químicas. Casi todos los métodos analíticos requieren algún tipo de calibración según normas químicas. Los métodos gravimétricos y algunos métodos coulombimetricos; están entre los pocos métodos absolutos que no se basan en la calibración de acuerdo con normas químicas. En esta sección se describen varios tipos

de procedimientos de calibración. [2]

FUNDAMENTOS DE LA TECNICA.

Según la ley de SNELLIUS, cuando una luz de longitud de onda pasa del vacío a otro medio, se verifica que:

nλθ=C

v= senα

senβ

Donde:

nλθ= índice de refracción (número de refracción,

cociente de refracción).C = velocidad de la luz en el vacío.v = velocidad de la luz en el otro medio.α = ángulo de incidencia.

β = ángulo de refracción.

Como el índice de refracción es característico para cada sustancia o mezcla de sustancias,

puede aplicarse en el análisis cualitativo y cuantitativo de sustancias transparentes.

La refractómetria tiene variadas aplicaciones en el aspecto cualitativo y cuantitativo, en el análisis de los alimentos; Esta técnica es usada con fines de identificación y caracterización de aceites y grasas, en el control de la pureza de los alimentos, en la medición de jugos azucarados, determinación aproximada del contenido de alcohol en licores, entre otros. Es por todas estas razones, además de otras como la facilidad de uso del refractómetro, el uso de poca muestra, la obtención de resultados al momento, etc. que el conocimiento de la refractometría es de suma importancia al momento de analizar los alimentos.

OBJETIVOS.

Evaluar la calidad de una curva de calibración en un método instrumental. Aprender la metodología para la determinación de la concentración de un analito a

partir de los datos obtenidos por técnica refractomètrica. Evaluar el error involucrado en dicha determinación. Estimar el límite de detección

de técnicas instrumentales. Obtener las herramientas para la correcta confección de informes. Determinar la concentración de una mezcla binaria etanol-agua mediante

refractometría.

MATERIALES Y REACTIVOS.

Materiales Reactivos

Refractómetro Solución NaCl concentración conocida

10 Recipientes 50 o 100 ml Muestra de sal de cocina

Balones aforados 50 o 100 ml

Pipeta 2, 5 y 10ml

PROCEDIMIENTO.

a) Preparación de soluciones: se prepararon las soluciones de NaCL- H2O con las siguientes concentraciones: 0, 2, 5, 7, 10, 12 y 15% p/v

b) Lecturas: al tener la facilidad de utilizar el refractometro digital simplemente se colocó una gota de muestra en la superficie del prisma y presionando el botón START, este automáticamente nos arrojó el valor del Brix contenido en la muestra, mostrándose en sólo 3 segundos; limpiándolo cada vez que se cambiaba de muestra para su previa calibración con agua destilada; realizando tres lecturas por cada una de las diluciones.

c) Adicional a ello se tomaron tres lecturas por cada una de las cuatro muestras preparadas de la misma dilución de sal comercial y agua para su posterior comparación con la curva patrón de trabajo.

CALCULOS Y RESULTADOS.

a) Realizar los gráficos y cálculos planteados en el ejercicio de ejemplo suministrado por el profesor en lo referente a evaluación de curvas de calibración y cálculo de resultados analíticos.

b) Cuál es el porcentaje de NaCl presente en la muestra problema y sus límites de confianza al 95%?

X, %p/v S, señal analítica0 0,4 0 0,1 0 0,2 0,1

0,3 0 0,1 0 0,1 0,10,2 0,1 0 0 0,1 0,1

2 2,4 2,2 2,15 5,2 5,2 5,37 7,3 7,4 7,410 10,4 10,3 10,512 12,4 12,2 12,315 14,8 15,3 15,1

Tabla 1. 1: Datos arrojados por el refractómetro de la muestra patrón NaCL

Numero X, %P/V Y, Señal X2 Y2 XY1 0 0,10555556 0 0,01114198 02 2 2,233333333 4 4,987777776 4,4666666

73 5 5,23333333 25 27,3877778 26,166666

74 7 7,36666667 49 54,2677778 51,566666

75 10 10,4 100 108,16 1046 12 12,3 144 151,29 147,67 15 15,0666667 225 227,004445 226Totales 51 52,7055556 547 573,10892 559,8Promedios 7,2857142

97,52936508 78,14285714 81,8727028 79,971428

6Tabla 1. 2: Cálculos curva de calibración muestra patrón NaCL

Parámetro Formula Resultadox ∑ x

n

7,28571429

y ∑ y

n

7,52936508

Sxx

∑ x i2−

(∑ x i )2

n

175.4285714

Syy ∑ yi2−

(∑ y i )2

n

176.2695504

Sxy ∑ x i y i−∑ x i∑ y i

n

175.802381

m Sxy

Sxx

1.0021308306

b y−m x 0.2281261277R2 (Sxy )2

(Sxx ) (S yy )0.9994748766

Sy √ S yy−m2 Sxx

n−2

0.1360718658

Sm S y

√Sxx

0.01027349411

SbS y √ 1

n−(∑ x i)

2

∑ x i2

0.00262379428

Tabla 1. 3: cálculo de los parámetros curva de calibración

Grafico 1.3: Curva de Calibración

SEÑAL PROMEDIO A 0.0 = 0,10555556

DESVIACION ESTANDAR = 0.1109966731

0 2 4 6 8 10 12 14 160

2

4

6

8

10

12

14

16

f(x) = 1.00213083620635 x + 0.228126130296582R² = 0.999474876629747

ANALISIS DE DATOS

Y, SeñalLinear (Y, Señal)Linear (Y, Señal)

X, %P/V

Y, S

EÑAL

LIMITE DE DETECCION

Sm=0,10555556+3 X 0.1109966731=0.435455793

Cm=Sm−bm

Cm=0.435455793−0.22812612771.0021308306

=0.2068909527

INTERVALO DE CONCENTRACION APLICABLE

LOQ (Señal )=0,10555556+10 x0.1109966731=1.215522291

LOQ (%P /V )=LOQ( Señal )−b

m

LOQ(% P

V )=1.215522291−0.2281261277

1.0021308306=0.985296663

LOQ

(% PV )

=0.985296663 x8=7.882373304

CONCENTRACION DE LA MUESTRA PROBLEMA

Una solución de sal de cocina a una concentración de 7% p/v, se tomaron 4 réplicas arrojando las siguientes señales:

X, %p/v Señales7 7,6 7,6 7,1 7,7

7,4 7,5 6,8 7,57,5 7,4 7,3 7,6

Promedio 7,415Tabla 2 1: Datos arrojados por el refractómetro de la muestra (sal comercial - H2O)

C%

PV

=7,415−0.22812612771.0021308306

=7,171592424%P /V

Sc=Sy

m √ 1L+ 1n+

( yc− y )2

m2Sxx

Sc=0.13607186581.0021308306 √ 14 +

17+(7,415−7,52936508)2

¿¿ ¿

Sc=0,08511424962

C% PV

=7,171592424 ±0,08511424962

%CV=0,085114249627,171592424

x100

%CV=¿1.8682497

INTERVALO DE CONFIANZA AL 95%

LC=C%P/V ±t a , N −2Sc

LC=7,171592424± (2,57 ) . (0,08511424962)=7,171±0,2056

LC 1=7,0%p / v

LC 2=7,4%p /v

ANALISIS DE RESULTADOS.

En esta práctica de laboratorio analizamos Los factores que determinan la calidad de una calibración : La precisión de las medidas: estimada a través de la repetitividad y la reproducibilidad de las medidas, Exactitud de los patrones, Validez de la calibración, es por eso que los datos obtenidos son totalmente confiables y podemos afirmar esto ya que el coeficiente de variación, la gráfica, R2, y los demás parámetros estipulados en el anterior trabajo arrojó resultados aceptables y que se encuentras dentro de lo estipulado.

El valor de R2 calculado fue 0.9994748766 y asumimos que es un valor acertado porque altamente se aproxima a 1(uno), lo que nos permite afirmar que el equipo (refractómetro de mesa) tuvo una eficacia en la toma de los °Brix de las diferentes concentraciones de cloruro de sodio, obteniendo una gráfica (eje y= porcentaje (%) de concentraciones y eje x= señal analítica de cada concentración) en forma de línea aproximadamente recta. Los parámetros de calidad fueron positivos: hubo un grado de concordancia mutua entre los datos obtenidos de una misma forma, puesto que el refractómetro tuvo buena precisión porque él % cv fue < 5%.

El equipo tuvo la capacidad de diferenciar pequeñas variaciones en la concentración de cloruro de sodio, al aumentar la ganancia del instrumento se incrementa el valor de la pendiente y de la desviación estándar de las medidas.

En este laboratorio no se utilizó la detección de datos anómalos ya que con todos los datos, no se presentó mucha desviación en la curva, porque el valor del coeficiente de correlación era casi 1, así que no hubo la necesidad de utilizarlo. Además podemos decir que a la hora de tomar los datos hubo gran precisión.

Cuando relacionamos la concentración de NaCl en la muestra patrón la muestra de sal de cocina, podemos decir que la concentración de la muestra de sal de cocina se encuentra entre la concentración de 7%p/v y 10%p/v.

CONCLUSIONES.

Después de haber ejecutado la práctica de laboratorio #1 (parámetros de calidad de curvas de calibración) concluimos que fue exitosa la evaluación de la calidad de una curva de calibración en un método instrumental, al igual que la determinación de la concentración de una sustancia conocida. En esta oportunidad realizamos la curva de calibración para la concentración de cloruro de sodio, utilizando el refractómetro de mesa, por medio del cual se obtuvo la señal analítica de la sustancia.

Se puede decir que fue una experiencia importante, ya que nos permitió realizar el análisis de los parámetros de calidad de una curva de calibración.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.

[1]CONTROL DE CALIDAD: TEORIA Y APLICACIONES: Ghare Hansen,Bertrand L. Hansen,Prabhakar M. Ghare Ediciones Díaz de Santos, 1990 - 549 páginas.

[2] ANALISIS INSTRUMENTAL. Douglas SKoog and James LEARY. Cuarta edición Mc Graw Hill, 1994.