O conhecimento “do histórico” das amostras permite o ajuste dos padrões e assim obter a melhor reta de calibração.
A gama de concentração recomendada pelo “Standard Methods for Examination of Water and
Wastewater”, (SMEWW, 1995) para o Fe é de 0,3 a 10,0 mg L-1. Mas, neste estudo vai ser determinada a zona de linearidade adaptada ao teor de ferro, já conhecido, para estas amostras. Para isso, prepararam-se as soluções-padrão de Fe (mg∙L-1), a partir da solução-mãe (1000 mg∙L-1) de acordo com as diluições assinaladas na Tabela 4.3 sendo que as últimas cinco soluções-padrão, desta tabela, correspondem a teores de ferro superiores aos recomendados pelo SMEWW.
51 Tabela 4.3. Preparação das soluções padrão.
Com estes valores da concentração de ferro, registados na Tabela 4.3 e tendo como sinal a absorvância fez-se a regressão linear com os respetivos pares de valores, registados na Tabela 4.4.
Tabela 4.4. Absorvância dos padrões em função da sua concentração. Nº da solução Padrão/mg∙L-1 Absorvância
1 0,10 0,002 2 0,20 0,003 3 0,50 0,009 4 1,00 0,017 5 2,00 0,035 6 5,00 0,087 7 10,00 0,167 8 15,00 0,250 9 20,00 0,322 10 30,00 0,457 11 40,00 0,565 12 50,00 0,607 Fator de diluição Volume a pipetar /mL Volume final /ml Teor de ferro /mg∙L-1 1/1000 1/100 1/100 1/100 1/100 1/10 1/10 1/10 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 1,0 0,5 1,0 2,0 5,0 1,0 2,0 5,0 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0,01 0,05 0,10 0,20 0,50 1,00 2,00 5,00 10,00 15,00 20,00 30,00 40,00 50,00
52
Os pares de dados (Concentração vs Absorvância) inseridos na Tabela 4.4 estão representados na reta da Figura 4.3, onde se pode ver uma curvatura acentuada além do padrão 9, que corresponde a 20 mg∙L-1 de Fe, o que evidencia a não linearidade da curva representada. Facto verificado também pelo valor baixo do coeficiente de correlação da reta, R2 = 0,9800, o que não está em concordância com o valor estabelecido na guia RELACRE 13 que refere que este coeficiente deve ser ≥ 0,995 (pag.9). O coeficiente de correlação pode ser usado como um dos parâmetros para avaliar uma calibração analítica.
Figura 4.3. absorvância em função da concentração de Fe (N=12).
A equação e o coeficiente de correlação, (R2) da reta referente à figura 4.3 esta registada na Tabela 4.5. Eliminando, sucessivamente, as soluções-padrão de maior concentração vê-se um melhoramento significativo do coeficiente de correlação, Tabela 4.5, onde está registado a equação da reta e o coeficiente de correlação, para cada um dos três casos.
Ao retirar sucessivamente cada um dos três padrões, 10, 11 e 12 verifica-se que o coeficiente de correlação já cumpre os requisitos da guia atrás citada em que R2 ≥ 0,995. As equações, tal como o R2 relativas a cada uma das três retas encontram-se na Tabela 4.5
.
Tabela 4.5. Equação das retas e coeficientes de correlação.
Nº de
soluções/N Equação da reta
Coeficiente de Correlação (R2)
12 Y = 0,0131x + 0,0198 0,9800
11 Y = 0,0146x + 0,0099 0,9944
53 A Figura 4.4 permite visualizar a reta otimizada, na zona linear, com os 9 padrões mais diluídos sendo a concentração máxima = 20 mg∙L-1.
Figura 4.4. Reta de calibração de absorvância em função do teor de ferro (N=9). Contudo, tendo em conta o “historial” das amostras de água a ser analisada, considerou-se que é mais adequada uma gama de trabalho mais estreita. Então preparou-se uma série de 10 padrões, cuja concentração se situa entre 0,150 e 1,000 mg∙L-1 de Fe. A concentração das soluções-padrão e o valor da correspondente absorvância encontra-se na Tabela 4.6.
Tabela 4.6. Gama de trabalho ajustada. (N = 10). Numero Padrão Concentração Padrão mg∙L-1 Absorvância 1 0,15 0,005 2 0,20 0,007 3 0,30 0,011 4 0,40 0,014 5 0,50 0,018 6 0,60 0,21 7 0,70 0,025 8 0,80 0,029 9 0,90 0,032 10 1,00 0,036
54
Figura 4.5. Gama de trabalho ajustada (N=10).
Para proceder à sua validação efetuou-se o estudo da variância e o teste da linearidade, de acordo com a norma ISO 8466-1. Para estudar a homogeneidade de variâncias, fez-se a análise de resultados.
A equação e coeficiente de correlação da reta referente à Figura 4.5 é: Y = 0,0361∙x – 0,0003, sendo R2= 0,9994
Para a avaliação da gama de trabalho em métodos que utilizam modelos de calibração linear é recomendada a utilização de pelo menos dez pontos de calibração, não devendo ser em número inferior cinco. Esses pontos distribuem-se de igual modo na gama de concentrações. O primeiro e último ponto são analisados em dez replicas independentes.
55
●Teste de homogeneidade
Na Tabela 4.7 estão representados os valores de absorvância dos pontos extremos, do padrão 0,15 mg L-1 e do padrão mais alto 1,00∙mg L-1.
.
Tabela 4.7. Valores de absorvância das réplicas dos padrões extremos. Padrão mais baixo (0,15∙mg L-1).
Nº réplica Absorvância 1 0,008 2 0,009 3 0,009 4 0,007 5 0,008 6 0,007 7 0,007 8 0,008 9 0,010 10 0,009
Padrão mais alto (1,00∙mg L-1).
1 0,033 2 0,032 3 0,031 4 0,031 5 0,030 6 0,029 7 0,030 8 0,031 9 0,032 10 0,028
Determinam-se as variâncias associadas ao primeiro e último padrão ( e ) do seguinte modo:
/ N (4.1) sendo = /Ni (4.2) sendo
56
j = o numero de repetições efetuadas para cada padrão.
De acordo com a Tabela 4.7 para o padrão 0,15 mg L-1 obtiveram-se os seguintes valores: - Var = 1,06667∙10-6
- DP = 0,0010328 - GL = 9
De acordo com a mesma tabela, para o padrão 1,00 mg L-1, obtive-se o seguinte: - Var = 2,2333∙10-6
- DP = 0,0014943 - GL = 9
As variâncias são testadas para examinar se existem diferenças significativas entre elas, nos limites da gama de trabalho efetuando o teste de PG:
Com os valores das variâncias equivalentes para os dois padrões, calcula-se o valor de PG: a) PG = / quando
b) PG = / quando
Efetuaram-se os cálculos e obteve-se o valor de PG= 2,09375.
Compara-se este valor de PG com o valor tabelado da distribuição F de Snedecor/Fisher para N-1 graus de liberdade. No caso apresentado são 9 graus de liberdade e o valor de F tabelado é de 5,35 para um nível de confiança de 99%.
Assim, o valor de PG calculado é inferior ao valor tabelado, pelo que a função de calibração é linear e a gama de trabalho está bem ajustada.
4.4.4 Determinação dos limiares analíticos
O limite de deteção e de quantificação é determinado de acordo com o Guia da IPAC (Guia IPAC, OGC002, 2011), utilizando uma das três metodologias descritas nesse guia, o método de mínimos quadrados.
57 As equações (4.3), (4.4) e (4.5), permitem calcular o limite de deteção, LD, e de quantificação, LQ , respetivamente.
LD = 3,3 ∙s0
/declive ( 4.3)
LD = 10 ∙s0 /declive ( 4.4)
sendo s0a estimativa do desvio padrão ( s0 ≈ Sy/x
) correspondente à equação (4.5)
s
0 ≈ Sy/x= (Σ(y teórico – y experimental)
2/(N-2))1/2 (4.5)Admitindo que o desvio padrão da regressão é Sy/x, (ISO 8466-1, 1990) por interpolação na reta de calibração obtém-se o correspondente valor em concentração.
Na tabela 4.8 encontram-se, resumidos os parâmetros da calibração analítica efetuada. Tabela.4.8. Caracteristicas da calibração analítica.
Características Valor Curva de calibração Y = 0,0003 – 0,0361∙x N 10 Coeficiente de correlação R2 0,9994 Sy/x 0,000664 LD 0,061 mg∙L-1 LQ 0,184 mg∙L-1
● Sensibilidade
Uma forma simples de definir sensibilidade é através do quociente entre o acréscimo do valor lido (∆A) e a variação da concentração (∆C) correspondente aquele acréscimo.
Sensibilidade = ∆A /∆C
Matematicamente, corresponde à 1ª derivada da curva de calibração. Esta caraterística avalia a capacidade de um método ou equipamento para distinguir pequenas variações de concentração de um analito. No caso de uma calibração linear, a sensibilidade corresponde ao declive da reta, ou seja, neste caso é 0,036 mg∙L-1.
59
Capítulo 5
Conclusões
a
t
e
n
ç
61
5 - Conclusões
A qualidade da água muda de local para local, é largamente influenciada pela atividade humana daí a importância de controlar a sua qualidade. Controlo esse que vai basear-se em análises tanto físico-químicas como microbiológicas. Os parâmetros a controlar e os seus valores estão diretamente relacionados com o uso que essa água terá. O rigor das análises não é certamente o mesmo numa água para consumo humano do que numa água para irrigação. É muito importante conhecermos a origem da água e o fim a que se destina para poder ajustar o controlo de qualidade, nomeadamente o número de análises a realizar e o rigor dessas análises porque implica métodos, equipamentos e custos muito diferentes
Neste trabalho só foi focado e determinado o teor em ferro, cujos resultados se apresentam no Capítulo 4: Caso Prático, que faz parte do controlo de “rotina 2” do Decreto-lei 306/2007, mas pode determinar-se muito mais metais por FAAS com chama ar/acetileno. Este metal não é tóxico, mas é indesejável acima de 0,2 mg∙L-1 (Decreto-lei 306/2007) ou 0,3 mg∙L-1 (OMS). É de salientar que a água em estudo tem uma mineralização muito baixa, pelo que provoca menos interferências. Contudo, a gama de trabalho, no controlo analítico, situa-se próximo do limite de quantificação, LQ, no método do padrão externo, o que pode ser uma desvantagem e obriga à otimização dos parâmetros instrumentais. Foi feito o ajuste da altura do queimador e do fluxo de acetileno. A gama de trabalho também foi otimizada obtendo-se uma melhoria significativa principalmente no limite de quantificação assim como na sensibilidade do método. É um trabalho experimental moroso.
Este tipo de estudo é principalmente importante em amostras cuja matriz é complexa e pode originar interferências tanto químicas como espetrais. Nesta situação, seria ainda importante efetuar trabalhos complementares:
- Salinidade
- Alargamento da fenda
- Intensidade da corrente de lâmpada - Estudo de cdo alternativo
- Adição de modificadores
- Estudo com reta de adição padrão - Tampões de ionização
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Referências Bibliográficas
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Anexo I
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