Đại cương phân tích dụng cụ

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


3.1. Độ đúng và độ chụm

Độ chụm tốt
Độ đúng kém

Độ chụm kém
Độ đúng kém

Độ đúng tốt
Độ chụm kém

Độ đúng tốt
Độ chụm tốt


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

riêng lẻ xi 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; xi 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 s2(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 mẫu
Độ lệch nền
Tín hiệu mẫu

Tín hiệu nền


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 (EA)

Sai số tương đối ER

• Là sự sai khác giữa giá trị •
Là tỷ số giữa sai số tuyệt đối
và giá trị thật hay giá trị đã

đo được (xi) với giá trị thật
biết trước, được chấp nhận.
hay giá trị qui chiếu được
chấp nhận (kí hiệu là µ ).
EA = xi - µ

Theo phần nghìn

• Sai số tuyệt đối có giá trị âm
thứ • Sai số tương đối cũng có giá
trị âm hoặc dương và không
nguyên với đại lượng đo và
có thứ nguyên, được dùng để
biểu diễn độ chính xác của
không cho biết độ chính xác
phương pháp phân tích. 
của phương pháp.
hoặc

dương,

cùng


3.3. Độ nhạy (Sensitivity) và độ chọn lọc (selectivity)
Assessment of method sensitivity

 Độ nhạy của một thiết bị hay một phép

1200

đo là khả năng phân biệt được một sự
 Cách xác định:
Hệ số góc m của đường chuẩn
m = dy/dx

Signal

thay đổi nhỏ của nồng độ chất phân tích

1000
800
600

dy

400
200

dx

0
0

10

20

Concentration

30


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
kB,A = bB/bA ; kC,A = bC/bA
Trong đó: b là hệ số độ nhay
k là hệ sô chọn lọc


Độ chọn lọc (selectivity)
Độ chọn lọc đặc trưng cho mức độ mà nó có thể phát
hiện và xác định rõ ràng một chất phân tích nhất định
trong một hỗn hợp mà không có sự ảnh hưởng từ các
thành phần khác
 Độ chọn lọc cho biết ảnh hưởng của các chất gây cản
trở chất phân tích
 Hệ số này càng nhỏ thì phép phân tích càng chọn lọc,
độ chính xác càng cao


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)


LOD, LOQ, SNR (nhiễu)
• Limit of Quantitation (LOQ)
• Limit of Detection (LOD)
• Signal to Noise Ratio (SNR)

Peak A
LOD

Nền

Nhiễ
u
SNR

Peak B
LOQ


Công thức tính LOD

• Tín hiệu chất phân tích Sm
Sm = So + k.SD
• Nồng độ: Cm
Cm = (Sm – So)/m
• m là độ nhạy đường chuẩn
• Thực tế: LOD = 3,3.SDo

Công thức tính LOQ
• Khi biết độ lệch chuẩn
của mẫu trắng SDo,
nồng độ chất phân tích
bằng không
LOQ = 10.SDo
• 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 (r2 > 0,99)

• Xác định khoảng tuyến tính tương đối



4. Các loại sai số (error)
• Khái niệm:
Sai số là sự sai khác giữa các giá trị thực nghiệm thu được so với giá trị mong muốn.
Tất cả các số liệu phân tích thu được từ thực nghiệm đều mắc sai số. Sai số phép
đo dẫn đến độ không chắc chắn (độ không đảm bảo đo) của số liệu phân tích.
• Phân loại:
 Sai số hệ thống
 Sai số ngẫu nhiên
 Sai số thô, sai số tích lũy…


 Sai số hệ thống
• Khái niệm: Là loại sai số do những nguyên nhân cố định
gây ra, làm cho kết quả phân tích cao hơn giá trị thực (sai
số hệ thống dương -positive bias) hoặc thấp hơn giá trị
thật (sai số hệ thống âm–negative bias).
• Phân loại:
 Sai số hệ thống không đổi
 Sai số hệ thống biến đổi ( sai số tỷ lệ)


Sai số hệ
thống biến
đổi

Sai số hệ thống

không đổi

Khối
lượng chất

Giá trị
đúng

phân tích
(mg)

Khối lượng mẫu (g)

Biểu diễn sai số hệ thống không đổi và biến đổi