Phân tích công cụ Slide Chương 1

PHÂN TÍCH BẰNG CƠNG CỤ

Trần Thị Thúy

Bộ mơn Hóa phân tích
Viện Kỹ thuật hóa học, Trường ĐHBK Hà Nội
09-2016


Nội dung
Phần mở đầu: Đại cương về phương pháp phân tích cơng cụ
Phần 1. Các phương pháp phân tích quang học
1.1. Mở đầu
1.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử
1.3. Phương pháp phổ phát xạ
1.4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
Phần 2. Các phương pháp phân tích điện hóa
2.1. Phương pháp điện phân
2.2. Phương pháp đo điện thế
2.3. Phương pháp von-ampe
Phần 3. Các phương pháp tách
3.1. Phương pháp tách chiết
3.2. Phương pháp sắc ký khí

2


Phần mở đầu:
Đại cương về PP PTCC
0.1. Đối tượng NC
Thuật ngữ “phân tích” theo quan điểm thơng tin là thu nhận các

thông tin từ đối tượng nghiên cứu về hai phương diện được
biểu diễn bằng hai đại lượng là hằng số vật chất đặc trưng cho
đối tượng nghiên cứu ví dụ như thế nửa sóng, thế điện cực,
bước sóng, thời gian lưu và các thông tin về thành phần định
lượng ví dụ như lượng điện tiêu thụ cho q trình, cường độ
dịng, cường độ ánh sáng, thể tích lưu

3


Phần mở đầu:
Đại cương về PP PTCC
0.1. Đối tượng NC

Hình 0.1: Q trình thu nhận thơng tin trong phương pháp PTCC

4


Phần mở đầu:
Đại cương về PP PTCC
0.2. Phân loại

• Các phương pháp quang học dựa trên việc đo sự tương tác giữa
bức xạ điện từ với nguyên tử hay phân tử hay quá trình tạo ra
bức xạ của chất phân tích.
• Các phương pháp phân tích điện hóa bao gồm các phương pháp
đo các tính chất điện như điện thế, dịng, điện trở và điện lượng.
• Các phương pháp tách bao gồm chiết, sắc ký khí, sắc ký lỏng
hiệu năng cao, điện di mao quản.

5


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP

• Thẩm định phương pháp là q trình chứng minh một phương
pháp phân tích được chấp nhận cho một mục đích phân tích đề
ra. Các thơng số trong thẩm định phương pháp bao gồm tính đặc
hiệu, độ tuyến tính, độ chính xác, độ đúng, miền tuyến tính, độ thu
hồi, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng.

6


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.1. Độ đặc hiệu
Độ đặc hiệu (specificity) đo khả năng của một phương pháp phân
tích để phân biệt các chất phân tích từ tất cả mọi chất khác mà có
thể có trong mẫu.

Hình 0.2: Sắc đồ điện di của thuốc cefotaxim (pic số 4) và các tạp chất đã được biết đến
trong quá trình sản xuất thuốc (pic số 1-3 và 5-9)

7


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC

0.3. Thẩm định PP
0.3.1. Độ đặc hiệu

Hình 0.3: Sắc ký đồ phân tích
mẫu mẫu máu khơng có chất ma
túy

Hình 0.4: Sắc ký đồ phân tích
mẫu máu có thêm chuẩn
amphetamin (MA),
methamphetamin (MDA-d5TFA)
và MDMA (methylene
dioxymethyl amphetamine)

8


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.2. Độ tuyến tính
Độ tuyến tính (linearity) đo mức độ đường hiệu chuẩn tuân theo hàm
bậc nhất như thế nào. Nếu chúng biết khoảng nồng độ của chất phân
tích, chúng ta thường xây dựng đường hiệu chuẩn có 5 điểm chuẩn
khoảng nồng độ từ 0,5 đến 1,5 lần so với nồng độ chất cần phần tích.
Mỗi dung dịch chuẩn cần được chuẩn bị và phân tích lặp ba lần. Các
dung dịch trắng cũng được chuẩn bị để loại trừ ảnh hưởng của nền
mẫu.
Người ta thường đánh giá mức độ tuyến tính thơng qua giá trị bình
phương của hệ số tương quan R:
(0.1)

9


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.2. Độ tuyến tính

Hình 0.5. Đường hiệu chuẩn xác định Ho bằng phương pháp ICP-MS

10


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.3. Độ thu hồi

Độ thu hồi (spike recovery) được định nghĩa:
(0-2)
Trong đó: R là độ thu hồi (tính bằng %); Cmẫu không thêm: là nồng độ của
dung dịch trước khi thêm chuẩn; Cmẫu được thêm: là nồng độ của dung dịch
sau khi thêm một một lượng chuẩn biết trước; Cthêm: là nồng độ chất
chuẩn đã thêm;

11


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.3. Độ thu hồi

Ví dụ: Một mẫu nước uống được xác định có nồng độ nitrat là 10,0
µg/l. Người ta thêm 5,0 µg/l nitrat vào mẫu trên rồi lặp lại q trình
phân tích. Kết quả phân tích cho 14,6 µg nitrat /l. Hãy tính phần trăm
thu hồi.
Nếu độ thu hồi chấp nhận trong phạm vi từ 96 – 104% thì 92% là kết
quả khơng được chấp nhận, thì phương pháp phân tích trên cần phải
nghiên cứu tiếp để kết quả được cải thiện.

12


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.4. Độ chính xác
Độ chính xác (accuracy) là mức độ gần nhau của giá trị phân tích
(thường là giá trị trung bình ) với giá trị thực hay giá trị đã được chấp
nhận µ. Khi khơng có sai số hệ thống thì giá trị trung bình tiến tới giá
trị thực nếu số phép đo rất lớn (n). Vì vậy, có thể nói độ chính xác
tuỳ thuộc vào số phép đo.

13


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.4. Độ chính xác
Các cách để chứng minh độ chính xác bao gồm:
+ Phân tích mẫu chuẩn đã được chứng nhận trong cùng một nền mẫu
tương tự như dung dịch phân tích

+ So sánh kết quả phân tích với hai hay nhiều hơn các phương pháp
phân tích khác nhau. Chúng phải có độ đồng nhất với một độ tụ nhất
định.
+ Phân tích mẫu trắng với việc thêm một lượng chất phân tích đã biết.
Nền mẫu của nó phải giống nền mẫu của dung dịch phân tích. Khi
phân tích thành phần chính, 3 mẫu phân tích ở mức nồng độ khác
nhau nằm trong khoảng từ 0,5 đến 1,5 lần so với nồng độ dự kiến
được đo với số lần lặp 3 lần với mỗi mức nồng độ.
+ Nếu không thể chuẩn bị mẫu trắng, chúng ta có thể sử dụng phương
pháp thêm chuẩn để phân tích chất cần xác định

14


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.4. Độ chính xác
Thêm chuẩn (spiking) là phương pháp phổ biến nhất để đánh giá chính
xác bởi vì các mẫu chuẩn đã được chứng nhận thường khơng có sẵn
và một phương pháp phân tích thứ hai có thể khơng thực hiện được ở
điều kiện phịng thí nghiệm.

15


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.5. Độ chụm
Độ chụm (precision) hay còn gọi là độ tụ là sự lặp lại của kết quả đo.
Độ chụm của thiết bị, là khả năng tái quan sát khi phân tích định lượng

một mẫu với độ lặp lại (≥10 lần) trên cùng một thiết bị.
Ba khái niệm thống kê được dùng để mô tả độ chụm của một tập số
liệu là độ lệch chuẩn (SD), phương sai và hệ số biến thiên. Tất cả các
khái niệm này có liên quan đến độ lệch của số liệu phân tích khỏi giá
trị trung bình: di = .

16


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.5. Độ chụm
Độ chụm được xác định qua hệ số biến thiên. Hệ số biến thiên
(coefficient of variation – CV) càng nhỏ độ chụm càng cao và được
định nghĩa là tỉ số giữa độ lệch chuẩn và giá trị trung bình.
CV =
(0.3)
Trong đó SD là độ lệch chuẩn; là giá trị trung bình của các kết quả
thực nghiệm;
Thường người ta sử dụng hệ số biến thiên dưới dạng phần trăm
(được gọi là độ lệch chuẩn tương đối RSD)
RSD = ×100, (%)
(0.4)

17


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.6. Khoảng tuyến tính

Khoảng tuyến tính (range) là khoảng nồng độ ở đó độ tuyến tính, độ
chính xác và độ chụm được chấp nhận.
Một ví dụ cho các thơng số kỹ thuật của khoảng tuyến tính khi phân
tích một cấu tử trong hỗn hợp trong khoảng nồng độ tuyến tính là hệ
số tương quan R2≥0,095 (đo mức độ tuyến tính), độ thu hồi là 100±2%
(đo độ chính xác) và độ chụm là ±3%.

18


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.6. Khoảng tuyến tính

Hình 0-6. Xác định khoảng tuyến tính khi phân tích Th bằng phương
pháp ICP-MS

19


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.7. LOD & LOQ
Giới hạn phát hiện
(Limit of detection –
LOD) còn gọi là giới
hạn phát hiện dưới
(lower limit of
detection) là số
lượng nhỏ nhất của

chất phân tích vẫn
cịn "khác biệt đáng
kể" với mẫu trắng.

Hình 0.7. Giới hạn phát hiện

20


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.7. LOD & LOQ
Cách xác định giới hạn phát hiện:
+ Sau khi ước lượng giới hạn phát hiện từ các thí nghiệm trước đó,
chuẩn bị 1 mẫu với nồng độ lớn hơn từ 1 đến 5 lần so với giới hạn phát
hiện.
+ Đo tín hiệu với số lần lặp là n (n≥7)
+ Tính độ lệch chuẩn SD cho số lần lặp thí nghiệm là n
+ Đo các tín hiệu với n mẫu trắng tương ứng (khơng chứa chất phân
tích) và xác định giá trị trung bình ymẫu trắng

21


22

Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.7. LOD & LOQ
Cách xác định giới hạn phát hiện:

+ Giới hạn phát hiện, ydl được định nghĩa như sau:
Giới hạn phát hiện: ydl = ymẫu trắng + 3SD

(0.5)

+ Tín hiệu đúng, ymẫu phân tích – ymẫu trắng, tỉ lệ với nồng độ của mẫu
Đường chuẩn hóa: ymẫu phân tích – ymẫu trắng = m × C

(0.6)

+ Giới hạn phát hiện (nồng độ thấp nhất có thể đo được):
LOD =
(0.7)
Trong đó m là độ dốc của đường chuẩn hóa
Giới hạn định lượng (Limit of quantitation – LOQ) là số lượng nhỏ nhất
của chất phân tích có thể đo cho kết quả phân tích được chấp nhận hay
chính là tín hiệu đo gấp 10 lần tín hiệu nhiễu.
LOQ =
(0.8)


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.7. LOD & LOQ
Ví dụ: Tín hiệu từ bảy mẫu lặp với nồng độ khoảng ba lần giới hạn phát
hiện là 5,0; 5,0; 5,2; 4,2; 4,6; 6,0; và 4,9 nA. Mẫu trắng cho kết quả là: 1,4;
2,2; 1,7; 0,9; 0,4; 1,5; và 0,7 nA. Độ dốc của đường hiệu chuẩn với nồng
độ cao hơn là 0,229 nA/μM.
Tìm giới hạn phát hiện tín hiệu và nồng độ tối thiểu có thể phát hiện
được.

Nếu tín hiệu của mẫu là 7,0 nA, hãy xác định nồng độ chất phân tích
trong mẫu.

23


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.7. LOD & LOQ
Giải:
(a) Trước tiên chúng ta sẽ tính giá trị trung bình cho các mẫu trắng và
độ lệch chuẩn cho mẫu phân tích.
Mẫu trắng:
= 1,2 nA
Mẫu phân tích: Độ lệch chuẩn SD = 0,5 nA
ydl = ymẫu trắng + 3SD ↔ ydl = 1,2 nA + 3×0,5 nA = 2,9 nA
Giới hạn phát hiện LOD = = = 7µM
Giới hạn định lượng LOQ = =
= 22µM
(b) Ta có: ymẫu phân tích – ymẫu trắng = m × C
→ C = = 25 µM

24


Phần mở đầu: Đại cương về PP PTCC
0.3. Thẩm định PP
0.3.8. Độ ổn định
Độ ổn định (robustness) là khả năng của một phương pháp phân tích
khơng bị ảnh hưởng bởi những thay đổi nhỏ, cố ý về thông số vận

hành. Ví dụ, phương pháp sắc ký là ổn định nếu nó cho kết quả chấp
nhận được khi thành phần dung môi, pH, nồng độ đệm, nhiệt độ, khối
lượng tiêm mẫu, và bước sóng detector được thay đổi nhỏ. Trong khảo
nghiệm về độ ổn định, hàm lượng dung môi trong pha động có thể biến
thiên ±2%, pH dung dịch rửa giải có thể thay đổi ±0,1, và nhiệt độ của
cột có thể biến thiên ±5 °C.

25