Tema 2: presa de mostra (2016)

Resumen Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Química - 3º curso
Asignatura Ampliació de química analítica
Año del apunte 2016
Páginas 8
Fecha de subida 02/04/2016
Descargas 8
Subido por

Vista previa del texto

https://unybook.com/perfil/jgarciacardona/apuntes TEMA 2: PRESA DE MOSTRA Presa de mostra: obtenció d'una quantitat parcial de material representativa de la composició química i propietats del conjunt del material.
Materials homogenis: les propietats d’interès es mantenen constants en qualsevol punt de l’objecte.
Materials Heterogenis: les propietats d’interès no es mantenen constants en qualsevol punt de l’objecte.
 Ex: granit: - quars (blanc) - feldespat (rosa) - mica (negre)  Tipus: o amb canvis discrets o amb canvis continus Error de la presa de mostra: 𝑒 = 𝑎𝑠 −𝑎𝐿 𝑎𝐿  aS: massa de l’anàlit en la mostra  aL: massa de l’anàlit en el lot Definicions  Objecte/material/lot; Quantitat de material considerada una població a efectes de la presa de mostra.
 Increments: porció de material obtinguda en una operació individual de mostreig  Mostra composta: material que s'obté de la combinació de diversos increments  Submostra: Porció de la mostra primària o de submostres superiors  Mostra de laboratori: Quantitat de material que arriba al laboratori per a ser analitzada  Mostra analítica: mostra preparada a partir de la mostra de laboratori.
 Mostra primària o bruta: Conjunt d'un o més increments obtinguts directament de la població  Porció analítica: quantitat de material obtingut de la mostra analítica i de magnitud adequada per a la mesura Heterogeneïtat d’un lot  Heterogeneïtat constitucional: descriu les diferències físiques (mida, densitat, forma....) i químiques (composició) entre les partícules d’un lot o fragments*.
https://unybook.com/perfil/jgarciacardona/apuntes o Heterogeneïtat d’una partícula i (hi): ℎ𝑖 = 𝑎𝑖 −𝑎𝐿 𝑎𝐿  ai: concentració d’analit a la partícula  aL: concentració d’analit al lot  Mi: massa de la partícula  Mi: massa mitjana de les partícules 𝑀 · 𝑀̅𝑖 𝑖 o Contribució de la heterogeneïtat constitucional a l’error de presa de mostra: 𝑆 2 (𝐶𝐻) = 1 𝑁𝐹 · ∑ ℎ𝑖 2 o L’heterogeneïtat constitucional es pot disminuir mitjançant la reducció de la mida de partícula en lots i mostres: Trituració i molturació o Riscos d’alteració de la mostra: Eliminació components volàtils, oxidació, contaminació, etc.
o Reducció de la mida de partícula:   Mostres i partícules grans  MARTELLS  POLVERITZADORS / TRITURADORES Mostres i partícules de grandària mitjana   MOLINS Mostres petites   MORTERS Heterogeneïtat distribucional: descriu la distribució espacial entre les partícules d’un lot o fragments*.
o L’heterogeneïtat distribucional depèn de la distribució espacial de les partícules al lot.
o Heterogeneïtat d’un grup n, hn ℎ𝑛 = 𝑎𝑛 −𝑎𝐿 𝑎𝐿 𝑀 · 𝑀̅𝑛  an: concentració de l’analit en el grup  aL: concentració de l’analit al lot  Mn: massa del grup 𝑛 o Contribució de la heterogeneïtat distribucional a l’error de presa de mostra 𝑆 2 (𝐷𝐻) = 1 𝑁𝐺 · ∑ ℎ𝑛 2 https://unybook.com/perfil/jgarciacardona/apuntes o L’heterogeneïtat distribucional es pot disminuir mitjançant la mescla de lots/mostres i la formació de mostres compostes.
o Fer mostres compostes és obligatori per lots que no es poden mesclar, i és recomanable quan la mescla és limitada/imperfecta Efecte de la mida de la mostra: divisió de la mostra La reducció de massa entre el lot i la mostra final d’anàlisi pot ser de varis ordres de magnitud(106–109:1).
 La presa de mostra és un procés que s’ha de fer per etapes.
 La reducció de massa no és només una reducció del pes de mostra : cal assegurar la seva representativitat.
Obtenció de submostres: divisió manual Mètode de la cullera (grab sampling)  El material pot ser prèviament estès en capes, en un moviment amb forma de s.
Posteriorment, es formen successives capes, fins que s’esgoti el material, en direccions a 90o de l’anterior.
 Els increments es prenen aleatòriament per a tot el perfil vertical de la mostra.
 Hi ha mètodes manuals, basats en l’ús directe d’espàtules, culleres i pales, on la mostra es pren i redueix sense assegurar la seva representativitat.
Quarteració  El lot es divideix en quatre parts i es descarten les dues oposades.
 Es barreja i es torna a començar fins a obtenir la divisió desitjada.
Obtenció de submostres: divisió mecànica Divisors per canals: Riffle splitters  La mostra s’introdueix en un àrea rectangular, dividida en canals de separació/descàrrega paral·lels, que porten a dos o més receptacles separats: el pes de mostra en cada receptacle ha de ser igual i proporcional da l’inicial.
 Un major nombre de canals porta a una divisió de la mostra més representativa.
 Els canals han de tenir una amplada major que tres vegades la mida màxima de partícula.
https://unybook.com/perfil/jgarciacardona/apuntes Errors en el Procés Analític Error General d’Estimació (GEE) Error Total Analític (TAE) Error Total de Mostreig (TSE) Tractament de la mostra FSE: Error Fonamental de Mostreig: Heterogeneïtat constitucional del material Etapa de mesura GSE: Error d’Agrupament i Segregació: Heterogeneïtat distribucional del material Procediment de mostreig GEE = TSE + TAE Error Fonamental de Mostreig (FSE) Equació de Gy: 𝑆 2 (𝐶𝐻) = 𝐶𝑑 3 ( 1 1 − ) 𝑀𝑆 𝑀𝐿 Vàlida per materials particulats. Adimensional (variància relativa) C: paràmetre constitucional de la mostra (densitat partícula, forma, etc.) d: mida de la partícula més gran MS: massa de mostra ML: massa del lot (sovint, ML >> MS ) Mida de mostra mínima per un error concret: 𝑀𝑠 = 𝐶𝑑3 2 𝑆(𝐹𝑆𝐸) Mida de partícula necessària per un error concret: 𝑑 3 = 2 𝑆(𝐹𝑆𝐸) 𝑀𝑠 𝐶 Error d’Agrupació i Segregació (GSE) Depèn de la Heterogeneïtat Distribucional (DH), i del procediment de mostreig Es pot minimitzar per mescla i creació de mostres compostes (mixing and composite sampling) Es pot quantificar per diferència entre el TSE i el FSE TSE = FSE + GSE GSE = TSE – FSE https://unybook.com/perfil/jgarciacardona/apuntes Mostra representativa d’un lot Càlcul de l’error total de mostreig (TSE): TSE = FSE + GSE Segons les etapes de la presa de mostra: TSE = PSE + SSE + TeSE...
 Error del mostreig primari  PSE  Error del mostreig secundari  SSE  Error del mostreig terciari  TeSE Es fa experimentalment, mitjançant experiments de replicació.
Quantificació de l’error total de mostreig (TSE) https://unybook.com/perfil/jgarciacardona/apuntes Estimació dels errors amb experiments de replicació: Estratègies generals presa de mostra  Estratègies no probabilístiques: presa de mostra dirigida o Es basen en el criteri personal del responsable de la presa de mostra.
o Sovint pretén potenciar la presa de mostra en punts representatius.
https://unybook.com/perfil/jgarciacardona/apuntes o Cal disposar de molta informació prèvia.
o No permet estimar l'error de presa de mostra.
o EX: Estudi de l’efecte de la pluja àcida en la part superficial d’un sòl, Contaminació de rius, Pesticides en fruites  Presa de mostra probabilística: tots els components de lot tenen mateixa probabilitat de ser agafats.
o Presa de mostra aleatòra simple: selecció de les mostres mitjançant generació de números aleatoris.
o Presa de mostra sistemàtica: cintes transportadores amb lots discrets i amb lots continus.
 Utilització de plantilles definides per a la presa de mostra sistemàtica tant en l’espai com el temps; ex: patrons W i X.
o Presa de mostra estratificada:  Es divideix el lot en grups homogenis (estrats)  Dins de cada estrat el mostreig pot ser aleatòri o sistemàtic.
 El mostreig es fa a cada estrat en la proporció adequada.
Eines i procediments per al mostreig:  Materials sòlids: o Matèria particulada en moviment o Matèria estàtica: broques i perforadors.
o Presa mostra sols: cores o Presa mostra sediments: dragues  Mostres líquides: o Mostreig sistema obert en moviment: rius, canals, efluents industrials.
 Ampolles niskin.
o Mostreig sistema tancat en moviment: canonades https://unybook.com/perfil/jgarciacardona/apuntes o Mostreig líquids estatic en sistemes oberts: llacs i embassaments o Mostreig emmagatzemats en contenidors: tancs, dipòsits, bidons, bombones.
 Mostres gasoses: o Mostreig gasos o Mostreig aerosols atmosfèrics o Mostreig passiu o per difusió o Mostreig gasos en moviment.
...