עקומות כיול

ניתן להשתמש בעקומות כיול כדי לחזות את הריכוז של מדגם לא ידוע. כדי להיות מדויק לחלוטין, הדגימות הסטנדרטיות צריכות להיות מופעלות באותה מטריצה כמו המדגם הלא ידוע. מטריצת מדגם היא מרכיבי המדגם מלבד ניתוח העניין, כולל הממס וכל המלחים, החלבונים, יונים מתכתיים וכו 'שעשויים להיות נוכחים במדגם. בפועל, הפעלת דגימות כיול באותה מטריצה כמו הלא נודע היא לפעמים קשה, כמו מדגם לא ידוע עשוי להיות מדגם ביולוגי או סביבתי מורכב. לכן, עקומות כיול רבות נעשות במטריצה מדגם הקרובה לדגימה האמיתית, כגון נוזל עמוד השדרה המוחי המלאכותי או שתן מלאכותי, אך עשויים שלא להיות מדויקים. טווח הריכוזים של עקומת הכיול צריך סוגריים מרובעים כי במדגם לא ידוע צפוי. באופן אידיאלי כמה ריכוזים מעל ומתחת לדגימת הריכוז הצפוי נמדדים.

עקומות כיול רבות הן ליניאריות ויכולות להתאים למשוואה הבסיסית y=mx+b, כאשר m הוא השיפוע ו- b הוא יירוט ה- y. עם זאת, לא כל העקומות הן ליניאריות ולפעמים כדי לקבל קו, קבוצה אחת או שתיהן של צירים תהיה בקנה מידה לוגריתמי. רגרסיה ליניארית מבוצעת בדרך כלל באמצעות תוכנת מחשב והשיטה הנפוצה ביותר היא להשתמש בהתאמה בריבועים לפחות. עם ניתוח רגרסיה ליניארית, ניתן ערך R^2, הנקרא מקדם הנחישות. עבור רגרסיה יחידה פשוטה, R² הוא הריבוע של מקדם המתאם (r) ומספק מידע אודות המרחק של ערכי ה- y מהקו החזוי. לקו מושלם יהיה ערך R² של 1, ורוב ערכי R² עבור עקומות כיול הם מעל 0.95. כאשר עקומת הכיול היא ליניארית, השיפוע הוא מדד של רגישות: עד כמה האות משתנה לשינוי בריכוז. קו תלול יותר עם שיפוע גדול יותר מציין מדידה רגישה יותר. עקומת כיול יכולה גם לסייע בהגדרת הטווח הליניארי, טווח הריכוזים שהמכשיר מעניק תגובה ליניארית. מחוץ לטווח זה, התגובה עשויה להתחדד עקב שיקולים אינסטרומנטליים, ולא ניתן להשתמש במשוואה מהכיול. זה ידוע כגבול הליניאריות.

מגבלת הזיהוי היא הכמות הנמוכה ביותר שניתן לקבוע סטטיסטית מהרעש. בדרך כלל זה מוגדר כאות כי הוא 3 פעמים את הרעש. ניתן לחשב את מגבלת הזיהוי מהשיפוע של עקומת הכיול והיא מוגדרת בדרך כלל כ- LOD = 3 * S.D./m, כאשר S.D. היא סטיית התקן של הרעש. הרעש נמדד על ידי לקיחת סטיית התקן של מדידות מרובות. לחלופין, במעקב אחד, ניתן להעריך רעש כסטיית התקן של קו הבסיס. מגבלת הכמות היא הכמות שניתן להבדיל בין דגימות ומוגדרת בדרך כלל כ-10 פעמים מהרעש.

1. קביעת התקנים: דילול סדרתי

1. הפוך פתרון מלאי מרוכז של התקן. בדרך כלל, המתחם נשקל במדויק ולאחר מכן מועבר כמותית לתוך בקבוק נפחי. מוסיפים קצת ממס, מערבבים כך המדגם מתמוסס, ולאחר מכן למלא לקו עם הממס הנכון.
2. בצע דילול טורי. קח עוד בקבוק נפחי ו pipette את כמות התקן הדרושה לדילול, ולאחר מכן למלא לקו עם ממס ומערבבים. דילול של פי עשרה נעשה בדרך כלל, כך עבור בקבוקון נפחי 10 מ"ל, להוסיף 1 מ"ל של הדילול הקודם.
3. המשך לפי הצורך עבור דילול נוסף, pipetting מן הפתרון הקודם כדי לדלל אותו כדי להפוך את המדגם הבא. עבור עקומת כיול טובה, יש צורך בלפחות 5 ריכוזים.

2. הפעל את הדגימות עבור עקומת הכיול והלא ידוע

1. הפעל את הדגימות עם ספקטרופוטומטר UV-Vis כדי לקבוע את התגובה האינסטרומנטלית הדרושה לעקומת הכיול.
2. קח את הקריאה עם המדגם הראשון. מומלץ להפעיל את הדגימות בסדר אקראי(כלומר לא מהגבוה ביותר לנמוך ביותר או מנמוך לגבוה ביותר) במקרה שיש שגיאות שיטתיות. על מנת לקבל הערכה של רעש, חזור על הקריאה על כל מדגם נתון 3-5x.
3. הפעל את הדגימות הסטנדרטיות הנוספות, חוזר על המדידות עבור כל מדגם כדי לקבל הערכה של רעש. הקלט את הנתונים כדי ליצור התוויה מאוחר יותר.
4. הפעל את הדגימות הלא ידועות. השתמש בתנאים דומים ככל האפשר להפעלת התקנים. לכן, מטריצת המדגם או המאגר צריך להיות זהה, ה- pH צריך להיות זהה, והריכוז צריך להיות בטווח של תקנים לרוץ.

3. ביצוע עקומת הכיול

1. הקלט את הנתונים בגיליון אלקטרוני והשתמש בתוכנית מחשב כדי להתוות את הנתונים לעומת הריכוז. אם נלקחו לפחות מדידות משולשות עבור כל נקודה, ניתן התוויית קווי שגיאה של סטיית התקן של מדידות אלה כדי להעריך את השגיאה של כל נקודה. עבור עקומות מסוימות, ייתכן שיהיה צורך להתוות את הנתונים עם ציר כיומן רישום כדי לקבל קו. המשוואה השולטת בעקומת הכיול ידועה בדרך כלל מראש, כך שנעשה שימוש ביומן רישום כאשר יש יומן רישום במשוואה.
2. בדוק את עקומת הכיול. זה נראה ליניארי? האם יש לו חלק שנראה לא ליניארי(כלומר הגיע לגבול התגובה האינסטרומנטלית)? כדי לבדוק, התאם את כל הנתונים לרגרסיה ליניארית באמצעות התוכנה. אם מקדם הקביעה (R²) אינו גבוה, הסר חלק מהנקודות בתחילת העקומה או בסיום שאינן מתאימות לקו ומבצע שוב את הרגרסיה הליניארית. זה לא מקובל להסיר נקודות באמצע רק בגלל שיש להם שורת שגיאה גדולה. מניתוח זה, החלט איזה חלק של העקומה הוא ליניארי.
3. הפלט של הליניארי צריך להיות משוואה של התבנית y = mx+b, כאשר m הוא השיפוע ו- b הוא יירוט y. היחידות עבור השיפוע הן יחידת/ריכוז ציר ה-y, בדוגמה זו (איור 1) ספיגה/מיקרומטר. היחידות ליירוט y הן יחידות ציר y. מקדם נחישות (R²) מתקבל. גבוה יותר R² טוב יותר את ההתאמה; התאמה מושלמת נותנת R² של 1. ייתכן שהתוכנית תוכל גם לתת הערכה של השגיאה בשיפוע וביירוט.

4. תוצאות: עקומת כיול של ספיגה של צבע כחול #1

1. עקומת הכיול לספיגה של #1 צבע כחול (ב- 631 ננומטר) מוצגת להלן (איור 1). התגובה היא ליניארית מ 0 עד 10 מיקרומטר. מעל ריכוז זה האות מתחיל להתיישר כי התגובה היא מחוץ לטווח הליניארי של ספקטרופוטומטר UV-Vis.
2. חשב את LOD. מהשיפוע של עקומת הכיול, LOD הוא 3 * S.D. (רעש)/מ '. עבור עקומת כיול זו, הרעש הושג על ידי לקיחת סטיית תקן של מדידות חוזרות ונשנות והיה 0.021. LOD יהיה 3 * 0.021/.109 = 0.58 מיקרומטר.
3. חשב את LOQ. LOQ הוא 10 * S.D.(רעש)/ מ '. עבור עקומת כיול זו, LOQ הוא 10* 0.021/.109 =1.93 מיקרומטר.
4. חשב את הריכוז של הלא נודע. השתמש במשוואת הקו כדי לחשב את הריכוז של המדגם הלא ידוע. עקומת הכיול תקפה רק אם הלא נודע נופל לטווח הליניארי של הדגימות הסטנדרטיות. אם הקריאות גבוהות מדי, ייתכן שיהיה צורך בדילול. בדוגמה זו, משקה הספורט הלא ידוע היה מדולל 1:1. הספיגה הייתה 0.243 וזה התאים לריכוז של 2.02 מיקרומטר. לכן הריכוז הסופי של צבע כחול #1 במשקה הספורט היה 4.04 מיקרומטר.

איור 1. עקומות כיול לספיגת UV-Vis של צבע כחול. משמאל: הספיגה נמדדה בריכוזים שונים של צבע כחול #1. התגובות ברמה את לאחר 10 μM, כאשר הספיגה היא מעל 1. קווי השגיאה הם ממדידות חוזרות ונשנות של אותה דגימה והם סטיות תקן. מימין: החלק הליניארי של עקומת הכיול מתאים לקו, y=0.109*x + 0.0286. הנתונים הלא ידועים מוצגים בשחור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

עקומות כיול משמשות בתחומים רבים של כימיה אנליטית, ביוכימיה וכימיה פרמצבטית. זה נפוץ להשתמש בהם עם ספקטרוסקופיה, כרומטוגרפיה, ומדידות אלקטרוכימיה. עקומת כיול יכולה לשמש להבנת הריכוז של מזהם סביבתי בדגימת קרקע. זה יכול לשמש לקבוע את הריכוז של נוירוטרנסמיטר במדגם של נוזל המוח, ויטמין בדגימות תרופות, או קפאין במזון. לפיכך, עקומות כיול שימושיות ביישומי מדעי הסביבה, הביולוגית, התרופות והמזון. החלק החשוב ביותר ביצירת עקומת כיול הוא ליצור דגימות סטנדרטיות מדויקות הנמצאות במטריצה הקרובה לתערובת המדגם.

דוגמה לעקומת כיול אלקטרוכימיה מוצגת להלן (איור 2). הנתונים נאספו עם אלקטרודה סלקטיבית יוני לפלואוריד. נתונים אלקטרוכימיים לעקוב אחר משוואת Nernst E = E⁰ + 2.03 * R * T / (nF) * יומן C. לכן, יש להתוות את נתוני הריכוז (ציר x) בסולם יומן רישום כדי להשיג קו. עקומת כיול זו יכולה לשמש למדידת הריכוז של פלואוריד במשחת שיניים או במי שתייה.

איור 2. עקומת כיול לאלקטרודה סלקטיבית ינית. התגובה של אלקטרודה סלקטיבית פלואוריד (ב- mV) לריכוזים שונים של פלואוריד הוא שרטט. המשוואה הצפויה עבור תגובת האלקטרודה היא y (ב- mV)=-59.2* log x+b ב- 25 °C (70 °F). המשוואה בפועל היא y=-57.4*log x +56.38. הערך R² הוא 0.998. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.