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Analytical Chemistry

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Curvas de calibración

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Curvas de calibración se usan para entender la respuesta instrumental a un analito y para predecir la concentración de analito en una muestra.

Una curva de calibración se crea con la primera preparación de un conjunto de soluciones estándar con concentraciones conocidas del analito. La respuesta del instrumento es medida para cada uno y conspiró contra la concentración de la solución estándar. La parte lineal de este terreno puede utilizarse entonces para predecir la concentración de una muestra de analito, al correlacionar su respuesta a la concentración.

Este video presenta las curvas de calibración y su uso, demostrando la preparación de un conjunto de normas, seguida por el análisis de una muestra con concentración desconocida.

Un conjunto de soluciones estándar se utiliza para preparar la curva de calibración. Estas soluciones consisten en una gama de concentraciones que abarcan la concentración aproximada del analito.

Soluciones estándar son preparadas a menudo con una dilución seriada. Una dilución seriada se realiza con la primera preparación de una solución del analito. La solución entonces se diluye en una cantidad conocida, a menudo una orden de la magnitud. La nueva solución es luego diluida en la misma manera y así sucesivamente. Esto resulta en un conjunto de soluciones con concentraciones que se extienden sobre varios órdenes de magnitud.

La curva de calibración es una parcela de señal instrumental vs concentración. La trama de las normas debe ser lineal y se puede caber con la ecuación y = mx + b. Las porciones no-lineal de la trama deben ser descartadas, como son estos rangos de concentración en el límite de linealidad.

La ecuación de la línea de mejor ajuste puede entonces utilizarse para determinar la concentración de la muestra, usando la señal del instrumento se correlacionan con la concentración. Se deberán diluir las muestras con las medidas que se encuentran fuera del rango lineal de la trama, con el fin de estar en el rango lineal.

El límite de detección del instrumento o la medición más baja que puede ser determinada estadísticamente sobre el ruido, se puede calcular de la curva de calibración también. Una muestra en blanco se mide varias veces. El límite de detección se define generalmente como la señal promedio en blanco más 3 veces su desviación estándar.

Por último, también se puede calcular el límite de cuantificación. El límite de cuantificación es la mínima cantidad de analito que puede ser cuantificada con exactitud. Esto se calcula como 10 desviaciones estándar por encima de la señal en blanco.

Ahora que has aprendido los conceptos básicos de una curva de calibración, vamos a ver cómo preparar y utilizar uno en el laboratorio.

En primer lugar, preparar una solución stock concentrada de la norma. Con precisión pesan el estándar y transferir a un matraz aforado. Agregue una pequeña cantidad de disolvente y mezclar para que se disuelva la muestra. Luego, llene la línea con el solvente. Es importante utilizar el mismo solvente como la muestra.

Para preparar los estándares, pipetear la cantidad requerida en el matraz aforado. Luego llene el matraz a la línea con solvente y mezclar.

Seguir haciendo las normas por uso de la solución y diluir. Para una curva de calibración buena, se necesitan al menos 5 concentraciones.

Ejecutar las muestras con el instrumento analítico, ahora, en este caso un espectrofotómetro UV-Vis, con el fin de determinar la respuesta instrumental necesario para la curva de calibración.

Tomar la medida del primer estándar. Ejecutar las normas en orden aleatorio, en caso de que hay algún error sistemático. Medir cada estándar 3-5 veces para obtener una estimación del ruido.

Medir el resto de las normas, repetir las mediciones para cada uno. Registrar todos los datos.

Por último, ejecutar el ejemplo. Utilice las mismas condiciones de medición y matriz de la muestra ya que se utilizaron para las normas. Asegúrese de que la muestra está dentro del rango de las normas y el límite del instrumento.

Para construir la curva de calibración, use un programa de computadora para representar los datos como señal vs concentración. Utilizar la desviación estándar de las mediciones repetidas para cada punto de datos para hacer barras de error.

Saque porciones de la curva que son no lineales, y luego realizan una regresión lineal y determinan la línea de mejor ajuste. La salida debería ser una ecuación en la forma y = m x + b. Un R2-valor cerca de 1 indica un buen ajuste.

Esta es la curva de calibración para colorante azul #1, medidos en 631 nm. La respuesta es lineal entre 0 y 15 mM.

Calcular la concentración de la muestra utilizando la ecuación de la línea de mejor ajuste. La absorbancia de la muestra fue 0.141 y correspondió a una concentración de 6,02 mM.

Ahora que has visto cómo se puede utilizar una curva de calibración con un espectrofotómetro UV-Vis, echemos un vistazo a algunas otras aplicaciones útiles.

Curvas de calibración se utilizan a menudo con aplicaciones de la electroquímica, como la señal del electrodo debe ser calibrada a la concentración de iones en la solución. En este ejemplo, los datos fueron recogidos por un electrodo selectivo de iones de fluoruro.

Los datos de concentración se deben trazar en la escala de registro para obtener una línea. Esta curva de calibración puede utilizarse para medir la concentración de fluoruro en una solución, como pasta de dientes o agua potable.

Cromatografía líquida de alto rendimiento, o HPLC, es una separación y una técnica de análisis que se usa mucho en química analítica. HPLC separa los componentes de una mezcla basada en el tiempo requerido para que las moléculas viajar la longitud de la columna de cromatografía. Este tiempo varía en función de una gama de propiedades químicas de las moléculas.

La elución de las moléculas se mide mediante un detector, resultando en un cromatograma. El área de pico puede ser correlacionado a concentración mediante una curva de calibración simple de una gama de soluciones estándar, como en este ejemplo de los ingredientes de la popular soda.

En algunos casos, donde la matriz solución interfiere con la medición del soluto, una curva de calibración clásica puede ser imprecisa. En esos casos, se prepara una curva de calibración modificado. Para esto, una gama de volúmenes de solución estándar se añade a la muestra. Se crea la señal a la trama de concentración, donde el intercepto de x es igual a la concentración de la solución de la muestra original. Para obtener más detalles sobre esta técnica, por favor ver la enseñanza de las Ciencias JoVE video, "el método de adición estándar".

Sólo ha visto la introducción de Zeus a la curva de calibración. Ahora debería entender donde se utiliza la curva de calibración, cómo crearla y cómo se utiliza para calcular las concentraciones de las muestras.

¡Como siempre, gracias por ver!

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