Amostragem Em Química Analítica

AMOSTRAGEM

1. Amostras e Métodos Analíticos

A amostragem é uma das operações mais importantes em uma análise química. As análises químicas empregam apenas uma pequena fração da amostra disponível. Conhecer quanto da amostra deve ser coletado e como subdividi-la, posteriormente, para se obter a amostra de laboratório, são vitais no processo analítico. Um procedimento analítico consiste em várias etapas importantes. A escolha de um procedimento analítico depende da quantidade de amostra disponível e, em um aspecto mais amplo, da quantidade de analito presente. Após a seleção do método específico a ser empregado, uma amostra representativa precisa ser coletada. O processo de amostragem envolve a obtenção de uma pequena quantidade de material que represente de maneira exata todo o material que está sendo analisado. A coleta de uma amostra representativa é um processo estatístico. A maioria dos métodos analíticos não é absoluta e necessita que os resultados sejam comparados com aqueles obtidos para materiais padrão, de composição exatamente conhecida. Alguns métodos envolvem a comparação direta com padrões, enquanto outros necessitam de um procedimento de calibração indireto.

1.1. Tipos de amostras e métodos

Os métodos analíticos podem ser classificados de muitas formas diferentes. Às vezes distinguimos um método de identificação de espécies, um método qualitativo, de um que determina a quantidade de um constituinte, uma análise quantitativa. Os métodos quantitativos são classificados tradicionalmente como gravimétricos, volumétricos ou instrumentais. Outra maneira de se distinguir os métodos baseia-se na dimensão da amostra e nos níveis dos constituintes.

1.2. Dimensão da Amostra

A dimensão da amostra é muitas vezes utilizada para classificar o tipo de análise realizada. O termo macroanálise é empregado para as amostras com massa superior a 0,1 g. Uma semimicroanálise é realizada em uma amostra na faixa de 0,01 a 0,1 g, enquanto as amostras para uma microanálise estão na faixa entre 10-4 e 10-2. Para amostras cuja massa é menor que 10-4g algumas vezes o termo ultramicroanálise é empregado.

1.3. Tipos de Constituintes

Os constituintes determinados em um procedimento analítico podem abranger uma enorme faixa de concentração. Em alguns casos, os métodos analíticos são usados para determinar constituintes majoritários. Esses constituintes estão presentes na faixa de peso relativo entre 1% e 100%. Muitos dos procedimentos gravimétricos e alguns volumétricos constituem exemplos de determinações de constituintes majoritários. As espécies existentes na faixa de 0,01% a 1% são geralmente denominadas constituintes minoritários, enquanto aquelas presentes em quantidades entre 100 ppm (0,01%) e 1 ppb são chamadas constituintes traço.

2. Amostragem e Manuseio da Amostra

Uma análise química é frequentemente realizada em apenas uma pequena fração do material, cuja composição seja de interesse. A composição dessa fração precisa refletir tão proximamente quanto possível a composição total do material, se for esperado que os resultados tenham algum valor. O processo pelo qual uma fração representativa é coletada é denominado amostragem. Muitas vezes, a amostragem é a etapa mais difícil de todo o processo analítico e a que limita a exatidão do procedimento. Essa afirmação é particularmente verdadeira quando o material a ser analisado for constituído por um grande volume de um líquido não homogêneo, assim como um lago, ou um sólido não homogêneo, como um minério, um solo ou um pedaço de um tecido animal. A amostragem para uma análise química envolve, necessariamente, a estatística, uma vez que serão tiradas conclusões acerca de uma quantidade muito maior do material a partir de uma análise que envolve uma pequena amostra de laboratório. A partir da observação da amostra, usam-se ferramentas estatísticas, tais como a média e o desvio padrão, para tirar conclusões sobre a população.

3. Obtenção de uma Amostra Representativa

O processo de amostragem precisa assegurar que os itens escolhidos sejam representativos de todo o material ou população. Os itens escolhidos para análise são muitas vezes chamados unidades de amostragem ou incrementos de amostragem. Por exemplo, em uma população de 100 moedas, podemos desejar conhecer a concentração média de chumbo entre elas. A amostra deve ser composta por cinco moedas. Cada moeda é uma unidade de amostragem ou um incremento. No contexto estatístico, a amostra corresponde a várias pequenas partes tiradas de partes diferentes de todo o material. Geralmente os químicos chamam a coleção de unidades de amostragem ou os incrementos de amostragem de amostra bruta.

Para análises realizadas em laboratório, a amostra bruta é normalmente reduzida em tamanho para uma quantidade de material homogêneo, para tornar-se a amostra de laboratório. Em alguns casos, como os de amostragem de pós, líquidos e gases, não se tem itens obviamente discretos. Esses materiais podem não ser homogêneos e serem constituídos em partículas microscópicas de composições diferentes, ou no caso de líquidos, zonas onde as concentrações diferem. Com esses materiais, podemos garantir a representatividade da amostra obtendo os incrementos a partir de diferentes regiões de todo o material.

Estatisticamente, os objetivos do processo de amostragem são:

1. Obter um valor médio que seja uma estimativa sem tendências da média da população. Esse objetivo pode ser atingido apenas se todos os membros da população tiverem uma probabilidade igual de estarem incluídos na amostra.

2. Obter uma variância que seja uma estimativa sem vieses da variância da população, para que os limites de confiança válidos para a média possam ser encontrados e vários testes de hipóteses possam ser aplicados. Esse objetivo pode ser alcançado apenas se toda amostra possível puder ser igualmente coletada.

Ambos os objetivos requerem a obtenção de uma amostra aleatória. O termo aleatório não sugere que as amostras sejam escolhidas de uma maneira casual. Em vez disso, um procedimento randômico é aplicado na obtenção dessa amostra.

3.1 Incertezas na Amostragem

Tanto os erros sistemáticos quanto os erros aleatórios, contidos em dados analíticos, podem ser devido a causas instrumentais, do método e pessoais. A maioria dos erros sistemáticos pode ser eliminada de forma