0.1. Az analitikai módszerek felosztása
A klasszikus analitikai módszereket a 19. században kezdték fejleszteni, mely munka a 20. század elején rendkívüli mértékben felgyorsult. Olyan módszerek alakultak ki ebben az időben, melyeket, megfelelő módosítást követően, ma is széles körben alkalmazunk. A nitrogént még ma is a Dumas- vagy a Kjeldahl-eljárással határozzuk meg; az alapelv ugyanaz, a kifejlesztett módszerek azon-ban a gyorsaságot és a megbízhatóságot jelentősen javították. Ezzel a klasszikus analitikai módszerektől máris eljutottunk a műszeres analitikáig, mely ma már uralja az analitikai kémiát, az alapokról, a klasszikus módszerekről azonban nem feledkezhetünk meg.
0.1.1. Klasszikus analitikai módszerek
Kezdetben a legtöbb elemzést a minta komponensei elválasztásával végezték, mely során csapadékképződést, extrakciót vagy desztillációt alkalmaztak. Az el-választott komponenseket ezt követően valamilyen reagenssel kezelték, amely segítségével olyan kémiai reakciót alkalmaztak, mely megváltoztatta a mérni kívánt komponens tulajdonságait, aminek alapján a komponens mennyisége meghatározhatóvá vált. Az analizálandó komponensek kvantitatív elemzéséhez gravimetriás (tömeg szerinti) vagy térfogatos (térfogat szerinti) elemzési módszert alkalmaztak. A gravimetriás méréseknél a meghatározást a vizsgálandó kompo-nens tömegváltozására vagy az adott kompokompo-nenssel képzett csapadék tömegének mérésére vezetjük vissza. A titrimetriás eljárások esetén az analizálandó kompo-nenst oldat fázisban reagáltatjuk a mérőoldatban lévő reagenssel, és a mérőoldat-ból számoljuk ki a koncentrációt. Ezeket a klasszikus analitikai módszereket a mai napig használják számos laboratóriumban, alkalmazásuk azonban egyre inkább csökken; a műszeres analitikai módszerek egyre jobban kiszorítják őket.
0.1.2. Műszeres analitikai módszerek
A huszadik század elején a tudósok kezdték kihasználni a mérendő komponen-sek fizikai tulajdonságaiban rejlő lehetőségeket, amelyekkel műszeres analitikai
38 0. Az analitikai módszerek felosztása és a jellemzésükre alkalmas paraméterek
módszereket dolgoztak ki. Ilyen fizikai tulajdonságok voltak a vezetőképesség, az elektródpotenciál, a fényabszorpció vagy -emisszió, a fluoreszcencia és a tömeg-töltés arány. Hatékony kromatográfiás és elektroforetikus technikákkal kezdték helyettesíteni a desztillációs, az extrakciós és a csapadékképzésen alapuló mód-szereket a meghatározást megelőzően. Ezeket az új módmód-szereket, melyek nagyon hasonló tulajdonságú komponensek elválasztására és meghatározására egyaránt alkalmasak voltak, műszeres analitikai módszereknek nevezték. Az utóbbi idő-ben a számítógép- és az elektronikai ipar nagyarányú fejlődése nagymértékidő-ben hozzájárul a modern műszeres analitikai módszerek jelentős fejlődéséhez és el-terjedéséhez.
0.2. Az analitikai módszerek jellemzésére alkalmas paraméterek
Az analitikai módszerek jellemzői közül a legfontosabbak a szelektivitás, a spe-cifikusság, a zavartűrés, a méréstartomány, a linearitás, az érzékenység, a kimu-tatási határ, a meghatározási határ, a pontosság és a precizitás.
0.2.1. Szelektivitás és specifikusság
Egy analitikai módszer szelektivitása azt jelenti, hogy az analitikai módszer mi-lyen mértékben képes az adott komponens meghatározására a mintában található zavaró komponensek jelenlétében. Akkor szelektív egy módszer, ha a mért jel az analizálandó komponenstől származik, és az egyéb komponensek csak kismérték-ben járulnak hozzá a válaszjelhez. Az alkalmazott minta-előkészítő módszerrel, a zavaró komponensek többségének eltávolításával lehetséges a zavaró hatását csökkenteni és a módszert szelektívebbé tenni. Egy meghatározandó komponens-re vagy a komponensek egy csoportjára tökéletesen szelektív módszert specifi-kusnak nevezzük, mivel azonban a mintamátrix mindig befolyásolja a mérendő komponens válaszjelét, tökéletesen specifikus analitikai módszer nem létezik.
0.2.2. Zavartűrés
A zavartűrés, azaz a módszer eszköz- és környezetállósága, az analitikai mód-szerek egyik legfontosabb tulajdonsága. Az analitikai módszer zavartűrését úgy vizsgáljuk, hogy szándékosan megváltoztatott mérési körülmények között végez-ve az analízist számítjuk a pontosságot és a precizitást, majd meghatározzuk az egyes paraméterek azon alkalmazhatósági tartományait, amelyeknél a pontosság és a precizitás nem tér el szignifikánsan.
0.2. Az analitikai módszerek jellemzésére alkalmas paraméterek 39
0.2.3. Méréstartomány
A méréstartomány a mérendő komponens azon koncentrációtartománya, amely intervallumban az adott komponens kielégítő pontossággal és precizitással ele-mezhető. A módszer méréstartományát, a kalibrációs tartományt úgy kell meg-határoznunk, hogy az alkalmazott kalibrációs pontoknak át kell fogniuk a minták koncentrációját.
0.2.4. Linearitás
A koncentráció és az analitikai jel között az adott tartományban az összefüggés-nek lineárisnak kell lennie, mely koncentrációtartományt a mérőgörbe lineáris tartományának nevezzük. A lineáris méréstartományt standard minták elemzésé-vel határozzuk meg, és a koncentráció-válaszjel adatpárokra a legkisebb négyze-tek módszerével számítjuk a kalibrációs egyenes egyenletét. A kalibrációt abban a koncentrációtartományban tekintjük lineárisnak, ahol az illesztett és mért értékek eltérése nem nagyobb mint 10%.
0.2.5. Érzékenység
Az érzékenység a kalibrációs egyenes meredeksége, azaz az érzékenység az egy-ségnyi koncentrációváltozásra eső válaszjelváltozás. Ha a kalibrációs görbe egye-nes, akkor a mérés érzékenysége a kalibrációs görbe meredeksége. Ha a kalib-rációs görbe nem egyenes, akkor nem egy tartományra, hanem csak egy pontra tudjuk megadni az érzékenységet, ami az ahhoz a ponthoz húzott érintő egyenes meredeksége.
0.2.6. Kimutatási határ
Egy analitikai módszer kimutatási határa az a koncentrációérték, amelynek mé-résekor kapott válaszjel egyértelműen megkülönböztethető a háttér válaszjelétől, azaz a vakminta szórásának háromszorosához tartozó koncentrációérték. Ez a definíció akkor érvényes, ha vakérték-korrekciót alkalmazunk a kalibrációs görbe megszerkesztése előtt. Ha nem használunk vakérték-korrekciót, akkor az elméleti kimutatási határ egy adott komponens azon koncentrációja, amelyhez tartozó válaszjel értéke megegyezik a vakminta válaszjelének és a vakminta válaszjel háromszoros tapasztalati szórásának összegével.
0.2.7. Meghatározási határ
A meghatározási határ az a legkisebb koncentrációérték, amely az adott módszer-rel még elfogadható precizitás és pontosság mellett határozható meg. Ha a
kalib-40 0. Az analitikai módszerek felosztása és a jellemzésükre alkalmas paraméterek
rációs görbe tengelymetszete nem hanyagolható el, akkor egy adott komponens meghatározási határa azon koncentrációérték, amelyhez tartozó válaszjel értéke megegyezik a vakminta válaszjelének és a vakminta-válaszjel tízszeres tapaszta-lati szórásának összegével.
0.2.8. Pontosság
A módszer pontossága, helyessége azt fejezi ki, hogy a mérési eredmény a mé-rendő mennyiség valódi értékéhez milyen közel esik. Meghatározása ismert kon-centrációjú anyaggal történhet, melyet egy megbízható referenciaanyag analízi-sével végezhetünk. Ha megfelelő referenciaanyag nem áll rendelkezésre, akkor a mintához a mérendő komponens ismert mennyiségét adjuk, és meghatározzuk a hozzáadás előtti és utáni koncentrációértékeket, majd számítjuk a koncentráció-különbséget. Ismert koncentrációjú anyag analízise esetén a minta-előkészítés és a mérés pontosságát együtt tudjuk becsülni, a második esetben viszont csupán az analitikai módszer pontosságára tudunk következtetni.
0.2.9. Precizitás, ismételhetőség, reprodukálhatóság
A módszer precizitása az egymás után, rövid időtartamon belül megismételt vizsgálatok eredményei közötti eltérés mértéke, amelyet rendszerint a szórással fejezünk ki. A mérések számának növelésével csökkenthető a tapasztalati szórás értéke. A szórásokat könnyebb összehasonlítani, ha a relatív szórást (a szórást szorozzuk 100-zal és osztjuk az átlaggal) adjuk meg.
A mérési eredmények ismételhetősége a precizitás azon fajtája, amely a mé-rendő mennyiség ugyanazon feltételek között megismételt mérései során kapott eredmények közelsége. A mérési eredmények reprodukálhatósága a precizitás azon fajtája, amely a mérendő mennyiség legalább egy megváltozott feltétel mel-lett megismételt mérései során kapott eredmények közelsége.