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METROLOGIA EM CROMATOGRAFIA
ESCOLA AVANÇADA EM METROLOGIA QUÍMICA
INMETRO, Xerém, RJ
Prof. Francisco Radler de Aquino Neto
LADETEC-IQ/UFRJ
18 / 11 / 2003
METROLOGIA TRADICIONALMENTE TEM SIDORELACIONADA À FÍSICA
MEDIDAS FÍSICAS FUNDAMENTAIS SÃO BASEADASEM TEORIAS CONSOLIDADAS E CONHECIMENTO
DETALHADO DOS SISTEMAS DE REFERÊNCIA
A QUÍMICA TEM LUTADO PARA TRANSFORMAR-SENUMA CIÊNCIA EXATA, MAS FALTA MUITO
ISSO INIBE A DEFINIÇÃO DE UM ENQUADRAMENTOMETROLÓGICO PARA A QUÍMICA APLICADA
FÍSICA• CAMPOS & INTERAÇÕES COM MATERIAIS• PROPRIEDADES, ESTRUTURA & LEIS FUNDAMENTAIS
DE SISTEMAS MATERIAIS & CAMPOS
QUÍMICA• ESTRUTURA & # DE MOLÉCULAS*, COMPOSIÇÃO DE
MATERIAIS & PROPRIEDADES MACROSCÓPICAS• TRANSFORMAÇÃO DE MOLÉCULAS*
NATUREZA• ENTIDADES IMATERIAIS• MATERIAIS CONSTITUÍDOS POR MOLÉCULAS*
* “Espécies químicas”
METROLOGIA TRADICIONAL
• “METROLOGIA em FÍSICA ”
CC Eletricidade (CCEM) (CCE, 1997) 1927CC Fotometria (CCP) (CCPR, 1971) 1933 30’sCC Termometria (CCT) 1937CC Comprimento (CCDM) (CCL,1997) 1952CC Segundo (CCDS) (CCTF,1997) 1956 50’sCC Radiação ionizante (CCEMIR;CCRI, 1997) 1958
4 seções, em 1975 trêsCC Unidades (CCU) (CSU,1954) 1964CC Massa e quantidades correlatas (CCM) 1980CC Quantidade da matéria (CCQM) 1993 90’sCC Ac., Ultras. & Vib. (CCAUV) 1998
70’s
METROLOGIA em QUÍMICA: ANOS INICIAIS
• “METROLOGIA QUÍMICA”: 1OS PASSOS, FÍSICA “METROLOGIA FÍSICA”
MEDIDAS DIRETAS INDIVIDUAISCC Radiação ionizante (CCEMIR) (CCRI, 1997) 1958
4 seções, em 1975 trêsCC Quantidade da matéria (CCQM) 1993
ESPÉCIES INDIVIDUAISPOUCAS ESPÉCIES EM “BACKGROUND” SIMPLES (MATRIZ)MAIORIA CQ / AVALIAÇÃO DE PUREZACOMPOSIÇÃO GLOBAL DE MATERIAIS
1A COMPARAÇÃO GLOBAL (ANÁLISE DE 6 GASES) 2000
METROLOGIA em QUÍMICA: ATIVIDADES CENTRAIS• “METROLOGIA QUÍMICA” DESENVOLVE-SE
LENTAMENTE PARA ESPÉCIES SIMPLES EMENSURANDOS INORGÂNICOS
REALIZAÇÃO DO MOL DIFÍCIL E AFASTADA DA REALIDADE
MOLÉCULAS DE SUBSTÂNCIAS DIFERENTES NÃO SÃO“CORPÚSCULOS” SÃO ENTIDADES ÚNICAS!
MEDIDAS AO NÍVEL MOLECULAR: ESTÍMULO PERTURBA OSMENSURANDOS E SUAS RELAÇÕES COM AS MATRIZES
SISTEMAS (FERRAMENTAS DE MEDIÇÃO, MENSURANDOS &MATRIZES) EM MUITOS CASOS NÃO SÃO PERMANENTESPODEM SE ALTERAR NO TEMPO E ESPAÇO NA ESCALA
MOLECULAR
METROLOGIA em QUÍMICA: ATIVIDADES CENTRAIS
• “METROLOGIA QUÍMICA” BUSCA NOVOS PARADIGMAS
RASTREABILIDADE DO MOL PARA SI 1996
MÉTODOS PRIMÁRIOS DE MEDIDA 1996 MAIORIA PARA MEDIDA DE ESPÉCIES INDIVIDUAIS
COMPARAÇÕES CHAVE
MRC (“CRM”)
METROLOGIA em QUÍMICAATIVIDADES CENTRAIS CORRENTES
•MÉTODOS PRIMÁRIOS DE MEDIDAMAIORIA PARA MEDIÇÃO DE ESPÉCIES INDIVUDUAIS
GRAVIMETRIATITULAÇÃOCOULOMETRIACALORIMETRIApHANÁLISE POR ATIVAÇÃO NEUTRÔNICA
ESPECTROMETRIA DE MASSASPOR DILUIÇÃO ISOTÓPICA
MAIORIA DEPENDE DECOMPARAÇÕES CHAVEMRC (“CRM”),
PARA SEREM ÚTEIS NO MUNDO REAL
METROLOGIA em QUÍMICAATIVIDADES CENTRAIS CORRENTES
•CCQM COMPARAÇÕES CHAVE (ANO DE 2000)PARA AVALIAR A CAPACITAÇÃO ANALÍTICA & QUANDO
POSSÍVEL ESTABELECER VALORES CONCENSUAISMAIORIA DE MEDIÇÕES INDIVIDUAIS
SAÚDE 10ALIMENTOS 16MEIO AMBIENTE 21MATERIAIS AVANÇADOS 05COMMODITIES 12FORENSE 04FÁRMACOS - -BIOTECNOLOGIA 02ANÁLISE EM GERAL 09
TOTAL 79 (40)
METROLOGIA em QUÍMICAATIVIDADES CENTRAIS CORRENTES
•MATERIAIS DE REFERÊNCIA (RM)MAIS DE 20,000 MR EM BANCOS DE DADOS DE
PROVEDORES
MAIORIA NÃO É MRC
MUITOS NÃO RASTREÁVEIS A PADRÕES OU MÉTODOS 1os
VÁRIOS CONSTITUÍDOS DE MENSURANDOS EM MATRIZESESPECÍFICAS (DE REFERÊNCIA?!)
1% DAS NECESSIDADES ATUAIS ?
NECESSIDADES FUTURAS? INSONDÁVEL
METROLOGIA em QUÍMICANOVOS CONCEITOS?
• COMPLEXIDADE DOS SISTEMAS QUÍMICOSCC Quantidade da matéria (CCQM,1993) 1999
• IDENTIDADE DA METROLOGIA em QUÍMICABIPM INICIA PESQUISA EM MemQ 2000
• SUBDIVISÃO DA METROLOGIA EM QUÍMICACCQM – GRUPOS DE TRABALHO
COMPARAÇÕES CHAVEANÁLISE ORGÂNICAANÁLISE INORGÂNICAANÁLISE DE GASESpH
MRC• “PREOCUPAÇÃO COM ANÁLISES COMPLEXAS”
METROLOGIA em QUÍMICACGPM RESOLUTION 10
21st CGPM, 1999, Resolução # 10 sobre MemQ
Acordos comerciais (OMC)
Eliminar barreiras técnicas associadas às medições(ciência de alimentos, fármacos, materias “high-tech”)
Decisões sobre Meio Ambiente e Saúde Pública baseadas emmedidas químcas com reconhecimento GLOBAL
Desenvolvimento de rastreabilidade para medidas químicasainda deixa muito a desejar no mundo todo
METROLOGIA em QUÍMICAUM NOVO PARADIGMA?
• “METROLOGIA QUÍMICA INOVADORA”
MEDIÇÕES DE SISTEMAS CADA VEZ MAIS COMPLEXOS
MAIS DE 25,000,000 MOLÉCULAS REGISTRADAS, NÃOCONSIDERANDO AS ESPÉCIES QUÍMICAS
MAIORIA DAS MEDIÇÕES LIDA COM VÁRIOSMENSURANDOS IMERSOS EM MATRIZES COMPLEXAS
ANALISTAS PERSEGUIDOS PELO EFEITO DE MATRIZ
MATRIZES REAIS SÃO INDIVIDUALMENTE ÚNICAS
METROLOGIA em QUÍMICANOVO MILÊNIO
• “METROLOGIA QUÍMICA” CHAMADO DO DEVER
ANÁLISE DE MISTURAS COMPLEXAS
PREPONDERÂNCIA DE ESPÉCIES ORGÂNICAS
AMOSTRAS COMPLEXASMISTURAS DE MENSURANDOSMATRIZES LARGAMENTE DIVERSASMATRIZES INDIVIDUAIS MUTANTESFERRAMENTAS DE MEDIÇÃO MUTANTES
METROLOGIA em QUÍMICAESCOLA AVANÇADA
• ESCOLA → ENSINO → DOGMÁTICO →
→ RÍGIDO → PERMANENTE → IMUTÁVEL
simples na essência / cristalino / 100% transparente /
claro , brilhante & belo
• CURSO AVANÇADO → Público apto a
tolerâcia / flexibilidade / adaptação /
pronto a mudar de conceitos rígidos para a realidade
METROLOGIA em CROMATOGRAFIAESCOLA AVANÇADA
• QUÍMICA não é uma ciência exataMAS é a mais relevante para a sociedade moderna
• CROMATOGRAFIA PERMITIU A REVOLUÇÃO DA QUÍMICA NASEGUNDA METADE DO SÉCULO XX
• CROMATOGRAFIA, técnicas afins e a espectrometria demassas serão, no século XXI, o diferencial entre naçõesdesenvolvidas e sub-desenvolvidas
• METROLOGIA EM CROMATOGRAFIA representa tal desafiocientífico que contribuirá para aumentar o fosso entra asnações
METROLOGIA em CROMATOGRAFIAESCOLA ATRASADA (?!)
• CROMATOGRAFIAS intrinsecamente variáveis
• Correções com materiais de referência (MRC?)
• Dia a dia desvio padrão
• Rastreabilidade metrológica & incerteza: o grande desafio
METROLOGIA em CROMATOGRAFIAEXEMPLO DO DESAFIO
Possíveis fontes de incerteza envolvidas no processocromatográfico
AmostraCondições de armazenamentoAlíquotas
Preparação da amostraAdição do padrão internoDiluiçãoPerda na extração:- extração por fase sólida- extração líquido-líquido- tempo de incubação- temperatura de incubação- evaporação- secagem- reconstituição
DerivatizaçãoEtapas de transferênciaContaminação cruzada
Possíveis fontes de incerteza envolvidas no processo
cromatográfico
InstrumentoCalibração do instrumentoRepetitividade do instrumento:- volume injetado- controle da temperatura- Fluxo- especificações da coluna
Análise de dadosCromatograma:- forma do pico- tempo de retençãoParâmetros para integraçãoMédia dos dados
Preparação do padrãoIncerteza do material padrão- peso do material de referência- incerteza da balança analíticaPreparação da solução padrão- material volumétrico utilizado- solvente utilizado (evaporação)
Esquema do processo de estimativa da incerteza
Esquema do processo de estimativa da incerteza
Calcular a incerteza padronizada
Analisar criticamente e, se necessário reavaliar os principais componentes
Calcular a incertezaFIM
Etapa 4
Curva de calibração de cafeína
Curva de calibração de cafeína
y = 3910,8x + 1957,1R2 = 0,9987
0
100000
200000
300000
400000
500000
0 20 40 60 80 100
conc.(ug/mL)
área
Análise de cafeína por CLAE
Análise do teor de cafeína no chá mate
Co-injeção de cafeína
Estimando a incerteza
METROLOGIA em QUÍMICANECESSIDADES PRESENTES E FUTURAS
•EXEMPLOS DE MISTURAS COMPLEXAS
CAMPO DE APLICAÇÃO MOLÉCULAS TÉCNICA*BIOMOLÉCULAS METABÓLITOS CG-EMMEIO AMBIENTE PCB’s, DIOXINAS CG-EMARONCOLOGIA QUIMIOT./TMO-LMC CG-EMCIÊNCIA ALIMENTOS NITROFURANOS/CARNE CLAE-EM-EMDOPING/ABUSO ANABOLIZANTES CG-ITD/EM^nG-,P-, METABOLÔMICA DNA, PROTEÍNAS, … MALDI-TOF/EMDISTIN. MOLECULAR GOM,EXOG/ENDOG, … CG/C/EMRIEM GERAL COMBUST., Q. CLÍNICA, … CGxCG-TOF/EM
* Cromatografia(s?) & técnicas relacionadas + técnicas de Espectrometria de Massas
GLICOSÍDEOS DO CAJÚ
BIOMOLÉCULAS
ALFA & BETA-AMIRINASBIOMOLÉCULAS
O
O
����
������
����
����
������
����������
n
n = 5-27
O
O
������
��������
����
����
������
��������
n
n = 9-27
Alcanoato de β-amirina Alcanoato de α-amirina
Tempo de Retenção (min)
ON
NO2N O
O
ON
NO2N O
O
N O
ON
NO2N
H
NH2
O
ON
NO2N NH
O
O
H2NN O
O
H2NN O
O
N O
H2NN
H
NH2
O
H2NN NH
O
O
Furazolidona
Furaltadona
Nitrofurazona
Nitrofurantoína
AOZ:-amIno-2-oxazolidinona
AMOZ:3-amino-5-morfolinometil-2
-oxazolidinona
SC: Semicarbazida
AH: 1-Aminoidantoína
NITROFURANS IN POULTRY
FOOD CHEMISTRY
TÉNCNICAS DE ALTA (CG-EMAR) X BAIXA SENSIBILIDADE (CG-EM)DETECÇÃO DE EPIMETENDIOL
01020304050607080
# O
F P
OS
ITIV
1994 1995 1996 1997YEAR
CG-EMCG-EMAR
CONTROLE DE DOPAGEM NO ESPORTE
COMPARAÇÃO DE PRÉ-TRATAMENTOS
FLUIDO BIOLÓGICO (ELL)
10400
2000
200600
FLUIDO BIOLÓGICO (EFS & ELL)
FLUIDO BIOLÓGICO (CIE)
M/Z 545, ESTANOZOLOL
CONTROLE DE DOPAGEM NO ESPORTE
QUALQUER (?) MISTURA COMPLEXA
CG x CG COMPREENSIVA
QUALQUER (?) MISTURA COMPLEXA
3D - CG x CG COMPREENSIVA
QUALQUER (?) MISTURA COMPLEXA
2D - CG x CG COMPREENSIVA – TOFEM
CONSIDERAÇÕES. I
•METROLOGIA EM CROMATOGRAFIA EXIGECONCEITOS ESPECÍFICOS EEMBASAMENTO TEÓRICO “SUI GENERIS”
•DESENVOLVIMENTO EM C & T EXIGEINCORPORAÇÃO DE METROLOGIA EMCROMATOGRAFIA PARA ADEQUAÇÃO DACOLETA E DO PROCESSAMENTO DEDADOS
• METROLOGIA EM CROMATOGRAFIA ÉINOVAÇÃO EXIGINDO NOVA ABORDAGEMMETROLÓGICA PARA SISTEMASCOMPLEXOS
CONSIDERAÇÕES. II
•METROGIA QUÍMICA APLICADA EXIGECONCEITOS ESPECÍFICOS EEMBASAMENTO TEÓRICO “SUI GENERIS”
•DESENVOLVIMENTO C & T EXIGEINCORPORAÇÃO DE METROLOGIAQUÍMICA PARA ADEQUAÇÃO DA COLETAE DO PROCESSAMENTO DE DADOS
• METROLOGIA QUÍMICA DEVE INOVARCOM BASE NO CONHECIMENTO QUÍMICOPRESENTE E NÃO APENAS SEGUINDO ATRADIÇÃO EM METROLOGIA
CONCLUSÕES
• MemQ NO BRASIL PODE INOVAR POIS O INMETROERA INTRINSECAMENTE METROLOGIA FÍSICA
• RECONHECIMENTO ≅ MemF & MemQ APONTAPARA SINERGIA ENTRE DIVISÕES DA MC&I DOINMETRO
• MemQ ESTÁ SENDO ERGUIDA DO ZERO• MemQ NO INMETRO, COM SUPORTE
GOVERNAMENTAL E APOIO DA SOCIEDADEORGANIZADA, PODE ELIMINAR O ATRASOTECNOLÓGICO EM RELAÇÃO AO 1O MUNDO ESITUAR O BRASIL EM POSIÇÃO DE LIDERANÇA EMRELAÇÃO À METROLOGIA APLICADA
ILAÇÕES. I
•A ABORDAGEM REVOLUCIONÁRIA EMPREENDIDA PELOINMETRO, CASO BEM SUCEDIDA, ABRIRÁPERSPECTIVAS PARA OUTRAS NAÇÕESSUBDESENVOLVIDAS, MAS INDUSTRIALIZADAS, DESUPERAR O NEOCOLONIALISMO DERIVADO DASBARREIRAS TÉCNICAS IMPOSTAS ASSIMETRICAMENTESOBRE SUAS FATIAS DO COMÉRCIO INTERNACIONAL
•POR ENVOLVER O MERCADO MUNDIAL DE ALIMENTOS,ENERGIA, MEDICAMENTOS, ESPORTE E RESTRIÇÕESAMBIENTAIS, SANITÁRIAS E DE SAÚDE PÚBLICA, AANÁLISE QUÍMICA, EM ESPECIAL A CROMATOGRAFIA,TERÁ PAPEL SINGULAR NESSA LUTA
ILAÇÕES. II
•NÃO É FANTASIOSO IMAGINAR QUE A METROLOGIA EMCROMATOGRAFIA ESTEJA FADADA A SER O GRANDEDIVISOR DAS NAÇÕES NAS PRÓXIMAS DÉCADAS
•CABE AO BRASIL A DECISÃO DE QUE LADO DABARREIRA PRETENDE SE POSICIONAR