Белгісіз үлгідегі заттың концентрациясын анықтау әдісі
Calibration curve
Калибрлік қисықтар: белгісіз үлгідегі заттың концентрациясын анықтау әдісі. Стандартты үлгілермен салыстыру, аналитикалық сигналды өлшеу, құралды калибрлеу.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Аналитикалық химияда калибрлеу қисығы, сонымен қатар стандарттық қисық деп аталады, бұл белгісіз үлгідегі заттың концентрациясын анықтаудың жалпы әдісі. Бұл әдіс белгісіз үлгіні белгілі концентрациялы стандарттық үлгілер жиынтығымен салыстыру арқылы жүзеге асырылады. Калибрлеу қисығы – аспапты калибрлеу мәселесін шешудің бір жолы. Басқа стандарттық әдістер стандартты затты белгісіз үлгіге қосып, ішкі стандартты қолдануға мүмкіндік береді. Калибрлеу қисығы – бұл анализделетін заттың (өлшенетін заттың) концентрациясына байланысты құралдың реакциясы, яғни талдау сигналының өзгеруін көрсететін график.
Method for determining the concentration of a substance in an unknown sample
In analytical chemistry, a calibration curve, also known as a standard curve, is a general method for determining the concentration of a substance in an unknown sample by comparing the unknown to a set of standard samples of known concentration. A calibration curve is one approach to the problem of instrument calibration; other standard approaches may mix the standard into the unknown, giving an internal standard. The calibration curve is a plot of how the instrumental response, the so called analytical signal, changes with the concentration of the analyte (the substance to be measured).
Жалпы қолдану
Жалпы қолданыста, калибрлеу қисығы – бұл кейбір параметрді тікелей емес жолмен өлшейтін өлшеу құралы үшін жасалған қисық немесе кесте, ол сенсордың шығыс мәндеріне байланысты қажетті шаманың мәнін көрсетеді. Мысалы, белгілі бір қысым датчигі үшін калибрлеу қисығын жасауға болады, осы қисық датчик шығысы (вольт) арқылы қолданылған қысымды анықтауға мүмкіндік береді. Мұндай қисық әдетте, егер құралдағы сенсордың калибрлеуі үлгіден үлгіге өзгеретін болса немесе уақыт өте келе немесе қолдану барысында өзгерсе қолданылады. Егер сенсордың шығысы тұрақты болса, құрал тікелей өлшенген бірліктермен белгіленеді.
In more general use, a calibration curve is a curve or table for a measuring instrument which measures some parameter indirectly, giving values for the desired quantity as a function of values of sensor output. For example, a calibration curve can be made for a particular pressure transducer to determine applied pressure from transducer output (a voltage). Such a curve is typically used when an instrument uses a sensor whose calibration varies from one sample to another, or changes with time or use; if sensor output is consistent the instrument would be marked directly in terms of the measured unit.
Әдіс
Оператор белгісіз үлгідегі аналит күтілетін концентрациясына жақын концентрациялар диапазонында стандарттар сериясын дайындайды. Стандарттардың концентрациясы қолданылатын техниканың (құралдың) жұмыс диапазонында болуы керек. Осы стандарттардың әрқайсысын таңдалған техникамен талдау бірнеше өлшемдерді береді. Көптеген талдауларда құралдың жауабы мен концентрациясының графигі сызықтық байланыс көрсетеді. Оператор белгісіз үлгінің жауабын өлшеп, калибрлеу қисығын пайдаланып аналит концентрациясын табу үшін интерполяция жасай алады. Деректер – әрбір стандарт үшін аналит концентрациясы және құралдың жауабы – сызықтық регрессиялық талдауды қолдана отырып, тура сызыққа сәйкес келтіріледі. Бұл y = mx + y0 теңдеуімен сипатталатын модельді береді, мұнда y – құралдың жауабы, m – сезімталдық, ал y0 – фонды сипаттайтын тұрақты шама. Осы теңдеуден белгісіз үлгілердің аналит концентрациясы (x) есептеледі. Талдау сигналы ретінде көптеген әртүрлі айнымалыларды қолдануға болады. Мысалы, хром (III) фотокөбейтуші түтік (PMT) бар құралда химилюминесценция әдісімен өлшенуі мүмкін. Детектор үлгіден шыққан жарықты кернеуге айналдырады, ол жарықтың қарқындылығына байланысты өседі. Өлшенген жарық мөлшері – талдау сигналы.
The operator prepares a series of standards across a range of concentrations near the expected concentration of analyte in the unknown. The concentrations of the standards must lie within the working range of the technique (instrumentation) they are using. Analyzing each of these standards using the chosen technique will produce a series of measurements. For most analyses a plot of instrument response vs. concentration will show a linear relationship. The operator can measure the response of the unknown and, using the calibration curve, can interpolate to find the concentration of analyte. The data the concentrations of the analyte and the instrument response for each standard can be fit to a straight line, using linear regression analysis. This yields a model described by the equation y = mx + y0, where y is the instrument response, m represents the sensitivity, and y0 is a constant that describes the background. The analyte concentration (x) of unknown samples may be calculated from this equation. Many different variables can be used as the analytical signal. For instance, chromium (III) might be measured using a chemiluminescence method, in an instrument that contains a photomultiplier tube (PMT) as the detector. The detector converts the light produced by the sample into a voltage, which increases with intensity of light. The amount of light measured is the analytical signal.
Мысал
Брэдфорд әдісі – ақуыз концентрациясын өлшейтін колориметриялық әдіс. Coomassie жылтыр көк реагенті ақуыздағы аргинин және ароматикалық аминқышқылдарымен байланысқанда көк түске өтеді, соның салдарынан сынаманың сіңірілу қабілеті артады. Сіңірілу қабілеті спектрофотометр арқылы көк бояудың максималды сіңірілу жиілігінде (Amax), яғни 595 нм толқын ұзындығында өлшенеді. Осылайша, сіңірілу қабілеті жоғары болса, ақуыз концентрациясы да жоғары болады. Белгілі концентрациялы ақуыздарға қатысты алынған деректер стандарттық қисық құру үшін қолданылады, онда концентрация X осінде, ал өлшеу нәтижесі Y осінде көрсетіледі. Содан кейін, осы әдіс белгісіз концентрациялы сынамалармен қайталанады. Деректерді талдау үшін белгісіз заттың өлшеу нәтижесіне сәйкес келетін мән Y осінде табылады, содан кейін стандарттық қисықпен қиылысатын түзу сызық жүргізіледі. X осіндегі сәйкес келетін мән – белгісіз сынамадағы заттың концентрациясы.
The Bradford assay is a colorimetric assay that measures protein concentration. The reagent Coomassie brilliant blue turns blue when it binds to arginine and aromatic amino acids present in proteins, thus increasing the absorbance of the sample. The absorbance is measured using a spectrophotometer, at the maximum absorbance frequency (Amax) of the blue dye (which is 595 nm). In this case, the greater the absorbance, the higher the protein concentration. Data for known concentrations of protein are used to make the standard curve, plotting concentration on the X axis, and the assay measurement on the Y axis. The same assay is then performed with samples of unknown concentration. To analyze the data, one locates the measurement on the Y axis that corresponds to the assay measurement of the unknown substance and follows a line to intersect the standard curve. The corresponding value on the X axis is the concentration of substance in the unknown sample.
Артықшылықтары мен кемшіліктері
Көптеген талдау әдістері калибрлеу қисығын қолданады. Бұл тәсілдің бірнеше артықшылығы бар. Біріншіден, калибрлеу қисығы калибрлеу қисығынан есептелген концентрацияның белгісіздігін есептеудің сенімді жолын ұсынады (деректерге ең жақын сызықты табудың статистикалық әдісін қолдану арқылы). Екіншіден, калибрлеу қисығы эмпирикалық байланыс туралы мәліметтер береді. Аспаптың анализге жауап беру механизмін теориялық модельдер арқылы болжауға немесе түсінуге болады, бірақ көптеген мұндай модельдер нақты сынамалар үшін шектеулі. (Аспаптың жауабы әдетте аналиттің күйіне, қолданылатын еріткіштерге және оның құрамындағы қоспаларға байланысты болады; сондай-ақ, қысым және температура сияқты сыртқы факторлардың да әсері болуы мүмкін.) Көптеген теориялық байланыстар, мысалы, люминесценция, бір немесе бірнеше эталондық стандарттарды талдау арқылы аспаптық тұрақтыны анықтауды талап етеді; калибрлеу қисығы осы тәсілдің ыңғайлы кеңейтілуі болып табылады. Белгілі бір (түрдегі) сынамадағы белгілі бір аналиттің калибрлеу қисығы осы нақты өлшемдер үшін қажетті эмпирикалық байланысты қамтамасыз етеді. Басты кемшіліктері: 1) стандарттарға аналит материалының қоры керек, қажетті жағдайда жоғары тазалықтағы және белгілі концентрациядағы, және 2) стандарттар мен белгісіз сынамалардың бірдей матрицада болуы. Кейбір аналиттерді, мысалы, белгілі бір белоктарды жеткілікті мөлшерде таза алу өте қиын. Басқа аналиттер көбінесе күрделі матрицаларда кездеседі, мысалы, көл суындағы ауыр металдар. Мұндай жағдайда матрица аналиттің сигналына кедергі келтіруі немесе оны әлсіретуі мүмкін. Сондықтан стандарттар (оларда кедергі келтіретін қоспалар жоқ) пен белгісіз сынаманы салыстыру мүмкін емес. Стандартты қосу әдісі – мұндай жағдайды шешудің бір жолы.
Most analytical techniques use a calibration curve. There are a number of advantages to this approach. First, the calibration curve provides a reliable way to calculate the uncertainty of the concentration calculated from the calibration curve (using the statistics of the least squares line fit to the data). Second, the calibration curve provides data on an empirical relationship. The mechanism for the instrument's response to the analyte may be predicted or understood according to some theoretical model, but most such models have limited value for real samples. (Instrumental response is usually highly dependent on the condition of the analyte, solvents used and impurities it may contain; it could also be affected by external factors such as pressure and temperature.) Many theoretical relationships, such as fluorescence, require the determination of an instrumental constant anyway, by analysis of one or more reference standards; a calibration curve is a convenient extension of this approach. The calibration curve for a particular analyte in a particular (type of) sample provides the empirical relationship needed for those particular measurements. The chief disadvantages are (1) that the standards require a supply of the analyte material, preferably of high purity and in known concentration, and (2) that the standards and the unknown are in the same matrix. Some analytes e. g., particular proteins are extremely difficult to obtain pure in sufficient quantity. Other analytes are often in complex matrices, e. g., heavy metals in pond water. In this case, the matrix may interfere with or attenuate the signal of the analyte. Therefore, a comparison between the standards (which contain no interfering compounds) and the unknown is not possible. The method of standard addition is a way to handle such a situation.