Metodo dello standard esterno: effetto matrice

Il metodo dello standard esterno consente di minimizzare l’effetto matrice.
Le analisi chimiche sono spesso effettuate con metodi strumentali atti a determinare una grandezza fisica che spesso si riconduce alla determinazione della concentrazione di un analita.

L’analisi di un campione incognito fatta strumentalmente produce un segnale che è proporzionale alla quantità presente in un campione di un analita. Essa può espressa in termini di massa, moli o concentrazione.
In genere il segnale S_A dovuto all’analita è direttamente proporzionale alla quantità di analita secondo la relazione:

S_A = k_AX_A   (1)
essendo k_A una costante di proporzionalità e X_a la quantità di analita. Tali determinazioni sono effettuate mediante costruzione e analisi di una curva di calibrazione detta retta di lavoro o retta di taratura.

Effetto matrice

Nel campione da analizzare vi sono in genere, oltre all’analita, anche altre sostanze che vengono chiamate matrice. Esse contengono, ad esempio, il solvente e altre sostanze che possono influenzare la risposta strumentale.

La presenza di eventuali sostanze interferenti che possono portare alla complessazione dell’analita, alla formazione di composti mascheranti, all’alterazione del pH ecc. costituiscono l’effetto matrice che è una fonte di errore per la determinazione quantitativa dell’analita.

Per minimizzare l’effetto matrice che influenza la risposta strumentale, si può procedere al metodo dello standard interno o al metodo dello standard esterno.

Per determinare la costante di proporzionalità presente nella (1) si procede a misurare il segnale per uno standard S_std che contiene una concentrazione nota di analita C_std ottenendo così:
k_A = S_std / C_std

Il metodo dello standard esterno è quello più comune ed è detto così perché sono preparati e analizzati delle soluzioni standard a concentrazione nota separatamente dall’analita.

Preparazione delle soluzioni

Si prepara una soluzione standard e da essa, per diluizione, si ottengono altre soluzioni a concentrazione minore. Si noti che, poiché la concentrazione dell’analita deve essere ottenuta per interpolazione, le soluzioni standard devono avere concentrazioni maggiori e minori di quella dell’analita.

Questa metodologia si rende necessaria in quanto, se l’analita ha una concentrazione maggiore rispetto a quella delle soluzioni standard, la sua determinazione quantitativa dovrebbe essere ottenuta per estrapolazione.

Tuttavia potrebbe verificarsi che la legge di proporzionalità tra segnale dello strumento e concentrazione non sia sempre valida. Ciò  accade, ad esempio, nelle analisi spettrofotometriche in cui si possono verificare deviazioni positive o negative dall’andamento lineare a partire da una certa concentrazione.  Un esempio sono le deviazioni positive o negative quando si usa la legge di Lambert-Beer dovuta al fisico, chimico e matematico tedesco August Beer che la formulò nel 1882 e successivamente integrata

Pertanto se la concentrazione dell’analita è maggiore di quella delle soluzioni standard e non si trova nel tratto rettilineo la sua determinazione per interpolazione sarebbe affetta da un errore notevole.

Valutazione dei risultati

Le risposte dello strumento sono analizzate al variare delle concentrazioni delle soluzioni standard effettuando anche l’analisi del bianco. Si analizza la risposta dello strumento quando è usato l’analita. Si costruisce la curva di calibrazione da cui si ottiene, per interpolazione, la concentrazione dell’analita