Unidade 1 Introdução a Química Analítica Instrumental, Figuras de Mérito e Validação de Métodos.

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Química Analítica 
Instrumental
UNIJUÍ - UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO 
DO RIO GRANDE DO SUL
DCVida – Departamento de Ciências da Vida
Curso de Farmácia
1Prof. Alessandro Hermann
Unidade 1: Introdução a Química Analítica Instrumental,
Figuras de Mérito e Validação de Métodos.
Química Analítica
✓ É uma ciência da medição que abrange um conjunto
de ideias, técnicas e métodos com o objetivo de
permitir a caracterização da composição química dos
materiais.
✓ Análise Química.
✓ Aprimoramento de métodos
✓ Aprimoramento de técnicas analíticas
✓ Desenvolvimento de novas técnicas analíticas
✓ Automação analítica
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Química Analítica
✓ Rápido desenvolvimento gerou áreas de pesquisa
distintas como:
✓ Espectroanalíticas.
✓ Eletroanalíticas.
✓ Termoanalíticas.
✓ Separações analíticas – Cromatografia.
3
4
Química Analítica
✓ O que é a Análise Química?
✓ É um ramo da Química Analítica que abrange um
conjunto de técnicas e métodos analíticos, com
objetivo de identificar e/ou determinar a composição
química de todo o tipo de material.
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Química Analítica
✓ Analito:
✓ Espécie química presente na amostra que se deseja
identificar (qualitativa) ou determinar (quantitativa)
sua quantidade relativa ou concentração em uma
amostra.
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Química Analítica
✓ Amostra:
✓ Parte representativa retirada de um todo sobre o
qual se deseja conhecer a composição química. A
representatividade da amostra é fornecida pela
similaridade de sua composição com aquela do todo
que se deseja conhecer.
✓ A amostra é o conjunto das espécies químicas que
compõem o material.
✓ Matriz: Todos os constituintes da amostra com
exceção dos analitos.
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Química Analítica
✓ Amostra:
8
Química Analítica
✓ Branco:
✓ Os brancos indicam a interferência de outras
espécies na amostra e os traços de analito
encontrados nos reagentes usados na preservação,
preparação e análise. Medidas frequentes de brancos
também permitem detectar se analitos provenientes
de amostras previamente analisadas estão
contaminando as novas análises, por estarem aderidos
aos recipientes ou aos instrumentos.
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Química Analítica
✓ Branco de método: é uma amostra que contém todos
os constituintes exceto o analito, e deve ser usada
durante todas as etapas do procedimento analítico.
✓ Branco para reagente: é semelhante ao branco de
método, mas ele não foi submetido a todos os
procedimentos de preparo de amostra.
✓ Branco de campo: é semelhante a um branco de
método, mas ele foi exposto ao local de amostragem.
✓ Obs.: O branco de método é a estimativa mais completa da
contribuição do branco
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Análise Química
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O quê? Quanto?
Qualitativa Quantitativa
Envolve separação, identificação e determinação das
quantidades ou teores dos componentes que constituem uma
amostra.
Análise Química
12
Envolve separação, identificação e determinação das
quantidades ou teores dos componentes que constituem uma
amostra.
Por exemplo, uma amostra de sangue é
analisada para que se determine o teor de
colesterol.
Analisam-se amostras e 
determinam-se espécies químicas.
Processo Analítico
13
Envolve separação, identificação e determinação das 
quantidades ou teores dos componentes que constituem uma 
amostra.
O que preciso analisar?
O que pretendo determinar?
A escolha do Método
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1. Quantidade de amostra disponível:
Classificação para os métodos analíticos de acordo com o tamanho da amostra:
Classificação Tamanho da amostra Tipo de métodos
Macro ≥ 0,1 g Convencionais
Meso (Semimicro) 10 – 100 mg
Instrumentais
Micro 1,0 – 10 mg
Submicro 0,1 – 1 mg
Ultramicro ≤ 0,1 mg
Traços 100 a 10000 μm (ppm)
Microtraços 10-7 – 10-4 μm
Nanotraços 10-10 – 10-7 μm
A escolha do Método
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2. Quantidade do componente analisado:
Classificação dos componentes em relação ao peso total da amostra:
• Maiores: >1%
• Menores: 0,01 – 1% 
• Micro: <0,01%
• Traços: (ppm e ppb)
Métodos 
Convencionais
gravimetria e 
volumetria
Métodos 
Instrumentais
equipamentos (pHmetro, 
espectrofotômetro, 
HPLC, GC, NIRs...)
A escolha do Método
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3. Exatidão requerida:
Métodos clássicos: exatidão de até 99,9% quando o
analito encontra-se em mais de 10% na amostra.
Em quantidades <10% a exatidão cai significativamente,
necessitando de Métodos mais exatos e sofisticados.
4. Composição química da amostra: presença de interferentes.
 Determinação de um componente predominante não
oferece grandes dificuldades.
 Material de composição complexa necessidade de
efetuar a separação dos interferentes potenciais antes da
medida.
A escolha do Método
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5. Recursos disponíveis: nem sempre é possível utilizar o melhor
método:
$ Custo Reagente
Equipamento Pessoal especializado
Tempo
6. Número de amostras a analisar:
Muitas amostras – pode-se escolher métodos que requerem operações
mais demoradas e trabalhosas, como a calibração de equipamentos,
montagem de aparelhos e a preparação de reagentes, pois o custo
destas operações se distribui sobre o grande número de amostras a
analisar;
Poucas amostras – são preferíveis os métodos analíticos que permitem
reduzir ao mínimo os preparativos preliminares e o custo da análise,
ainda que o mesmo seja mais trabalhoso.
Métodos de Análise
✓ O método ideal deve ser exato, preciso, prático,
rápido e econômico. O analista deve decidir em função
do objetivo da análise, quais atributos devem ser
priorizados.
✓ Os métodos de análise podem ser classificados em
vários tipos:
✓ Métodos oficiais: Métodos testados e aprovados por
laboratórios competentes, que devem ser seguidos
por uma legislação ou agência de fiscalização;
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Métodos de Análise
✓ Métodos oficiais:
✓ AOAC (Official Analytical Chemists International): consiste no
mais conhecidos e um dos mais completos compendium de análise
de alimentos, o qual contém praticamente todo o tipo de análise
(engloba produtos em geral) que se deseja realizar em alimentos;
✓ AACC( American Association of Cereal Chemists): consiste no
compendium específico de análise de cereais e seus
subprodutos;
✓ AOCS ( American Oil Chemists’ Society): consiste no
compendium específico de análise de óleos, gorduras e seus
subprodutos;
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Métodos de Análise
✓ Métodos oficiais:
✓ Standart Methods for the Examination of Dairy Products:
consiste no compedium específico de análise de leite e seus
subprodutos;
✓ Standart Methods for Examination of Water and Wastewater:
consiste no compedium específico de análise de água e resíduos
aquosos.
✓ Instituto Adolfo Lutz
✓ LANARA (Laboratório Nacional de Referência Animal)
✓ Metodologias específicas descritas em Resoluções e Instruções
Normativas (Ministério da Agricultura, Ministério da Saúde e
ANVISA – Agência Nacional de Vigilância Sanitária)
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Métodos de Análise
✓ Métodos padrões ou de referência: Métodos
desenvolvidos e testados por um conjunto de
laboratórios através de estudos colaborativos;
✓ Métodos rápidos: Métodos que reduzem o tempo de
análise normalmente utilizado. Apresentam menor
exatidão na medida (em relação ao método oficial)
✓ Útil em análises na determinação aproximada, como
teor de umidade, teor de proteína e teor de gorduras
em alimentos.
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Métodos de Análise
✓ Métodos modificados: Geralmente métodos oficiais ou
padrões, que passam por alguma modificação, para
criar alguma simplificação, ou adaptação segundo as
condições existentes, ou, ainda, remover substâncias
interferentes;
✓ Métodos automatizados: utilizam equipamentos
automatizados.
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Processo Analítico
✓ Obtenção da Amostra:
✓ Esta é uma etapainicial crítica, que pode significar o
sucesso da análise química ou o comprometimento de
todo o processo analítico.
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Processo Analítico
✓ Obtenção da Amostra:
✓ A amostragem é o processo de coletar uma
quantidade suficiente de um material que seja
representativo da composição química de todo o
material, evitando contaminações e preservando
adequadamente os analitos.
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Amostragem
Amostra
Água: homogêneo
Minérios: heterogênea
Processo Analítico
✓ Processamento da Amostra:
✓ O objetivo da preparação da amostra é tornar o
analito disponível para ser medido, conforme o
método analítico escolhido.
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ANALITO
Variação de
massa
Evolução
de gás
Variação de
volume
Mudança de
cor
Variação de
temperatura
Sinal Analítico
Formação
de precipitado
Processo Analítico
✓ Processamento da Amostra:
✓ Amostras sólidas Solubilização
✓ Devem ser homogeneizadas e moídas para promover
a diminuição do tamanho das partículas (mais
homogênea e solubiliza melhor).
✓ Cuidados: Sólidos tendem a absorver umidade, condição que
altera a composição química da amostra. Em geral, a umidade das
amostras deve ser determinada a 105º C.
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Análise direta
Processo Analítico
✓ Processamento da Amostra:
✓ Réplicas de Amostras:
✓ São porções equivalentes em massa de uma mesma
amostra, as quais são submetidas a um mesmo
procedimento analítico, ao mesmo tempo para
assegurar condições de ensaio tão similares quanto
possível.
✓ As réplicas permitem avaliar a confiabilidade dos
resultados obtidos, pois possibilitam a aplicação de
testes estatísticos.
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Processo Analítico
✓ Processamento da Amostra:
✓ Solubilização da amostra:
✓ A maioria das análises químicas é realizada a partir de
soluções da amostra preparadas em solventes
adequado: garantem a solubilização tanto da matriz
quanto do analito.
✓ Importante: o analito solubilizado deve possuir uma
propriedade física ou química mensurável que seja
proporcional à concentração.
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29
Classificação dos métodos analíticos
CLÁSSICOS E INSTRUMENTAIS
Chamados de métodos 
de via úmida
Baseados em propriedades 
físicas (químicas em alguns casos)
Algumas técnicas instrumentais são mais sensíveis que as técnicas 
clássicas, mas outras não o são!
Gravimetria Volumetria Eletroanalítico
Espectrométrico
Cromatográfico
Propriedades 
elétricas
Propriedades 
ópticas
Propriedades 
diversas
Definições 
✓ Medida: determinação experimental de uma
propriedade química ou física do analito (sinal).
✓ Exemplo: Um profissional analisa amostras de água para
determinar a concentração de ferro através de
espectrofotometria de UV-VIS, e mede a absorbância das
amostras.
✓ Técnica: uma técnica é um princípio químico ou físico
que pode ser usado para analisar uma amostra.
✓ Exemplo: Titulometria de neutralização, espectrofotometria de
absorção molecular, fotometria de chama, etc.
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Definições 
✓ Método: é a aplicação de uma técnica para a
determinação de um analito específico em uma matriz
específica.
✓ Exemplo: Determinação do teor de vitamina C em suplementos
vitamínicos por titulometria de oxi-redução.
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Definições 
✓ Procedimento: é um conjunto de diretivas escritas,
que detalham como aplicar um método para uma
amostra particular, incluindo informações sobre
amostragem adequada, eliminação de interferências e
validação de resultados.
✓ Exemplo: determinação de vitamina C segundo procedimento do
Instituto Adolfo Lutz.
32
Definições 
✓ Protocolo: é um conjunto escrito de orientações
estritas, que detalham um procedimento que deve ser
seguido para a aceitação da análise pelo organismo
oficial que estabeleceu o protocolo.
✓ Exemplo: Determinação de um medicamento segundo
procedimento da farmacopeia brasileira.
33
Definições 
34
35
Análise 
Química
Amostrage
m
Preparo da 
Amostra
Calibração e 
Medidas
Cálculos e 
Avaliação dos 
Resultados
Definição do 
Problema
Escolha do 
Método
Análise Química
✓ Figuras de Mérito.
✓ Erros sistemáticos.
✓ Erros aleatórios.
✓ Operações matemáticas.
✓ Algarismos significativos.
✓ Incerteza em medições.
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Figuras de Mérito
✓ Exatidão:
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A exatidão dos resultados de uma medida está
relacionada com o erro relativo, ou seja, a exatidão
informa quanto o valor medido é diferente do valor
verdadeiro ou mais provável.
.
 Porcentagem de recuperação do composto de interesse que foi
adicionado a amostra numa quantidade previamente conhecida.
 Comparação com outro método de referência.
Figuras de Mérito
✓ Exatidão:
✓ Erro Relativo: É o erro absoluto dividido pelo valor
verdadeiro ou mais provável, expresso em
percentagem.
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.100%i v
v
x x
E
r x
−
=
✓ Er = erro relativo
✓ Xi = valor medido
✓ Xv = valor verdadeiro ou mais provável
Figuras de Mérito
✓ Precisão:
39
A precisão de uma medida pode ser definida como a
concordância de uma série de medidas de uma mesma
grandeza.
 Repetibilidade de resultados é obtida quando se faz medidas precisas
de uma grandeza sob as mesmas condições, repetidas vezes (réplicas).
 Reprodutibilidade de resultados ocorre quando a precisão é mantida,
por exemplo, quando a análise é repetida no dia seguinte, ou na semana
seguinte, ou feita por outro analista no mesmo laboratório ou feita por
outro analista em outro laboratório.
Exatidão vs Precisão
40
I
II
III
Valor verdadeiro ou
mais provável
Exatidão vs Precisão
41
Exemplo A – Exato e impreciso
Valor médio = 49,1 %
Valor verdadeiro = 49,1 +- 0,1 %
49,0 49,1 49,2 49,3 49,4
49,0 49,1 49,2 49,3 49,4
Exemplo B – Inexato e preciso
Valor médio = 49,4 %
Valor verdadeiro = 49,1 +- 0,1 %
Figuras de Mérito
✓ Linearidade:
42
A Linearidade é a capacidade do método oferecer
resultados diretamente proporcionais á concentração
do analito dentro de uma faixa de trabalho.
A faixa linear de trabalho é o intervalo entre os
níveis inferior e superior de concentração do analito
no qual foi demonstrado ser possível a determinação
com a exatidão, sob as condições especificadas para
o ensaio.
Figuras de Mérito
✓ Linearidade:
43
LQ
LRL
cm
FOT
S
in
al
 A
n
al
ít
ic
o
Concentração
Calibração
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✓ É realizada obtendo-se o sinal de resposta
(absorbância, altura do pico, área do pico) como uma
função da concentração conhecida do analito.
✓ Calibração Analítica (Relação: sinal vs. concentração)
✓ Calibração Analítica: Padrões internos, Padrões
externos e adição padrão.
✓ Os dados obtidos são colocados na forma de gráfico
ou ajustando-os por meio de uma equação matemática
adequada, como a relação linear utilizada no método
dos mínimos quadrados.
Calibração: Padrão Externo
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✓ 1ª Etapa: Soluções padrão: Prepara-se soluções de
concentrações conhecidas e diferentes do
constituinte em análise. Geralmente estas soluções
são obtidas por conveniente diluição de uma solução
padrão estoque.
✓ 2ª Etapa: Medidas de sinal analítico: Medidas do sinal
instrumental para as soluções padrão e branco (5
níveis de concentração no mínimo).
✓ 3ª Etapa: Construção do gráfico do sinal obtido (eixo
Y) vs concentração do analito (eixo x).
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✓ Sinal = y = ax + b.
✓ a e b são estimados por método de mínimos
Quadrados, uma análise de regressão.
✓ X=Concentração; Y=Sinal Analítico; n=número de
pontos experimentais.
y = 1,0375x - 0,0003
R² = 0,9999
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
A
b
s
o
rb
â
n
c
ia
mg
Fósforo Vanadato
Calibração:Padrão Externo
Dados de calibração obtidos para determinação do analito X em solução 
aquosa. 
Exemplo 1:
[X], ppm Nº replicatas Sinal analítico 
médio
Desvio padrão
0,00 25 0,031 0,0079
2,00 5 0,173 0,0094
6,00 5 0,422 0,0084
10,00 5 0,702 0,0084
14,00 5 0,956 0,0085
18,00 5 1,248 0,0110
a) Determinar a equação da Reta.
b) Determinar o coeficiente de Correlação.
c) Determinar o coeficiente de Determinação.
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✓ Adição de quantidade conhecida de elemento de
referência nos padrões e na amostra - Corrige
variações no sinal analítico devido a mudanças nas
condições de análise.
✓ “Quantidade conhecida de composto, diferente do
analito, que é adicionada a amostra desconhecida.”
✓ Útil para analises nas quais as quantidades de amostra
analisada ou resposta variam ligeiramente, por razões
de difícil controle, Ex: T, vazão de gás.
✓ A razão sinal do analito/sinal da espécie referência
permanece constante.
Calibração: Padrão Interno
49
Calibração: Padrão Interno
50
✓ Na curva de adição de padrão, quantidades
conhecidas de constituintes são adicionadas à
amostra desconhecida. Do aumento do sinal
instrumental, deduz-se quanto de constituinte estava
na amostra original.
✓ Este método requer uma resposta linear para o
constituinte.
✓ Usamos o método das adições de padrão quando for
difícil ou impossível fazer uma cópia da matriz da
amostra. Em geral, a amostra é “contaminada” com
uma quantidade ou quantidades conhecidas de uma
solução padrão contendo o analito.
Calibração: Adição Padrão
51
✓ Minimização de efeito de matriz.
✓ Matrizes complexas.
✓ Spiking.
✓ Medidas feitas na amostra original + solução padrão.
✓ Vários técnicas varia de acordo com concentração do
analito e de alguns casos da concentração dos
reagentes usados.
✓ Todos os outros constituintes da mistura reacional
devem ser idênticos.
Calibração: Adição Padrão
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Calibração: Adição Padrão
Alíquotas de exatamente 5,00 mL de uma solução de fenobarbital foram 
transferidas para frascos volumétricos de 50,00 mL e foram ajustados 
com KOH para tornarem-se básicas. Os seguintes volumes de solução-
padrão contendo 2,000 mg/mL de fenobarbital foram introduzidas em 
cada frasco: 0,000, 0,500, 1,00, 1,50 e 2,00 mL. O volume foi 
completado e as leituras de cada frasco em um fluorímetro forneceu as 
seguintes respostas: 3,26, 4,80, 6,41, 8,02 e 9,56.
a) Construa o gráfico com os dados.
b) Usando o gráfico, determine a concentração de fenobarbital na 
amostra desconhecida.
c) Obtenha a equação por regressão linear (mínimos quadrados).
d) Calcule a concentração pela equação obtida em (c).
e) Calcule o desvio padrão para a concentração obtida em (d).
Exemplo 2:
y = 79,1x + 3,246
R
2
= 0,9999
0
2
4
6
8
10
12
-0,05 -0,03 -0,01 0,01 0,03 0,05 0,07
[F], mg/mL
S
in
a
l 
a
n
a
lí
ti
c
o
Pela equação, para y = 0 ➔ x = -3,246 / 79,1 = 0,0410 mg/mL.
Como a amostra foi diluída de 5,00 para 50,00 mL, a sua concentração 
é 10 vezes maior: 0,0410 x 50 / 5 = 0,410 mg/mL.
V, mL C, mg/mL S
0,000 0,000 3,26
0,500 0,0200 4,80
1,00 0,0400 6,41
1,50 0,0600 8,02
2,00 0,0800 9,56
Exemplo 2:
0,0407 mg/mL
Figuras de Mérito
✓ Sensibilidade:
55
A Sensibilidade é uma medida da habilidade de
discriminar entre pequenas diferenças na
concentração de um analito. O grau de resposta a
pequenas modificações na concentração
 Fatores relacionados: Precisão, Inclinação da curva de calibração.
Figuras de Mérito
✓ Seletividade:
56
A Seletividade é a medida da habilidade de discriminar
entre pequenas diferenças na concentração de um
analito, detectar vários analitos, mas ao mesmo tempo
ser capaz de distinguir entre eles.
A especificidade é a capacidade de um método de
detectar apenas o composto de interesse.
✓ Especificidade:
Um método que produz 
resposta para apenas um
analito é chamado específico
Um método que produz 
resposta para vários
analitos, mas que pode 
distinguir a resposta de um 
analito da de outros é 
chamado seletivo
0 2 4 6 8 10
0
10
20
30
40
50
60
S
in
al
 A
n
al
ít
ic
o
Concentração (mg/L)
 B
 A
Maior inclinação da curva de 
calibração, maior sensibilidade
✓ Seletividade, Especificidade e Sensibilidade:
Figuras de Mérito
✓ Limite de Detecção (LD)
58
refere-se à menor concentração de um analito em uma
amostra, que pode ser detectada por uma técnica
analítica ao qual se associa um nível de confiança
especificado, mas não necessariamente quantificado.
refere-se à menor concentração de um analito em uma
amostra, que pode ser quantificado por uma técnica
analítica ao qual se associa um nível de confiança
especificado.
✓ Limite de Quantificação (LQ)
Figuras de Mérito
✓ Robustez
59
A Robustez é a capacidade de produzir bons resultados
quando pequenas alterações inevitáveis ocorrem nas
condições de trabalho.
Validação de Métodos
60
61
✓ Processo de avaliação que permite garantir que um
novo método analítico, ou um método que sofreu
alterações, gere informações confiáveis e
interpretáveis sobre a amostra.
✓ Por quê validar ?
✓ Necessidade de mostrar a qualidade das medições
químicas, seja por razões legais, técnicas ou
comerciais;
✓ Exigência dos órgãos reguladores do Brasil e de
outros países;
✓ Oferece evidências objetivas de que os métodos e os
sistemas são adequados ao uso desejado.
Validação de Métodos
62
✓ Vários autores definem validação de métodos: Contínua
Evolução.
✓ “A validação deve garantir, através de estudos experimentais,
que o método atenda às exigências das aplicações analíticas,
assegurando a confiabilidade dos resultados” (ANVISA).
✓ “Validação é o processo de definir uma exigência analítica e
confirmar que o método sob investigação tem capacidade de
desempenho consistente com o que a aplicação requer”
(ISO/IEC 17025).
✓ “A validação de métodos assegura a credibilidade destes
durante o uso rotineiro, sendo algumas vezes mencionado como o
“processo que fornece uma evidência documentada de que o
método realiza aquilo para o qual é indicado para fazer” (USP).
Validação de Métodos
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✓ Dentro do âmbito geral do termo validação de métodos é
possível distinguir dois tipos:
✓ Validação no laboratório (“in house validation”)
✓ Consiste das etapas de validação dentro de um único
laboratório, seja para validar um método novo que tenha
sido desenvolvido ou para verificar que um método adotado
está bem aplicado.
Validação de Métodos
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✓ Validação completa (full validation).
✓ Envolve todas as características de desempenho e um
estudo interlaboratorial.
✓ Utilizado para verificar como a metodologia se
comporta com uma determinada matriz em vários
laboratórios.
✓ Estabelecendo a reprodutibilidade da metodologia
✓ Incerteza expandida associada à metodologia como
um todo.
Validação de Métodos
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✓ No Brasil, existem duas agências acreditadoras para verificar
a competência de laboratórios de ensaios:
✓ ANVISA: Agência Nacional de Vigilância Sanitária
✓ INMETRO: Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e
Qualidade Industrial.
✓ Disponibilizam guias para o procedimento de validação de
métodos analíticos
✓ Resoluções: são documentos com poder de lei, que devem ser
obedecidos.
✓ Guias: são documentos que sugerem uma linha a ser seguida e
são, portanto, abertos para interpretação: “recomendações”.
Validação de Métodos
66
✓ EuraChem,
✓ ICH
✓ US FDA
✓ US EPA
✓ ICH
✓ USP
✓ FAO/AIEA
✓ Codex
✓ MAPA
✓ MS (ANVISA)
✓ INMETRO
Protocolos de Validação
IUPAC (Interdivisional Working Party on
Harmonisationof Quality Assurance
Schemes for Analytical Laboratories).
67
Validação de Métodos
“Não ter validação é ter 
apenas um número não um 
resultado.”