Échantillonnage et chimiométrie
L'échantillonnage et la chimiométrie couvrent la manière dont les échantillons représentatifs sont obtenus et préparés, ainsi que la façon dont les données analytiques sont calibrées, validées et interprétées statistiquement.
Definition
L'échantillonnage et la chimiométrie constituent la branche de la chimie analytique qui s'intéresse à l'obtention d'échantillons représentatifs, à leur préparation, et à l'application de méthodes statistiques et mathématiques pour étalonner, valider et interpréter les mesures chimiques.
Scope
Ce domaine couvre les étapes du processus analytique qui entourent la mesure elle-même : l'obtention d'un échantillon représentatif et sa préparation pour l'analyse, l'étalonnage des instruments et la validation des méthodes, ainsi que le traitement statistique et chimiométrique des données résultantes. Il aborde l'erreur d'échantillonnage, la préparation et l'extraction des échantillons, les figures de mérite d'une méthode, les stratégies d'étalonnage et d'ajout standard, l'erreur et l'incertitude, et l'analyse de données multivariées.
Sub-topics
Core questions
- Comment un échantillon représentatif est-il obtenu, et comment l'échantillonnage contribue-t-il à l'erreur totale ?
- Comment les instruments sont-ils étalonnés et les méthodes validées pour leur exactitude et leur fiabilité ?
- Comment les erreurs aléatoires et systématiques ainsi que l'incertitude de mesure sont-elles quantifiées ?
- Comment les méthodes multivariées et chimiométriques extraient-elles des informations de données complexes ?
Key theories
- Erreur, étalonnage et figures de mérite
- Les résultats analytiques comportent des erreurs aléatoires et systématiques qui sont caractérisées statistiquement ; l'étalonnage relie la réponse de l'instrument à la concentration, et les figures de mérite telles que l'exactitude, la précision, la sensibilité, la limite de détection et la gamme linéaire définissent la performance d'une méthode et sous-tendent sa validation.
- Chimiométrie multivariée
- Les méthodes chimiométriques telles que l'analyse en composantes principales et l'étalonnage multivarié extraient des informations chimiques de nombreuses mesures simultanées, modélisant des spectres ou d'autres données de haute dimension pour classer les échantillons et prédire les concentrations au-delà de ce que les mesures uniques permettent.
Mechanisms
Un résultat analytique fiable exige que l'ensemble du processus soit contrôlé, et pas seulement la lecture de l'instrument. Un échantillon représentatif est prélevé à l'aide d'un plan d'échantillonnage rigoureux, puis préparé — dissous, extrait ou purifié — sous une forme que la méthode peut mesurer. L'instrument est étalonné, souvent avec des étalons externes ou des ajouts standard, et la méthode est validée par rapport à ses figures de mérite. Le traitement statistique quantifie l'erreur aléatoire et l'incertitude et teste les biais, tandis que les modèles chimiométriques interprètent les données multivariées.
Clinical relevance
Ces principes régissent la qualité des données dans l'ensemble de la pratique analytique : le contrôle qualité et la validation des méthodes en laboratoire clinique, la surveillance environnementale où l'échantillonnage peut dominer l'incertitude, la validation réglementaire et pharmaceutique, et l'interprétation chimiométrique des données spectroscopiques et chromatographiques dans de nombreux domaines.
History
Le traitement statistique des données analytiques s'est développé avec l'évolution plus large des statistiques et du contrôle qualité au XXe siècle. La chimiométrie est apparue comme une discipline distincte dans les années 1970, Svante Wold ayant inventé le terme et Bruce Kowalski figurant parmi ses fondateurs, à mesure que l'informatique peu coûteuse rendait l'analyse multivariée des données instrumentales pratique.
Key figures
- Svante Wold
- Bruce Kowalski
- W. Edwards Deming
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Frequently asked questions
- Pourquoi l'échantillonnage est-il considéré comme faisant partie de l'analyse ?
- Une mesure n'est fiable que si l'échantillon sur lequel elle est effectuée l'est ; si l'échantillon ne représente pas l'ensemble du matériau, même une mesure parfaite donne un résultat trompeur, de sorte que l'erreur d'échantillonnage domine souvent l'incertitude globale.
- Qu'est-ce que la chimiométrie ?
- La chimiométrie est l'utilisation de méthodes statistiques et mathématiques pour concevoir des expériences et extraire des informations chimiques des données, en particulier des méthodes multivariées qui interprètent de nombreuses mesures simultanément, telles que des spectres complets, pour classer des échantillons ou prédire des concentrations.