• http://www.uttv.ee/naita?id=17710

      Hello and welcome to the course estimation of measurement uncertainty in chemical analysis. Chemical analysis is almost ubiquitous in nowadays society. Its high importance ranges from high tech production to environmental protection from health care to food safety. We can say without any exaggeration that each and every one of us is affected by chemical analysis. And chemical analysis actually can also be regarded as chemical measurement. So, the essence of chemical analysis is measuring the content of some compounds in some objects. And every measurement always has an uncertainty meaning the measurement result cannot be regarded as absolutely true, absolutely precise. There's always some imprecision some uncertainty about the measurement result. And this measurement uncertainty is one of the most important quality characteristics of any measurement result consequently also of chemical analysis results. And the estimation of measurement uncertainty in chemical analysis is the topic of this course.   Bonjour et bienvenue dans ce cours sur l'estimation de l'incertitude de mesure en analyse chimique. L'analyse chimique est omniprésente dans notre société. Sa grande place va des technologies de production à la protection de l'environnement en passant par la santé et la sécurité alimentaire. On peut dire sans exagération que chacun d'entre nous est impacté par l'analyse chimique. L'analyse chimique peut aussi être vue comme étant la mesure chimique. Ainsi, l'essence même de l'analyse chimique réside dans la mesure de la quantité de composés dans des objets. Et chaque mesure a toujours une incertitude, ce qui signifie que le résultat de la mesure ne peut pas être considéré comme absolument juste et absolument fidèle. Il y a toujours une certaine imprécision, une certaine incertitude sur le résultat de la mesure. Et cette incertitude de mesure est une des caractéristiques de qualité les plus importantes de tout résultat de mesure et par conséquence de tout résultat d'analyse chimique. L'estimation de l'incertitude de mesure en analyse chimique est le sujet de ce cours.

       

      Malgré son caractère introductif, ce cours a pour objectif d'apporter suffisamment de connaissances et de compétences pour effectuer une estimation de l’incertitude de la plupart des analyses chimiques courantes en laboratoire. Les exemples et les exercices font référence au titrage acide-base, à la détermination de l'azote de Kjeldahl, à la spectrophotométrie UV-Vis, à la spectroscopie d'absorption atomique et à la spectrométrie de masse couplée à la chromatographie en phase liquide (LC-MS). Il est cependant important de souligner que, pour réussir l'estimation de l'incertitude de mesure, l'expérience (en chimie analytique en tant que telle et en estimation de l'incertitude) est cruciale et que celle-ci ne peut être acquise que par la pratique.

      Le contenu de ce cours peut également être utile aux personnes qui n’ont pas l’intention de suivre le cours dans son intégralité mais qui souhaitent uniquement trouver des réponses à certaines questions spécifiques. Ce cours a été décrit dans l'article I. Leito, I. Helm, L. Jalukse. Using MOOCs for teaching analytical chemistry: experience at University of Tartu. Anal. Bioanal. Chem. 2015, DOI: 10.1007/s00216-014-8399-y.

    • Prérequis

      Si une connaissance de base de la chimie analytique est seulement nécessaire, une connaissance plus approfondie de la chimie analytique et une connaissance introductive de la statistique mathématique sont un avantage. L'usage d'un logiciel type tableur (MS Excel, OpenOffice, etc.) est fortement recommandé.

      http://www.uttv.ee/naita?id=17711

      Why is measurement uncertainty important? Why do we need to know how to estimate measurement uncertainty? Let us look at an example and let us look at an example of determination of a pesticide thiabendazole in citrus fruits. And suppose we had two laboratories who have made the analysis. One of those laboratories has obtained the result for a particular lot of some citrus fruits has obtained the result of 4.2 milligrams per kilogram. We have here an axis of concentration and we mark, can mark this 4.2 here on this axis. So now suppose the other laboratory has got somewhat higher result and the result of the other laboratory is 4.7 milligrams per kilogram. What can we see about these results are they in agreement or are they in disagreement? Well at first sight we could say that no well no of course they are in disagreement they are strongly different there's no doubt about that. But reality pesticide determination in food at low levels is a difficult analytical task. And it is very difficult to do it in such a way that the results will be very very accurate. Therefore these results actually have high uncertainties. These uncertainties can be several tens of percent of those values themselves. So that if we put realistic uncertainty estimates on these values, we can see a completely different picture. Let us do that. Both of these measurement results are now characterized by uncertainty of roughly plus minus 0.6 milligrams per kilogram. And we see that actually the value according to this laboratories measurement can be anywhere within this range including here. And the true value according to this laboratories result can be anywhere within this range including here. Therefore, we have actually no reason to say that the results are different. In fact, the results agree very well. So, in order to compare two measurement results, we need to know their uncertainties. Now why do people carry out pesticide determination in food? They carry this analytical determination out because they want to know whether we can eat the food or not. So, in order to say whether this thiabendazole concentration in citrus fruit is okay or not, we need to know the maximum permissible limit or maximum residual limit of thiabendazole and this limit in the European Union is five milligrams per kilogram. So here comes this maximum residual limit, and if we now look at these results, we can see that although the results themselves are below 5 milligrams per kilogram there is also some probability that the true value is above there. Probably the true content of pesticide in the citrus fruit is below 5 milligrams per kilogram but we cannot be completely sure in this and the decision remains with the respective Food Authority as to whether these fruits could still be sold or not. So, we see that measurement uncertainty is first of all an important quality characteristic content measurement result and secondly it also is necessary for comparing results. And this has been recognized by different authorities and in fact nowadays one of the requirements if a laboratory wants to accredit its management system is the ability to be able to estimate measurement uncertainty for the results of chemical analysis and measurements that laboratory makes. So that the measurement uncertainty estimation ability is also required from the laboratories by authorities.

      		     Pourquoi l'incertitude de mesure est-elle importante ? Pourquoi avons-nous besoin d'estimer l'incertitude d'une mesure ? Regardons un exemple et prenons l'exemple de la détermination d'un pesticide, la thiabendazole dans des citrons. Supposons que nous ayons deux laboratoires qui ont réalisé cette analyse. Un des laboratoires a obtenu un résultat pour un lot de citrons, et a obtenu un résultat de 4,2 milligrammes par kilogramme. Nous avons ici un axe de concentration et nous pouvons placer 4,2 sur cet axe. Maintenant supposons que l'autre laboratoire a obtenu un résultat plus grand et le résultat de cet autre laboratoire est de 4,7 milligramme par kilogramme. Ce que l'on peut voir au sujet de ces résultats : sont-ils en accord ? Ou sont-ils en désaccord ? Au premier coup d'œil nous pouvons dire que bien sûr ils sont en désaccord, ils sont très différents, il n'y a aucun doute là-dessus. Mais en réalité, la détermination des pesticides dans la nourriture à très faible niveau est une analyse très difficile. Et il sera très difficile de le faire de telle sorte que les résultats soient extrêmement exacts. Ainsi, ces résultats sont actuellement assortis d'une grande incertitude. Cette incertitude peut représenter plusieurs dizaines de pourcents de ces valeurs. Et si nous plaçons des valeurs réalistes de l'incertitude sur ces valeurs, nous pouvons avoir une image complètement différente. Faisons le… Les deux résultats de mesure sont maintenant caractérisés par une incertitude de plus ou moins 0,6 milligrammes par kilogramme. Nous voyons maintenant que la valeur attribuée à cette mesure par le laboratoire peut se situer n'importe où dans cette plage, même ici. Et la valeur vraie selon les résultats de ce laboratoire peut être n'importe où dans cette plage, même ici. Ainsi, nous n'avons aucune raison pour dire que ces résultats sont différents. En fait, les résultats sont en très bon accord. Donc pour comparer deux résultats de mesure, nous avons besoin de connaitre leurs incertitudes. Pourquoi les gens recherchent-ils des pesticides dans l'alimentation ? Ils réalisent cette mesure analytique parce qu'ils veulent savoir si nous pouvons manger ces aliments ou pas. Pour dire si cette concentration en thiabendazole dans les citrons est satisfaisante ou pas, nous avons besoin de connaitre la limite maximale autorisée ou limite maximale résiduelle de thiabendazole, et cette limite dans l'Union Européenne est de 5 milligrammes par kilogramme. Apparaît maintenant cette limite maximale résiduelle, et si nous regardons maintenant ces résultats nous pouvons voir que si les résultats sont inférieurs à 5 milligrammes par kilogramme, il existe une certaine probabilité que la valeur vraie soit au-dessus. Probablement, la valeur vraie en pesticide dans les citrons est inférieure à 5 milligrammes par kilogramme mais nous ne pouvons en être totalement certains. La décision incombe à l'autorité de surveillance de l'alimentation de décider si ces fruits peuvent être vendus ou pas. Ainsi, l'incertitude d'une mesure est tout d'abord une caractéristique importante de la qualité du résultat de mesure et d'autre part, elle est nécessaire pour comparer des résultats. Ceci a été reconnu par différentes autorités et, en fait maintenant, une des exigences pour un laboratoire qui souhaite accréditer son système de management réside dans sa capacité à estimer les incertitudes de mesure pour les résultats d'analyse chimique et les mesures qui sont réalisées par le laboratoire. Ainsi l'aptitude à estimer l'incertitude de mesure est demandée aux laboratoires par les autorités.