METODOS INSTRUMENTALES
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INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS DE
ANÁLISIS INSTRUMENTAL
Análisis Químico. Marta Lorenzo
1º Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Mª Teresa Rabadán López
Curso 2006-2007. Sofía Sanz Quintana
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ÍNDICE
Introducción............................................................................................... Pág. 2
Clasificación de las técnicas instrumentales................................................ Pág. 2
Componentes básicos de un instrumento de medida ................................... Pág. 4
Definición de técnica, método, procedimiento y protocolo ......................... Pág. 5
- Elección de un método ...................................................................... Pág. 6
Métodos de estandarización. Fundamentos y aplicabilidad ......................... Pág. 10
1. Curva de calibrado ............................................................................ Pág. 12
2. Método de adición estándar sencillo .................................................. Pág. 14
3. Método de adición estándar múltiple ................................................. Pág. 15
4. Método de patrón interno................................................................... Pág. 16
Bibliografía................................................................................................ Pág. 18
2
INTRODUCCIÓN
La química analítica se ocupa de los métodos para la determinación de la
composición química de la materia. Un método cualitativo informa sobre la identidad de
las especies atómicas o moleculares de la muestra, o de los grupos funcionales que hay
en ella; por otra parte, un método cuantitativo aporta información numérica de la
cantidad absoluta o relativa que hay de uno o varios de estos componentes.
Los métodos que utiliza la química analítica para la caracterización de la materia
son:
- Métodos químicos: Se basan en interacciones materia- materia, esto es, en reacciones
químicas. Se consideran análisis cualitativo y cuantitativo.
- Métodos instrumentales: basados en interacciones materia- energía, se emplean
aparatos distintos a la balanza o la bureta para realizar la medida y para las cuales no es
esencial el concurso de una reacción química. Se clasifican en ópticos, electroquímicos
y otros.
CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS INSTRUMENTALES
Las técnicas analíticas instrumentales las podemos clasificar en dos grupos:
- Técnicas totales, donde la señal es proporcional a la cantidad absoluta de analito.
- Técnicas instrumentales o de concentración, donde la señal es proporcional a la
concentración del analito. Éstas las podemos clasificar en:
A) Técnicas ópticos.
B) Técnicas electroanalíticos
C) Técnicas cromatográficas
A) MÉTODOS ÓPTICOS
Los métodos ópticos de análisis cubren un amplio campo de aplicación,
incluyéndose bajo su denominación todos aquellos que implican la medida de la
radiación electromagnética emitida por la materia o que interacciona con ella.
Actualmente el uso de métodos ópticos está generalizado, debido a su rapidez, a la
gran gama de instrumentación disponible y sus grandes posibilidades de
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automatización. En muchos casos es posible la resolución de un problema analítico sin
necesidad de recurrir a métodos de otro tipo.
Podemos clasificar estos métodos en:
1. Espectroscópicos: son aquellos en los que existe un intercambio de energía entre la
radiación electromagnética y la materia. En estos métodos se miden espectros,
siendo estos debidos a transiciones entre distintos niveles energéticos.
- Absorción: Niveles moleculares: UV- visible, IR, microondas.
Niveles atómicos: absorción atómica, rayos X.
- Emisión: Niveles moleculares: luminiscencia (fluorescencia,
fosforescencia).
Niveles atómicos: espectrometría de emisión, fotometría
de llama ICP, fluorescencia de rayos X, fluorescencia
atómica.
2. No espectroscópicos: se caracterizan por no tener lugar intercambio de energía como
consecuencia de la interacción materia- radiación electromagnética.
No se producen transiciones entre los diferentes estados energéticos, sino que lo que
realmente ocurre son cambios en la dirección o en las propiedades físicas de la
radiación electromagnética.
Los primeros pueden basarse en procesos de absorción y emisión, mientras que las
transiciones entre distintos niveles energéticos pueden tener lugar a nivel atómico o
molecular. En los segundos, los principales mecanismos de interacción implicados son
la dispersión (turbidimetría, nefelometría), difracción (rayos X, electrones), refracción
(refractometría, interferometría), rotación óptica (polarimetría, dicroísmo circular).
B) MÉTODOS ELECTROANALÍTICOS
Los métodos electroquímicos de análisis, o métodos electroanalíticos, son en
general, menos utilizados que los espectroscópicos o los cromatográficos. Esto puede
ser porque ofrecen menos posibilidades de automatización que otros métodos
analíticos.
Estos métodos también ofrecen importantes ventajas como:
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- Mayor especificidad para un determinado estado de oxidación. Por ejemplo, por
métodos electroquímicos puede determinarse la cantidad de Fe 2+ y la de Fe 3+ presentes
en una mezcla de ambas especies, mientras que muchos métodos espectroquímicos
proporcionan únicamente la cantidad total de hierro.
- Muchos métodos electroanalíticos proporcionan información sobre la actividad de una
determinada especie, en lugar de hacerlo sobre la concentración, lo cual puede ser
interesante en ciertas ocasiones.
- La instrumentación es, en general, relativamente barata.
C) MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS
La cromatografía se puede definir como una técnica utilizada inicialmente para la
separación de los componentes de una muestra en la cual los componentes se
distribuyen en 2 fases, una de las cuales es estacionaria y la otra es móvil. La fase
estacionaria puede ser un sólido, un líquido sobre un soporte sólido, o un gel .La fase
estacionaria puede estar contenida en una columna, extendida en forma de capa o
dispuesta en forma de película. La fase móvil puede ser gaseosa o líquida.
Los principales métodos cromatográficos son:
- En columna: la fase estacionaria se introduce en una columna estrecha a través
de la cual pasa la fase móvil por efecto de la gravedad o de una presión aplicada.
- Plana: la fase estacionaria reviste una lámina plana de vidrio, metal o plástico
que se coloca en una cámara de revelado. La fase móvil se desplaza por acción
capilar.
COMPONENTES BÁSICOS DE UN INSTRUMENTO DE MEDIDA
Un instrumento analítico es un dispositivo que convierte una señal, que no suele ser
detectable directamente por el ser humano, en una forma que sí lo es.
Un instrumento analítico típico consta de cuatro componentes:
1. Generador de señales: produce una señal directamente relacionada con la presencia
(y también, frecuentemente con la concentración) del analito.
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En ocasiones es una especie producida por el propio analito, como cuando se trata
de determinar el pH, donde la señal son los iones H+.
Otras veces, el proceso de generación de la señal es más complicado, como por
ejemplo, en espectrofotometría, donde, además de la propia muestra, se necesita una
fuente de radiación y un monocromador (selector de longitud de onda).
2. Detector: también llamado transductor de entrada, es un dispositivo que convierte
un tipo de señal en otro. Cuando se trata de medir el pH, el detector es un electrodo
de vidrio que transforma la actividad de los iones H+ en un potencial eléctrico,
mientras que en espectrofotometría ultravioleta o visible, el detector es un tubo
fotomultiplicador que transforma la energía radiante en una corriente eléctrica.
3. Procesador de señales: modifica la señal procedente del detector, adaptándose al
dispositivo de lectura. En muchas ocasiones se produce simplemente una
amplificación, si bien, a menudo simultáneamente las señales se filtran para reducir
el ruido de fondo.
4. Dispositivo de lectura: transforma la señal procesada en otra señal inteligible para
el observador. Ésta puede ser, por ejemplo, el desplazamiento de la aguja en una
escala, una serie de números, un trazo en un papel, el ennegrecimiento en una placa
fotográfica, etc.
DEFINICIÓN DE TÉCNICA, MÉTODO, PROCEDIMIENTO Y PROTOCOLO
Es necesario clarificar el significado de las palabras técnica, método, procedimiento
y protocolo que se usan con frecuencia indistintamente.
- Técnica: Es un principio físico o químico que puede usarse para extraer información.
Implica el uso de un instrumento.
- Método: Es la aplicación concreta de la técnica analítica para la determinación de un
analito o mezcla en una muestra definida. Tiene un carácter específico y concreto, ya
que debe aplicarse a un tipo de muestra y a un analito perfectamente definidos.
- Procedimiento: Es el conjunto de información escrita en el que se detalla la forma de
aplicar un método a una muestra concreta. Un método no conduce necesariamente a un
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procedimiento único, ya que distintos analistas o instituciones adaptaran dicho método a
sus necesidades específicas.
- Protocolo: Es el conjunto de instrucciones escritas estrictas, en las que se detalla el
procedimiento que debe seguirse si se quiere que la institución que especifica el
protocolo acepte los resultados del análisis. Los protocolos son habituales cuando se
utiliza la química analítica para apoyar o definir políticas públicas.
ELECCIÓN DE UN MÉTODO
La elección de un método la vamos a realizar en función de su calidad analítica
(conjunto de características de un método que lo hacen igual, mejor o peor que otro
método). La calidad analítica se materializa en unas propiedades que son indicadores de
calidad, estos indicadores del grado de calidad permiten evaluar, comparar y validar
diversas facetas.
Estas propiedades se dividen en tres grupos:
1- Propiedades analíticas supremas: Exactitud y Representatividad.
Las propiedades analíticas supremas son atribuibles directamente a los resultados
generados.Así, si un resultado es exacto pero no es representativo del problema
planteado, es sin duda un resultado de mala calidad.
Exactitud
Es el grado de concordancia entre el resultado de una determinación o la media de n
resultados y el valor “verdadero” del analito en la muestra en cuestión. Toda medida
tiene un fallo, por lo que el valor verdadero no lo conocemos, pero nos podemos
aproximar a el utilizando los siguientes materiales:
- Material de referencia: material o sustancia, en el cual una o más de sus propiedades
están suficientemente bien establecidas para que sea usado en la calibración de un
aparato, la estimación de un método de medición o para asignar valores a los
materiales.
- Material de referencia certificado (MRC): material en el que los valores de una o más
de sus propiedades están certificados por un procedimiento técnicamente validado.
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Realizan un ejercicio de intercalibración en un laboratorio de prestigio con una muestra,
luego se hace un tratamiento estadístico rechazando los datos muy distintos y se le
asigna el valor verdadero lo más exacto posible.
Los inconvenientes son, que son caros y que muchas veces no existen los MRC para
algunas muestras. Cuando no tenemos dinero o no existen los MRC para nuestra
muestra tenemos que utilizar distintas estrategias para conocer la exactitud como puede
ser contrastar los resultados de distintos medios o distintos laboratorios.
- Material estándar de referencia: material emitido por la Oficina Nacional de Normas
de Estados Unidos (U.S Nacional BUREAU pf Standard) cuyo nombre fue cambiado
recientemente a Instituto Nacional para Normas y Tecnología (Nacional Instituyte for
Standards and Technology, NIST)
La exactitud se caracteriza matemáticamente por el error sistemático, que es la
diferencia entre el resultado experimental y el resultado real. Se puede expresar de
forma absoluta o relativa.
Error absoluto: exi = +/- (xi – X´)
Error relativo: exi , rel = +/- exi /X´ · (100)
Los errores sistemáticos son debidos a alteraciones operacionales, presencia de
interferencias, filtración no completa, contaminación. Debido a su causa, estas
desviaciones son de un signo determinado, por exceso o por defecto.
Los métodos analíticos pueden dividirse en tres grupos según la magnitud de sus
errores relativos:
1. Resultado experimental se encuentra dentro del 1% del resultado correcto, el
método analítico es sumamente exacto.
2. Errores relativos situados entre 1% y 5% son métodos moderadamente exactos.
3. Errores relativos superiores a 5% son métodos de baja exactitud.
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Representatividad
Es la coherencia existente entre cada una de las partes del proceso analítico y la
información suministrada por las mismas. Tiene como soporte básico un muestreo
adecuado.
2- Propiedades analíticas básicas: Precisión, Sensibilidad y Selectividad.
Son fundamentalmente tres: precisión, sensibilidad y selectividad, aunque también
se puede incluir el muestreo adecuado que no es una característica propiamente dicha.
Son el soporte de las propiedades supremas, no se puede alcanzar la exactitud sin
que existan niveles adecuados de precisión sensibilidad y selectividad. No se puede
alcanzar la representatividad sin el muestreo adecuado.
Precisión
Es el grado de concordancia entre un grupo de resultados obtenidos al aplicar
repetitiva e independientemente el mismo método analítico a alícuotas de la misma
muestra, o la dispersión de estos resultados entre sí y con su media.
La precisión se materializa en los errores aleatorios o indeterminados debidos al
azar. La precisión de un resultado individual se define como la diferencia entre este y la
media aritmética, lo que coincide con el error sistemático.
dxi = +/-(xi – X) dxi, rel = +/- (dxi/ X) · 100
La precisión de un conjunto de resultados se caracteriza por la desviación estándar:
La precisión se divide en dos categorías:
1. Repetitibilidad: es la dispersión de resultados de ensayos mutuamente
independientes, utilizando el mismo método aplicado a alícuotas de la misma muestra,
en el mismo laboratorio, por el mismo operador, usando el mismo equipamiento en un
intervalo corto de tiempo. Es una medida de la varianza y un reflejo de la máxima
precisión que el método pueda alcanzar.
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2. Reproducibilidad: es la dispersión de resultados de ensayos mutuamente
independientes utilizando el mismo método aplicado a alícuotas de la misma muestra en
diferentes condiciones: distintos operadores, diferente equipamiento o diferentes
laboratorios.
Sensibilidad
Es la capacidad para discriminar entre concentraciones semejantes de analito o su
capacidad para poder detectar o determinar pequeñas concentraciones de analito en la
muestra. Depende de dos factores: la pendiente de la curva de calibrado y de la
desviación estándar.
El límite de detección es la concentración o peso mínimo del analito que origina una
señal que puede diferenciarse estadísticamente de la señal del blanco.
Selectividad
Es la capacidad para originar resultados que dependen de forma exclusiva del
analito para su identificación o cuantificación en la muestra. Se materializa en las
interferencias y alteran los resultados analíticos son errores sistemáticos.
Un método es robusto cuando está relativamente libre de interferencias químicas y
puede aplicarse ala determinación de analitos en muestras con una amplia variedad de
matrices
Un método es sólido cuando es relativamente insensible a los cambios en
condiciones experimentales como temperatura, acidez.
3- Propiedades analíticas complementarias:
Definen la productividad del laboratorio, aunque parecen menos importantes, son
fundamentales.
- Rapidez: se refiere al tiempo de análisis, se denomina “frecuencia de muestreo” que es
el número de muestras procesadas de forma completa por unidad de tiempo.
- Costes: valor económico de cada análisis.
- Factores personales: El factor humano es muy importante desde el punto de vista de
seguridad del personal del laboratorio y del medio ambiente y también desde la
comodidad del personal del laboratorio.
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La elección del método se realiza comparando todas estas propiedades, siendo todas
importantes, ya que hay que comparar métodos que sean muy exactos con costes muy
elevados con otros que a lo mejor no son tan exactos pero tienen unos costes más
aceptables. El tiempo de análisis también es un factor muy importante en laboratorios
que manipulan un gran número de muestras.
La selección de un método específico requiere un equilibrio entre los criterios
anteriores.
MÉTODOS DE ESTANDARIZACIÓN. FUNDAMENTOS Y APLICABILIDAD.
Diferenciamos calibración y estandarización.
La calibración es el proceso que permite confirmar que la señal medida por un
instrumento es correcta. Se refiere al aseguramiento de que un instrumento y/o aparato
funciona correctamente.
La estandarización es el proceso por el que se determina experimentalmente la
relación entre la señal y la cantidad de analito.
Los métodos de estandarización pueden dividirse en dos tipos: los que utilizan
estándares externos y los que utilizan estándares añadidos a la muestra.
- Estándares externos: son los que utilizan uno o varios patrones externos que contienen
concentraciones conocidas de analito. Se denominan así porque se separan y analizan
separadamente de las muestras.
- Estándares añadidos: se dividen a su vez en dos categorías. Los dos requieren añadir
una cantidad conocida de estándar a cada muestra que se analiza.
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Estándar interno: requiere adicionar el patrón a la muestra así como a la
disolución blanco. El estándar debe ser lo suficientemente diferente químicamente al
analito, para que cuando se le detecte en el mismo experimento, no interfiera en el
análisis y lo suficientemente similar para que tenga el mismo comportamiento. El
estándar interno puede añadirse antes de la preparación de la muestra o antes de la
medida.
Adición estándar: son cantidades fijas de analito que se añaden a cada muestra,
después de una medida inicial, la medida se vuelve a realizar después de cada adición.
Las adiciones y las medidas normalmente se llevan a cabo una o dos veces, y por
extrapolación, se averigua la concentración de analito presente en la muestra al
comienzo. La adición de los patrones, en este proceso, se realiza después de haber
completado la preparación de la muestra.
Para estandarizar un método se determina el valor de k (k = Sref/Cs, siendo Sef la
señal y Cs la concentración conocida del analito) midiendo la señal de una o más
referencias, para cada una de las cuales contiene una cantidad conocida de analito.
Los estándares químico-analíticos deben cumplir una serie de requisitos:
- El patrón o estándar debe ser idóneo para el fin perseguido, es decir, para que su
empleo consiga el objetivo previsto. Así, la pureza del mismo ha de ser elevada y con
la menor incertidumbre posible.
- Debe existir una amplia variedad de estándares de medida analíticos para cubrir todas
las necesidades del proceso analítico.
- El material de referencia ha de presentar una documentación explícita que indique su
forma de empleo y conservación.
- Los estándares deben ser asequibles económicamente. Los precios son elevados
debido a que previamente han sido tratados con productos de química fina certificada
y n trabajo previo amplio y riguroso.
- La exactitud y la incertidumbre han de estar bien establecidas y certificadas respecto a
los parámetros numéricos que los habilitan para su empleo.
- Sus características no deben variar ni con el tiempo ni con el manejo.
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- La homogeneidad de los patrones ha de ser garantizada.
- Los estándares han de ser fáciles de preparar y su uso y conservación ha de implicar
tareas sencillas.
- Ha de poder establecerse un vínculo de trazabilidad entre los patrones analíticos
primarios (sustancias estables y homogéneas con propiedades bien establecidas) y los
patrones analíticos secundarios (sustancias con propiedades no adecuadas para ser
utilizadas directamente como estándares analíticos, y se usan porque el primario no
existe o es inasequible o caro) Una vez preparados y contrastados deben poseer una
estabilidad bien establecida.
Los patrones o estándares de medida químico- analíticos tienen como función
principal ser las referencias de las medidas implícitas en los procesos de medida.
1. Curva de calibrado normal
Existen dos facetas de calibración en el análisis cualitativo, la calibración
instrumental y la calibración metodológica. La calibración instrumental se realiza con
estándares que no contienen el analito y se utiliza para asegurar el funcionamiento del
instrumento empleado, mientras que la calibración metodológica se realiza con
estándares que contienen el analito para establecer una relación entre las características
físico-químicas del analito y las señales del instrumento.
En un proceso analítico se relaciona la señal y características del analito, de modo
que la calibración se realiza al obtener la señal de respuesta como función de la
concentración conocida del analito. Se representan los datos obtenidos y se obtiene la
gráfica de la señal corregida frente a la concentración del analito.
Lo normal es que la gráfica tienda a una línea recta, donde a medida que aumenta la
concentración, la señal de respuesta es mayor (pendiente positiva). En el modelo de
curva de calibración lineal, la pendiente vendrá dada por la ecuación matemática:
y = mx + b
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Siendo m la pendiente, x la concentración de analito e y la señal de respuesta.
Calibrado directo
0,00,20,40,60,81,01,21,4
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0
Concentración
Señ
al A
nalít
ica(
Abs
)
La sensibilidad de calibración es la pendiente de la curva de calibrado. Por tanto en
una curva de calibrado lineal la sensibilidad es siempre la misma y no va a depender de
la concentración, ya que para que se cumpla y = mx + b, las concentraciones deben
tener una incertidumbre insignificante.
Cuando la gráfica no se ajusta a una ecuación lineal, la sensibilidad de calibración
no va a ser siempre la misma ya que variará al cambiar la concentración del analito.
Para obtener un buen modelo matemático que defina a la curva de calibrado no lineal es
preciso tener un número elevado de datos.
Antes de medir la señal de la muestra es preciso corregir la respuesta analítica
original del instrumento con la medida de un blanco. El blanco debe ser idéntico a la
muestra pero sin analito; con muestras complejas es difícil conseguir el blanco ideal.
Puesto que para realizar la curva de calibrado se introducen patrones con
concentraciones conocidas con exactitud, es necesario que la matriz de los patrones sea
lo más parecida posible a la matriz de las muestras a analizar para minimizar los efectos
de interferencia que los componentes presentes en la muestra puedan causar en la
medida de absorbancia.
Estos errores son en muchas ocasiones inevitables, pero se pueden intentar reducir
con diversos métodos como llevar a cabo una dilución de la muestra o añadir agentes
que modifiquen la matriz o que la enmascaren. Con esta adición, el agente introducido
reacciona formando un complejo con el agente que causa interferencias para que no
afecte a la determinación.
y = mx + b
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Método de adición estándar: sencillo y múltiple
El método de adiciones estándar consiste en añadir diferentes volúmenes de una
disolución estándar conocida del analito a varias alícuotas de la muestra. Empleándose
los estándares externos se supone que, cuando en la muestra y en el estándar esté
presente la misma concentración de analito se obtendrá la misma respuesta. Éste método
resulta adecuado para las muestras complejas donde los efectos de la matriz son
importantes, porque no es necesario intentar adaptar las matrices de los patrones a las
matrices de la muestra. Simplemente se añade a varias alícuotas de la muestra una
cantidad conocida de analito.
2. Método de adición estándar sencillo
Consiste en tomar dos porciones de la muestra de manera que una porción sirve
como referencia; se diluye un volumen (Vo) de muestra con una concentración de
analito (Ca) desconocida hasta un volumen final (Vf) y se mide de manera habitual
(Smuestra), y a la segunda porción de igual volumen Vo se le añade una cantidad conocida
(Vs) de la disolución estándar del analito, con una concentración conocida (Cs) hasta el
mismo volumen final (Vf). Se relacionan las dos respuestas(S y Smuestra) con la
concentración desconocida (Ca) de la muestra:
Smuestra = K·Ca·Vo/ Vf
S = K·(Ca·Vo/Vf + Cs·Vs/Vf)
Siendo Vo/Vf y Vs/Vf cocientes que representan la dilución y K una constante de
proporcionalidad que es la pendiente de la curva de calibrado. K relaciona la señal
medida con la concentración de analito.
Si el volumen de la disolución patrón conocido (Vs) es menor que el volumen Vo de
la muestra, el efecto de la adición del patrón a la matriz de la muestra será insignificante
y las matrices de la muestra original y de la muestra a la que se le ha agregado la
disolución patrón podrán ser consideradas idénticas. Siendo la concentración del analito
la única diferencia. En estas condiciones, el valor de K en ambas ecuaciones será el
mismo, por lo que despejando K en ambas ecuaciones e igualando, obtendremos la
siguiente ecuación para así conocer la concentración de analito en la muestra original
Ca:
Smuestra / Ca·(Vo/Vf) = S / Ca·(Vo/Vf) + Cs·(Vs/Vf)
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La representación de S en función de Vs es una línea recta de la forma S = a + m·Vs
Donde la pendiente m y la ordenada en el origen a, vienen dadas por: m = K·Cs / Vf y
a = K·Ca·Vo / Vf.
Éste método es más arriesgado que el de adiciones estándar múltiples, ya que no hay
forma de verificar la linealidad con sólo una porción de la muestra, y los resultados
dependen de lo fiable que sea una medida.
3. Método de adición estándar múltiple
Para realizar el método de adición estándar múltiple se añaden cantidades conocidas
crecientes de la disolución estándar pura del analito a varias alícuotas de la muestra real.
De manera que todas tengan una concentración de analito que es la suma de la original y
la añadida. Se obtiene una señal para cada alícuota y se representan en función de las
concentraciones del estándar añadido. Así, se obtiene una recta de calibrado. Si
comparando la gráfica de calibración externa o normal y la obtenida por adiciones
patrón, se ve que es paralela a la obtenida con estándares puros, es decir, con la misma
pendiente, significa que no hay efectos de matriz (interferencias).
La concentración de analito en la muestra se obtiene por extrapolación de la recta de
calibrado, con lo que la precisión es menor que si se calculara por interpolación, como
en el método de patrón interno o de estandarización externa.
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Otra desventaja de éste método es que se requiere más tiempo para realizar las
adiciones y las medidas, pero la ventaja es que se puede comprobar que se cumple la
relación lineal entre la respuesta y la concentración del analito.
Se toman varias alícuotas de la disolución problema con el mismo volumen (Vo) y
con una concentración del analito desconocida (Ca) y se introducen en diferentes
matraces de volumen final Vf. A cada matraz, excepto a uno, se le añade un volumen
variable de disolución patrón Vs con una concentración de analito conocida. Se diluyen
todas las disoluciones al mismo volumen Vf. Una vez diluidos se mide la señal de
interés en cada disolución, dando una señal de medida S en el instrumento, y se
relaciona con la concentración de analito mediante:
S = K· [Ca· (Vo/Vf) + Cs· (Vs/Vf)]
Las dos curvas de calibración serán la representación de S:
- En función del volumen añadido de solución patrón Vs mediante S = a + m·Vs,
que al igual que en el método de adición estándar sencillo será una línea recta donde la
pendiente m es K·Cs/Vf y la ordenada en el origen a es K·CaVo/Vf. Como tanto Vo como
Cs son conocidos, la abcisa en el origen (-Ca·Vo/Cs) ya que es el valor de Vs (X) cuando
S=0) puede utilizarse para calcular la concentración del analito Ca de la muestra original
que es la concentración de analito que hay en el matraz al cual no se le había añadido
disolución patrón, por lo que la concentración de analito añadido Cs es cero.
- En función de las concentraciones de los patrones agregados después de la
dilución Cs·(Vs/Vf). La representación es una línea recta según S = a + m·Cs·(Vs/Vf)
donde la pendiente m es K y la ordenada en el origen a es K·CaVo/Vf. Como tanto Vo
como Vf son conocidos, la abcisa en el origen (-Ca·Vo/Vf) puede utilizarse para calcular
la concentración del analito Ca de la muestra original.
4. Método de patrón interno
En el método de patrón o estándar interno se adiciona a las muestras, estándares y
blancos, una cantidad conocida de una especie de referencia. Es decir, una sustancia
patrón. La sustancia patrón también puede ser un componente mayoritario de las
muestras que esté en una concentración suficientemente elevada para que pueda ser la
misma en todos los casos. Para hacer la representación gráfica, se calcula el cociente
entre la respuesta del analito y la respuesta del patrón interno y en la gráfica se
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representan frente a las concentraciones de los patrones. En el eje y se representan la
relación de respuestas y en el eje x la concentración del analito de los patrones. Si la
concentración del patrón interno es constante en las disoluciones con diferentes
concentraciones de analito, la curva de calibración será lineal.
El método de patrón interno puede ser de adición de un punto o de varios puntos, al
igual que el método de adición estándar. La ventaja principal de este método es que si se
elige bien el patrón interno y se realizan bien las adiciones, se pueden minimizar los
errores instrumentales debido a que el analito y el patrón varían de la misma forma.
La dificultad para llevar a cabo este método es encontrar a la sustancia con las
condiciones adecuadas para ser el patrón interno. Ya que se requiere que de una señal
similar a la del analito pero a la vez que sea lo suficientemente diferente como para que
el instrumento pueda diferenciarlas. También se debe asegurar que no haya patrón
interno en la matriz de la muestra para asegurar que la única procedencia del patrón sea
la cantidad añadida. Es importante que la señal sea reproducible, así como que el patrón
sea una sustancia estable y de gran pureza que genere una señal similar a la del analito.
Este método se suele utilizar para determinar elementos traza en metales por
espectroscopia de emisión.
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BIBLIOGRAFÍA
1. Hernández L., González C. “Introducción al análisis Instrumental”. Editorial: Ariel
Ciencia (2002)
2. Kenneth A.R., Judith F. R.“Análisis Instrumental”. Editorial: Pearson Educación
(2001)
3. Skoog, D.A., Holler, F.J., Nieman, T.A. “Principios de Análisis Instrumental”.
Quinta Edición. Editorial Mc Graw Hill. (2001)
4. Skoog,D.A., West,D.M., Holler, F.J., Crouch, S.R. “Fundamentos de Química
Analítica” Octava edición. Editorial Thomson. (2005)
5. Valcárcel, M. “Principios de Química Analítica” Editorial Springer-Verlag Ibérica,
S.A. (Barcelona 1999)