Introducción Química Analítica

• La Química Analítica es la rama de la Química que

está relacionada con la separación y análisis de las

sustancias químicas.

• Estudia el conjunto de principios, leyes, y técnicas

necesarias para la determinación de la composición

química de cualquier muestra, tanto natural como

artificial.

• Incluye el análisis cualitativo y el análisis

cuantitativo.

• El análisis químico cualitativo responde a la pregunta de

¿qué? está presente en una muestra. El análisis

cualitativo indica la presencia o ausencia de algunos

elementos, iones o moléculas.

• El análisis químico cuantitativo responde a la pregunta

de ¿cuánto? está presente en una muestra. El análisis

cuantitativo provee de datos que consideran la

composición química de la materia. Es por esto que se

le considera el análisis más importante.

• Los datos obtenidos pueden ser muy detallados,

incompletos o generales, de allí que el análisis puede

ser parcial o total.

¿Dónde se usa la química analítica?

• Para relacionar las propiedades químicas y

físicas. Ej: eficiencia de un catalizador,

propiedades de un metal, etc.

• Control de calidad. Ej. El agua potable.

• Determinar la cantidad de un constituyente

valioso. Ej. La cantidad de oro en un mineral.

• Diagnóstico.

• Investigación :Ej. Estudios de corrosión,

procesos de extracción, etc.

¿Qué métodos son utilizados en el

análisis cuantitativo?

• Gravimétricos

• Volumétricos

• Absorción de energía radiante

• Emisión de energía radiante

• Análisis Gaseoso

• Eléctrico

• Varios

CLASIFICACIONES

GENÉRICAS DE LA

QUÍMICA ANALÍTICA

Según finalidad

Análisis

cualitativo

Análisis

Cuanti tativo Análisis

Estructural

Otros

Otras

Según tamaño inicial de

la muestra

Según proporción

relativa de analitos

Según naturaleza

muestra / anali to

Según técnica

Análisis

clásico

Métodos de

separación

Análisis

Instrumental

DIVISIONES MÁS USUALES DE LA QUIMICA ANALITICA

Inorgánico

Inorgánico

ANÁLISIS

Bioquímico

Bioquímico

Orgánico

Orgánico

ANÁLITO

Tipos de análisis según la naturaleza de la muestra y de los analitos

Según el tamaño de la muestra inicial que se somete

al proceso analítico, puede clasificarse el análisis en

cuatro tipos:

0.0001 g 0,01 g 0,1 g

Ultra- micro

análisisMicro análisis Semi- micro

análisis

Macro

análisis

Clasificación de los análisis químicos según el tamaño

de la muestra

Según la proporción relativa ( concentración) de los

analitos en la muestra pueden diferenciarse tres tipos

de determinaciones:

Trazas Micro-componentes Macro-componentes

DETERMINACIONES

0,01 % 1 %(100 ppm)

ETAPAS DE UN ANÁLISIS CUANTITATIVO

Cálculo de los resultados

Elección del Método

Medición de la propiedad del analito

Eliminación de Interferentes

Disolución, Extracción, transformación, concentración de la muestra

Obtención de una muestra representativa

Definición del Problema.

Evaluación confiabilidad de los resultados

ETAPAS DE UN ANÁLISIS CUANTITATIVO TÍPICO

1. Definición del problema

2. Selección de un método de análisis

• Balance entre exactitud y economía.

• Considerar el número de muestras.

• Método elegido siempre debe estar determinado por lacomplejidad de la muestra que se analiza y por la cantidad de

componentes en la matriz de la muestra.• Características fisicoquímicas de analito y matriz.

• Instrumental disponible.

• Parámetros de desempeño del método.

CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS CUANTITATIVOS DE ANÁLISIS

Resultados se calculan a partir de 2 mediciones:

• Masa de muestra

• Volumen de muestra

Se clasifican de acuerdo con la naturaleza de la medición

MÉTODO GRAVIMÉTRICO

• Determinación de la masa del analito o compuesto que estéquímicamente relacionado

MÉTODO VOLUMÉTRICO

• Medición de volumen de una solución que contienesuficiente reactivo para reaccionar completamente con elanalito.

MÉTODOS ELECTROANALÍTICOS

• Medición de propiedades eléctricascomo:potencial,corriente,resistencia y cantidad de carga

MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS

•Medición de la interacción de la radiación electromagnéticacon los átomos o moléculas del analito, o la radiaciónproducida por los analitos.

MÉTODOS DIVERSOS

Medición de propiedades como la relación masa-carga,calorde reacción, velocidades de reacción, índice de refracción,

conductividad térmica,etc.

3. Obtención de una cantidad medida de muestra

Muestra representativa del total

• Contener la misma proporción de componentes que el producto total.

Importancia del muestreo

• Productos a analizar no son homogéneos.

Definición de “Muestra”

• a) Material sobre el cual se hace una determinación.

• b) Material del que se toman porciones para lapreparación de un sistema susceptible de mediciones

que determinen la cantidad de un constituyentedeseado.

TÉCNICAS DE MUESTREO

A) MUESTREO DE SÓLIDOS

Material Homogéneo: Tomar muestra suficiente para poder efectuar las determinaciones requeridas y para conservar una parte (contramuestra)con la que se pueda comprobar algún dato.

Material Heterogéneo: El tamaño de la muestra dependerá de la cantidad de dicho material y de la variación del tamaño de sus partículas

< número de masas individuales, < tamaño de partículas

TÉCNICAS DE MUESTREO

B) MUESTREO DE LÍQUIDOS

• Líquido Homogéneo: Cualquier porción es representativa.

• Emulsiones y suspensiones: Agitar perfectamente antes de tomar la muestra.

• Líquidos que circulan en tuberías: Se recomienda dejar correr suficiente líquido antes de tomar la muestra y aplicar método intermitente.

TÉCNICAS DE MUESTREO

C) MUESTREO DE SÓLIDOS

• Se emplean pipetas especiales. Se debe hacer un vacío aproximado de 1 mm de Hg para evitar la contaminación del gas con aire.

• Después se llena el recipiente dejando una presión superior a la atmosférica.

MÉTODOS DE MUESTREO

•En movimiento

•En banda transportadora

•Sacar porciones de un

determinado nº de material

para formar la muestra

•Muestra sin orden o plan

prefijado exclusivo

de material homogéneo.

•Confiable

•Barato

Muestreo continuo,intermitente y errático

Muestreo mecánico y manual

ERRORES DURANTE EL MUESTREO

• Contaminación

• Oxidación

• Cambios en la humedad

• Pérdida de partículas volátiles o

de poco peso

CAUUSAS QUE PROVOCAN VARIACIÓN EN LA COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA DESPUÉS DE COLECTADA

• Cambios internos

• Reacción con el aire

• Interacción de la muestra con el recipiente

Ejemplo: recipientes de vidrio provocan

reacciones de intercambio iónico en la

superficie del vidrio

CONCEPTOS EN LA OPERACIÓN DE MUESTREO

• LOTE

Material completo del que se toman las muestras.A menudoestán formados por unidades muestreales.

• MUESTRA BRUTA

Muestra que se toma del lote para el análisis oalmacenamiento. Debe ser representativa del lote. Suelección es crítica para un análisis válido

• MUESTRA DE LABORATORIO

Tiene la misma composición de la muestra bruta, pero demenor tamaño.

• MUESTRA ANALÍTICA

Misma composición de la muestra de laboratorio, pero hasido sometida a un proceso previo a su análisis,generalmente molienda y pulverizado.

• PORCIONES DE PRUEBA (O ALÍCUOTAS)

Pequeñas porciones de la muestra de laboratorio que setoman para realizar análisis individuales.

• MEDIDA

Propiedad inherente al analito; masa, concentración, vol.

Conformar la

muestra bruta

Muestra al azar

¿Qué hacer con materiales altamentesegregados?

1º Constituir una muestra compuesta.

2ª Homogenizar ( molienda).

3º Muestra de Laboratorio

o

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TECNICAS

ANALITICAS

SEPARATIVAS

Clasificación:

Según: La Interface

Fuerzas puestas en juego

El modo de operación

Control de procesos

Analito Preparación Instrumentación

Orgánico Extracción, concentración, limpieza, derivatización

CG, HPLC, CG/SM, CL/SM

Orgánico Volátil Transferir a fase de vapor, concentración

CG, CG/SM

Metales Extracción, concentración y especiación

AA, AAHG, ICP, ICP/SM

Metales Extracción, concentración , especiación, derivatización

UV-VIS, IC

Iones Extracción, concentración , derivatización

UV-VIS, IC

ADN/ARN Análisis celular, extracción, PCR

EC, UV-VIS, FLUORESCENCIA

Aminoácidos, grasas, carbohidratos

Extracción, limpieza CG, HPLC, EC

Microestructuras Borbamdeo de iones Microscopio

DISOLUCIÓN DE MUESTRAS

HCl

HNO3

H2SO4

HClO4

Fundentes Alcalinos

DISOLUCIÓN DE MUESTRAS

a)Elección del disolvente

Debe disolver todos los componentes de la muestra.

Tiempo de disolución debe ser razonable.

Composición química del disolvente no debe aportarinterferentes en las subsiguientes etapas del análisis o encaso contrario que sea fácil de eliminar.

b)Método de disolución

Se debe trabajar de preferencia con soluciones diluidas ytemperaturas moderadas.

Eliminación de Interferentes

Falta de reacciones y propiedades verdaderamenteespecíficas dificultan el análisis químico.

INTERFERENTES O INTERFERENCIAS son compuestos oelementos que impiden la medida directa de las especiesque se están determinando.

Eliminación de Interferentes

Formas de eliminar interferencias:

Ajuste de pH

Acomplejando

Cambio de estado de oxidación

A veces es necesario eliminar el interferente antes de la medición:

Método de Precipitación

Método de Destilación

Extracción

Cromatografía

MEDICIÓN Y CALIBRACIÓN

Todos los resultados dependen de la medición final de una Xpropiedad física del analito, la cual debe variar de manera conocida y reproducible con la concentración del analito.

A menudo la propiedad física es directamente proporcional a la concentración

CA= kX

Los métodos gravimétricos y coulombimétricos son losúnicos métodos en los que se requiere la “etapa decalibración”

Al proceso de determinar k se le denomina “calibración”

CÁLCULOS DE RESULTADOS

Dichos cálculos se apoyan en:

• Datos experimentales sin procesar obtenidos en la etapa de medición.

• En la estequiometría de la reacción química particular

• Factores instrumentales

EVALUACIÓN DE RESULTADOS Y ESTIMADO DE CONFIABILIDAD

• Los resultados analíticos son completos cuando se ha estimado su confiabilidad.

• El analista debe proporcionar alguna medida de la incertidumbre asociada al cálculo de resultados.

• La incertidumbre es el parámetro que caracteriza el intervalo de valores dentro del cual se espera que esté el valor de la cantidad que se mide.

TÉRMINO DEL ANÁLISIS

• Medida final que debe ser una verdadera indicación delpunto final.

• Es el aspecto menos difícil del análisis:mediciónfinal,cálculos y resultados.

• Entrega de resultados debe involucrar exactitud y precisión.

• Exactitud Error relativo

• Precisión Desviación estándar

xx

x x

x

x

x x x

Buena precisión

Buena exactitud

Buena precisión

Mala exactitud

Mala precisión

Mala exactitud

Mala precisión

Buena exactitud

xx

x

GRACIAS

Dra. Viena Medrano