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La materia es todo aquello que tiene una localización espacial , posee cierta cantidad de
energía y posee cambios en el tiempo, además está sujeta a interacciones con aparatos de
medida. La materia como tal tiene dos propiedades: Generales y especificas.
Las propiedades generales son aquellas que NO nos permiten distinguir unos objetos de otros,
mientras que las especificas SÍ nos permiten distinguir unos sistemas de otros. Por ejemplo: El
peso es una magnitud irrelevante que no nos proporciona ningun tipo de información especial
sobre un sistema, sin embargo, el punto de fusión nos permite distinguir distintos compuestos
(H2O y amoniaco).
A su vez, todas las propiedades del esquema, tanto físicas como químicas, podemos
englobarlas en dos grandes grupos, EXTENSIVAS E INTENSIVAS.
Extensivas: Aquellas que dependen de la cantidad de sustancia. Ej: La masa, el volumen.
Intensivas: Aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia. Ej: la densidad.
TECNICAS INSTRUMENTALES
TEMA introductorio
Francisco Josué Cordero Pérez 2014/2015
El análisis quimico es esencial en muchos aspectos de nuestra vida, desde análisis clínicos
hasta la industria y deporte.
Las técnicas clásicas o químicas son aquellas técnicas rudimentarias que se utilizaban
antiguamente, estas técnicas eran sencillas y de bajo coste, y se basaban en el estudio de las
reacciones químicas o también dicho, las relaciones materia-materia. Estas técnicas
constituían dos fases: La separación de elementos de una mezcla y su posterior análisis ya
fuere cuantitativo o cualitativo.
En el análisis cuantitativo distinguimos técnicas gravimétricas y volumétricas:
Gravimetría: consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o
compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y
convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composición
definida, que sea susceptible de pesarse .Se utilizan distintos métodos para este
procedimiento, entre los que destacan la precipitación, extracción, volativilizacion o
electrodeposición.
Volumetrias: son un grupo de métodos analíticos que se basan en la medida del volumen de
una disolución de concentración conocida (valorante, prepara a partir de un patrón u otro
reactivo, en cuyo caso debe ser normalizada previamente) necesario para reaccionar
completamente con el analito.
A partir del Siglo XX , comenzaron las técnicas instrumentales, técnicas que relacionaban la
materia con la energía y eran utilizadas para el análisis de su relación. Sin embargo, estas
técnicas eras muy costosas y problemáticas al ser tan complicadas de manejar, se dejaron de
Destilacion, extracción, precipitacion
lado mucho tiempo hasta el desarrollo de la tecnología y de la informática actual , sin las
cuales ahora mismo éstas técnicas no se conciben. Estudian las propiedades físicas y
fisicoquímicas de las sustancias.
TIPOS DE TECNICAS:
En todas las tecnicas instrumentales encontramos una fuente de energía que estimula una
respuesta medida procedente del analito.
La emisión de radicación se basa en la excitación de los átomos de un elemento para la
determinación cualitativa, se le proporciona una energía que excita a un/los electrones.
Posteriormente éstos tienden a volver de manera natural a su estado fundamental, de manera
que deben liberar esa energía que en un principio les fue aportada para excitarse pasando los
electrones a niveles de energía inferiores.
La espectrometría o espectrofotometría de masas es muy importante ya que nos permite
detectar las cargas y las masas de los gases.
VENTAJAS E INCONVENIENTES:
T.I de radiación
electromagetica
TI de propiedades
electricas
Otras
tecnicas
Los métodos instrumentales proporcionan resultados más objetivos que las técnicas clásicas.
Son mas precisos, es decir, que hay menor oscilación entre medidas sucesivas teniendo menos
error, y en cuanto a la sensibilidad, podemos medir cantidades ínfimas de diferencias en la
variación de las concentraciones de analito, por ejemplo , si queremos medir una
concentración de Cu en pescado con una técnica instrumental podemos obtener una cantidad
tan pequeña como 0,0001 partes por millón.
Los métodos clásicos que recurren a reacciones, destruyen la muestra y la alteran, lo que hace
menos rigurosos los resultados de los análisis, al no requerir separación previa nos
proporciona un espectro exacto, el espectro en química es como si fuese una huella dactilar
que nos permite distinguir unas sustancias de otras.
El método analítico consta de 3 pasos: la toma de muestras, el transporte y almacenamiento,
procedimiento analítico(tratamiento a las muestras). Incluye por tanto otros procedimientos
como las preparaciones a las muestras.
DIFERENCIA ENTRE METODO Y TECNICA ANALITICA:
La técnica analítica es utilizada en el método para la determinación de analito en muestra, y es
un procedimiento usado para obtener información, sin ninguna finalidad de resolución de
ningun problema analítico. Pongamos el ejemplo: La espectrofotometría de infrarrojo, es un
procedimiento basado en el estudio del espectro de la secuencia infrarroja de la luz producida
por un cuerpo, lo que se denomina una técnica. Sin embargo, nosotros podemos utilizar la
técnica de espectrofotometría infrarroja para un fin, solucionar el problema de hallar la
concentración de copolimeros de estireno, lo que constituye el método experimental.
Procedimiento: Son las instrucciones escritas pormenorizadas del método analítico (indican
como analizar la muestra)
Protocolo: Conjunto de instrucciones escritas para el análisis de una muestra especificadas por
un organismo competente y que deben seguirse y que deben seguirse “al pie de la letra” si se
quiere que la institución que especifica el protocolo acepte los resultados del análisis.
INSTRUMENTOS PARA EL ANALISIS:
Señal: Salida de un detector que esta respondiendo al sistema quimico de interés
Señal analítica : Aquella relacionada directamente con la concentración de analito y que se
obtiene restando la señal de blanco de la total
Señal total: señal de salida no modificada obtenida de la medida de una muestra analítica o de
un patrón.
Señal del blanco: Señal de salida obtenido de un blanco, incluye la señal de fondo, debida a las
señales que proceden del medio.
Generador de señal: Es una fuente de energía que nos va a proporcionar una señal. En
función de la energía, distinta de la señal.
Absorción analítica: Parte de energía que es absorbida pero va a ser la emitida la que produce
la señal.
Procesador de señal: Nos proporciona un cambio en la señal que el dispositivo de lectura nos
va a permitir registrar.
Calibración:
Todos los métodos instrumentales necesitan una calibración previa para conseguir los
resultados de los análisis. Es un proceso que nos permite relacionar la señal inmaterial con la
concentración de analito. Hay 3 metodos diferentes de calibración:
CALIBRACION EXTERNA
Consiste en que tenemos que preparar n disoluciones patrón de analito ( no menos de 4, ya
que los datos serían escasos) de concentraciones crecientes y dentro de la zona útil o rango en
el que estamos trabajando, (encerrado entre el limite de cuantificación y linealidad, se explican
posteriormente).
Zona útil: Rango de valores en el estamos trabajando experimentalmente , constituye los
puntos que forman la recta de calibrado. En este caso, estarán en el rango útil aquellos que se
encuentren desde una concentración 0, es decir, el blanco, hasta una concentración mayor de
la esperada para la muestra que vamos a analizar, de esta forma no será necesario encontrar a
ningun valor fuera de la recta y no es necesario extrapolar.
Se representan los datos en una gráfica, las señales en el eje de ordenadas y las
concentraciones en abcisas, de tal forma que los puntos formados por las coordenadas ([C],s)
no nos proporcionarán por si solos ningun tipo de información, es necesario que tomemos de
todos ellos una regresión lineal para determinar una recta que permita explicar
matemáticamente la relación entre todos los puntos (de tipo y=a+bx). Para ello primero
debemos observar si la secuencia de puntos tiene forma de recta o no, una vez ahí realizamos
o no regresión lineal para hallar la recta.
Al determinar todas las concentraciones de los patrones, lo único que tenemos que hacer es
interpolar la señal de la disolución problema en la recta, para poder hallar la concentración,
una vez hallada , lógicamente, la recta de regresión.
Podemos determinarlo de manera numérica o de manera representativa. A partir de la
ecuación, hallando la pendiente (coeficiente de regresión) y la ordenada en el origen , o a
partir de la interpolación.
Metodo de adición estándar:
Cuando puede haber interferencia. Se toman volúmenes variables (alícuotas) de la muestra de
la que desconocemos su concentración, a la par preparamos una disolución patrón que
contenga una concentración conocida de analito. Ahora vamos a verter volúmenes variables
de la disolución patrón en cada una de las alícuotas, teniendo al fin y al cabo todas en este
mismo instante la misma concentración de patrón. Una vez vertidas para hacer que cada una
tenga una diferente concentración vamos a enrrasar hasta el volumen del matraz todas las
alícuotas + patrón , teniendo ahora volúmenes iguales. Hay que destacar que a una de las
alícuotas no se le añade patrón y se diluye directamente hasta enrasar el matraz, esta va a ser
la llamada concentración de Blanco utilizada para la calibración.
Medimos con el instrumento todas las señales de concentraciones conocidas y las
representamos en una grafica. Las señales en el eje de ordenadas y concentraciones en
abcisas, como siempre. Una vez hecho este procedimiento debemos extrapolar la recta hasta
su corte con el eje X, la cual nos proporcionara la concentración de analito de la muestra
problema , siendo a su vez el corte de la recta con el eje OY la señal de blanco, la cual la
concentración es 0.
METODO DE PATRON INTERNO:
Metodo por el cual estamos analizando la concentración de analito de una muestra problema
de concentración desconocida a partir de las señales conjuntas de patrón y concentración de
sustancia externa (patrón interno).
El patrón interno no es más que una sustancia externa a la muestra, que no posee composición
común con el analito ni con la matriz de este.
El procedimiento es el siguiente:
1º) Tomamos una serie de concentraciones patrón de analito de concentraciones variables en
distintos recipientes.
2º) A todos ellos les introducimos una sustancia que no tiene nada que ver con la mezcla ( ni
esta en la matriz, ni en el analito) y de la cual vamos a determinar su concentración a partir de
métodos instrumentales.
3º) Medimos todas las señales de concentración de patrón + patrón interno y las
representamos en una grafica.
4º) Las coordenadas de la grafica serán ordenadas: la señal de cada patrón dividido en tre las
concentraciones fijas de patrón interno; y abcisas, las concentraciones de patrón. Esto es
debido a que las fluctuaciones se dividen si dividimos ambas señales. Realizamos una regresión
lineal para determinar el modelo matemático que explica la nube de puntos.
5º) Interpolamos o hallamos a partir de la ecuación la concentración de la muestra problema.
Este es un método muy fiable que por lo tanto no está sujeto a muchas fluctuaciones. En
nuestro caso , hemos realizado una practica de patrón interno con la volurimetria de tiosulfato
en practicas.
Parámetro de calidad: Son unos parámetros cuantitativos que se utilizan para decidir si un
método es apropiado o no para resolver un problema analítico. Son los criterios que se utilizan
para validar el método. Para la validación de ese método tenemos que conocer una serie de
parámetros de calidad y se rigen unos requisitos.
La sensibilidad de Calibración es la variación de respuesta producida por una variación de [C] y
se expresa por la pendiente de la recta de calibración y es para un método. Cuando estamos
comparando métodos distintos podemos distinguir sus sensibilidades a partir de la sensibilidad
analítica , que se expresa como la pendiente de la recta de calibración dividida por la
desviación estándar de las señales de analito y es la precisión del método.
Metodos ópticos: son aquellos que estudian la variación entre la radiación electromagnética y
la concentracion de materia, se pueden dar varios fenómenos: emisión, dispersión, absorción…
Todos con relación con la variación de radiación y
Los métodos electroquímicos: Estudian la relación entre los fenómenos químicos y eléctricos.
Son muy útiles y sencillos, por tanto mas económicos, en el análisis de agua es muy usual. Las
determinaciones de PH se pueden tener monotorizados de manera continua.
Los métodos de separación se utilizan para separar sustancias afines y después poderlas
analizar:
Cromatografia: separamos por distinta afinidad entre 2 o mas fases (2 normalmente).
PEJEMPLO: fase polar y fase aploar , las sustancias polares son atraídas por la zona polar y
viceversa.
Electroforesis: Se mueven en función de la carga eléctrica que poseen , esto nos sirve para
separarlas.
Metodos radioquimicos: se utilizan para hacer medidas de radioactividad en el ambiente,
están bastante estandarizados y desarrollados aunque son mas puntuales.
Metodos térmicos: Son métodos en los qu las propiedades químicas y físicas se miden en
función del tiempo y de la temperatura estando las muestras sometidas a un programa de
temperaturas determinado. Según vamos calentando vemos como se va disociando
(Termogravimétrico)