Fundamentos y Técnicas de Instrumentación Química

Calibración por Adición Estándar

Este método se basa en la medida del incremento de señal provocado por la adición de cantidades exactamente conocidas del analito a un volumen de muestra también conocido.

Procedimiento

  • Se añaden diferentes cantidades de patrón a una serie de alícuotas idénticas de la muestra.
  • Se diluyen hasta un volumen determinado, por lo que las disoluciones solo se distinguirán por la concentración del analito.

La concentración del analito se puede determinar, ya que corresponde al valor de la abscisa a la ordenada cero. Para el cálculo debemos extrapolar al eje de abscisas de la recta obtenida y de este modo obtenemos la concentración de la muestra diluida, o bien usar la ecuación de la recta igualándola a cero. Finalmente, se ha de tener en cuenta el factor de dilución realizado en el patrón C0 para obtener la concentración del analito en la muestra.

Método de Mohr

Se usa un indicador que forma un segundo precipitado coloreado. Es menos estable. Ejemplo: Determinación de cloruros usando como agente valorante AgNO₃. Inicialmente se forma AgCl (precipitado blanco) y en el punto final, cuando ya no hay más iones cloruro (Cl⁻), los iones cromato (CrO₄²⁻) se combinan con los iones plata (Ag⁺) para formar cromato de plata de color rojo, que es insoluble.

  • Reacción de valoración: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl (sólido blanco)
  • Reacción del indicador: 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄

Etapas de la Gravimetría de Precipitación

  1. Tratamiento previo de la muestra.
  2. Precipitación por adición de un agente precipitante.
  3. Filtración.
  4. Lavado para eliminar impurezas.
  5. Comprobación de que la precipitación ha sido completa (adición de unas gotas de agente precipitante a las aguas madres).
  6. Secado y/o calcinado.
  7. Enfriamiento (en desecador) y pesada (hasta que sea constante).
  8. Realización de cálculos.

Esquema de la Lámpara de Cátodo Hueco

Es la fuente de luz diseñada para emitir el espectro atómico de un elemento.

  • Está constituida por un cátodo hueco formado del metal a medir. El ánodo y el cátodo se encuentran en un cilindro de vidrio sellado y lleno de un gas inerte (normalmente neón o argón) a baja presión. Tiene una ventana de vidrio o cuarzo que permite la transmisión de la luz.
  • Funcionamiento: Se suministra una corriente eléctrica al cátodo, que hace que se liberen iones metálicos de este y llenen la lámpara con el vapor atómico. Los átomos del vapor se excitan por colisión con los átomos del gas inerte, con la resultante excitación electrónica: cuando regresan a su estado fundamental, emiten su energía radiante característica de su espectro de líneas.

Cromatografía de Exclusión Molecular

La fase estacionaria es de partículas porosas con un tamaño de poro definido. Las partículas más pequeñas pueden viajar entre las partículas del relleno y a través de los poros realizando un camino más largo y sinuoso, por lo que salen después. Las moléculas más grandes solo pueden viajar entre las partículas del relleno, recorriendo el camino más corto y, por lo tanto, salen antes.

Test de Rechazo 2S

Es una herramienta útil para decidir si hay que aceptar o rechazar un valor posiblemente sospechoso. No se necesitan tablas estadísticas auxiliares.

  • Aplicación: 4 valores o más.
  • Criterio: Si el resultado sospechoso está dentro del intervalo x ± 2S, se acepta; de lo contrario, se rechaza.

Filtros y Monocromadores

Los filtros transmiten selectivamente una longitud de onda y absorben todas las demás, mientras que los monocromadores pueden ofrecer bandas espectrales mucho más estrechas.

Elementos dispersantes

  • Prismas: Fragmentos con forma de cuña hechos de un material transmisor de luz; su funcionamiento se basa en que el índice de refracción del material cambia según la longitud de onda.
  • Redes de difracción: Red de líneas paralelas situadas a distancias iguales entre sí, trazadas sobre un vidrio o superficies metálicas. La luz se refleja o atraviesa la red, descomponiéndose en varios colores.

Cromatografía en Capa Fina

La fase móvil es un disolvente y la fase estacionaria es un componente polar (normalmente gel de sílice o alúmina). La separación se produce por migración diferencial. El factor de retención se calcula como: RF = distancia de la banda / distancia del frente de avance.

Electrogravimetría

Se basa en la deposición electrolítica de un metal en un electrodo de platino, previamente pesado y seco. Se determina la concentración de los iones metálicos tras medir el incremento de masa en el electrodo.

  • Masa analito = masa electrodo con metal – masa electrodo.
  • Concentración (g/L) = masa metal / volumen disolución.

Diferencia entre Punto Final y Punto de Equivalencia

El punto de equivalencia es un valor teórico. El punto final es el cambio físico observado experimentalmente. La diferencia entre ambos es el error de valoración.

Parámetros de Calidad Analítica

  • Sensibilidad: Capacidad para discriminar pequeñas diferencias en la concentración. Es la pendiente de la curva de calibración.
  • Selectividad: Grado de ausencia de interferencias debidas a otras especies en la matriz.
  • Límite de Detección: Concentración que proporciona una señal significativamente diferente al blanco (relación señal/ruido de 3).
  • Límite de Cuantificación: Cantidad más pequeña que se puede cuantificar confiablemente (10 veces la desviación estándar del blanco).

Polarimetría y Potenciometría

Se basa en la medida del potencial eléctrico entre dos electrodos (indicador y referencia) en una celda electroquímica. E_celda = E_ind – E_ref + E_j.

Partes de un Cromatógrafo

  1. Botella de gases (fase móvil).
  2. Regulador de caudal y manómetros.
  3. Inyector (microjeringa).
  4. Columna de relleno.
  5. Horno (termostatización).
  6. Detector (ej. ionización de llama).
  7. Interpretación de resultados (cromatógramas).

Instrumentación de Absorción Atómica

  • Espectrofotómetro: Fuente de luz (lámpara de cátodo hueco), quemador y componentes fotométricos.
  • Absorción atómica sin llama: Purga de gas, agua de refrigeración, paso óptico, inyector y tubo de grafito.

Técnicas Cromatográficas y Electroforesis

  • Cromatografía en columna: Separación basada en la afinidad por la fase estacionaria mediante elución.
  • Intercambio iónico: Separación basada en la carga eléctrica de los componentes.
  • Cromatografía de gases: Técnica para compuestos volátiles y estables térmicamente.
  • Electroforesis: Separación de biomoléculas (ADN/proteínas) en un gel poroso bajo un campo eléctrico. Las moléculas más pequeñas migran más rápido.

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