Conceptos Fundamentales en Química Analítica

Sensibilidad de un Instrumento o Método Analítico

Capacidad de un instrumento para discriminar entre pequeñas diferencias en la concentración de un analito. También se puede definir como la pendiente de la curva de calibración a la concentración de interés, obtenida de la representación de la señal frente a la concentración o masa del analito. Como la mayoría de las curvas de calibración son lineales, en ellas la sensibilidad de calibración es independiente de la concentración e igual a la pendiente de la recta de calibrado.

Ecuación de la Recta de Calibrado:

S = mC + S_bl

• S: Señal de la medida.
• C: Concentración.
• m: Pendiente de la curva.
• S_bl: Señal instrumental para el blanco.

Selectividad

Durante la realización de una medida, sería ideal que la señal obtenida fuese proporcionada únicamente por el analito que queremos determinar. No siempre se cumple esta suposición, ya que en el medio pueden existir otras sustancias que, en las condiciones de la medida, contribuyan a la señal. La selectividad de un método analítico denota el grado de ausencia de interferencias, debidas a otras especies contenidas en la matriz (entorno) de la muestra.

Límite de Detección (LD)

Se define como aquella concentración que proporciona una señal instrumental significativamente diferente a la señal de una muestra en blanco o a la señal de fondo (ruido). Es la menor magnitud que puede medirse de forma detectada, no necesariamente cuantificada, como un valor con suficiente exactitud.

El límite de detección también se puede definir como la concentración del elemento que producirá un coeficiente señal/ruido de 3.

Límite de Cuantificación (LC)

Se puede definir como la cantidad más pequeña de un analito que se pueda cuantificar de forma fiable por el instrumento. La cuantificación se establece como la señal para una concentración igual a 10 veces la desviación estándar del blanco.

Adición Estándar

Este método se basa en la medida del incremento de señal provocado por la adición de cantidades exactamente conocidas de analito a un volumen de muestra también conocido. Este método minimiza o elimina el efecto matriz, pero presenta el inconveniente de ser un proceso más largo y laborioso.

Procedimiento:

Se añaden diferentes cantidades de patrón a una serie de alícuotas idénticas de la muestra, se diluyen hasta un volumen determinado, con lo que las disoluciones únicamente diferirán en la concentración de analito, y se mide la señal de cada disolución.

Técnicas Instrumentales en Química Analítica

Espectrofotometría de Absorción Atómica

Partes del Espectrofotómetro de Absorción Atómica:

1. Fuente de luz.
2. Quemador.
3. Componentes fotométricos.

Partes de la Absorción Atómica sin Llama (Cámara de Grafito):

1. Purga de agua.
2. Agua de refrigeración.
3. Paso óptico.
4. Inyector-muestra.
5. Tubo de grafito.

Electrogravimetría y Cálculos

Se basa en la deposición electrolítica de un metal en un electrodo de platino, previamente pesado y seco, determinando la concentración de los iones metálicos en la disolución, tras determinar el incremento de peso producido en dicho electrodo, al suministrar corriente al sistema para provocar la reducción del metal. Teniendo en cuenta el volumen de analito usado, se determina la concentración, expresando el resultado en las unidades deseadas.

Fórmula:

C (g/L) = Masa del metal (g) / Volumen disolución (L)

Potenciometría

Se basa en la medida del potencial eléctrico que se genera entre dos electrodos sumergidos en una disolución. Los electrodos y la disolución constituyen lo que se conoce como celda electroquímica. El potencial de ambos electrodos es medido con el potenciómetro. Uno de los electrodos involucrados en el proceso se denomina indicador, y el otro se denomina referencia.

El potencial de una celda electroquímica viene dado por:

Electrodo de referencia / Puente salino / Disolución de analito / Electrodo indicador

E_celda = E_ind – E_ref

Cromatografía

Método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas. Es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes. En todas las cromatografías hay una fase móvil que consiste en un fluido (gas o líquido) que arrastra la muestra a través de una fase estacionaria, que se trata de un sólido o un líquido fijado en un sólido. Los componentes de la mezcla viajan a lo largo de la fase estacionaria a distintas velocidades y se van separando.

Cromatografía de Gases

1. Botella de gases: La fase móvil es un gas inerte que transporta la muestra desde el punto de inyección hasta el detector.
2. Regulador del caudal, manómetros y rotámetros: Permiten regular la cantidad de gas, es decir, seleccionar el caudal y la presión de trabajo, así como tener el control de los mismos.
3. Inyector: Para inyectar la muestra se utiliza una microjeringa con capacidad de inyectar de 1 a 10 µL. La inyección se realiza a través de un septo (goma).
4. Columna de relleno: Son capilares o tubos de cobre o acero inoxidable de pequeño diámetro. Están rellenos de material inerte y están compactados.
5. Horno: Es necesario termostatizar la columna para obtener resultados reproducibles y disminuir el tiempo de análisis. La temperatura a elegir en el horno depende del análisis.
6. Detector: Existen distintos tipos; destaca el detector de ionización de llama (FID), basado en la formación de iones cuando un compuesto es calentado en una llama. Los iones producidos cuando un componente atraviesa el detector y es quemado, dan lugar a una corriente eléctrica que es medida en un anillo colector.
7. Interpretación de los resultados (registro): El detector va registrando la salida de los componentes mediante la medida de la conductividad producida por los componentes al quemarse, obteniéndose los cromatogramas.
8. Divisor de flujo.
9. Amplificador.