1. Historia y Evolución de la Química Analítica

Las características generales de la química analítica fueron establecidas a mediados del siglo XX. En sus inicios, los métodos gravimétricos eran preferidos sobre los volumétricos, siendo el empleo del soplete una práctica común en los laboratorios.

Clasificación de los métodos analíticos

• Métodos cualitativos: Informan sobre la identidad de las especies atómicas o moleculares de las muestras o de los grupos funcionales presentes.
• Métodos cuantitativos: Aportan información numérica sobre la cantidad relativa de uno o varios componentes.
• Análisis instrumental: Tipo de análisis químico que utiliza equipos electrónicos para medir propiedades de las moléculas o compuestos (ej. intensidad de radiación absorbida o emitida, turbidimetría, polarimetría).

Métodos clásicos vs. instrumentales

Los métodos clásicos son los básicos utilizados desde el origen de la química y permiten separar el elemento de interés mediante:

• Precipitación: Reacciones donde reactivos generan un producto insoluble.
• Extracción: Separación de un elemento disuelto en un disolvente gracias a otro donde su solubilidad es mayor.
• Destilación: Separación de dos líquidos en una mezcla mediante calor, aprovechando sus distintos puntos de ebullición.

Por otro lado, los métodos instrumentales, desarrollados a partir del siglo XX, utilizan aparatos complejos para medir propiedades físicas como la conductividad, el potencial de electrodo o mediante técnicas cromatográficas.

2. Instrumentación en el Análisis Químico

Un instrumento analítico transforma la información relacionada con las propiedades físicas y químicas del analito en datos interpretables por el ser humano.

Componentes básicos de un instrumento

1. Generador de señales: Proporciona al elemento un estímulo en forma de energía.
2. Detector: Dispositivo que identifica o registra cambios en variables del entorno (presión, temperatura, radiación).
3. Transductor: Dispositivo que convierte información de dominios no eléctricos a eléctricos (o viceversa).
4. Sensor: Dispositivo capaz de diferenciar entre dos especies químicas.
5. Procesador de señales: Recoge la información del transductor y la adapta al dispositivo de lectura (amplificación, filtrado).
6. Dispositivo de lectura: Transforma las señales procesadas en datos legibles.

Dominios de datos

El proceso de medida utiliza diversas formas de codificar la información:

• Dominio no eléctrico: Propiedades como longitud, densidad, composición química, intensidad de luz o presión.
• Dominio eléctrico: Información codificada mediante señales eléctricas. Se divide en:
  • Dominios analógicos: La información se codifica mediante la magnitud de una cantidad eléctrica (tensión, intensidad, carga).
  • Dominio de tiempo: La información se almacena según las variaciones de la señal respecto al tiempo.
  • Dominios digitales: La información se representa mediante niveles lógicos (abierto/cerrado, hi/lo).

3. Selección y Calidad de los Métodos Analíticos

Para seleccionar un método, se debe definir el problema considerando: exactitud requerida, cantidad de muestra, intervalo de concentraciones, interferencias de la matriz y número de muestras a analizar.

Parámetros de calidad

• Precisión: Grado de concordancia mutua entre datos (indica el error aleatorio).
• Sesgo: Mide el error sistemático del método.
• Sensibilidad: Capacidad de diferenciar pequeñas variaciones en la concentración.
• Límite de detección: Mínima masa del analito detectable.
• Intervalo lineal: Rango donde la respuesta es proporcional a la concentración.
• Selectividad: Ausencia de interferencias con otras especies.

4. Técnicas Instrumentales

Las técnicas se clasifican principalmente en:

• Espectroscópicas: UV-Vis, fluorescencia, infrarroja, Raman, RMN, etc.
• Cromatográficas: Gases, líquida de alta resolución, fluidos supercríticos.
• Electroquímicas: Potenciometría, voltamperometría, conductimetría, coulombimetría.

Ventajas: Rapidez, precisión, elevada selectividad y posibilidad de automatización.
Inconvenientes: Requiere expertos, calibración previa con patrones y mayor coste de mantenimiento.