1Conceptos de Química Analítica

Conceptos de Química Analítica

Material didáctico de Análisis Instrumental

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Introducción• La química Analítica se encarga de la caracterización

de la materia– Establecer métodos para para caracterizar (cualitativo o

cuantitativo) en diferentes sistemas– Identificar cualitativamente

» Conocer que especie es predominante en determinada condición

– Determinación cuantitativa» Determinar el cambio de concentración de un analito

– Conocer mediante modelos termodinámicos el mecanismo de la técnica y los métodos

– Determinar si un método es reproducible, significativo, selectivo y preciso



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Análisis Cualitatico• A la Química Analítica le concierne saber “¿Que es la

muestra?”– Conocer su constitución atómica

• Qué átomos; C, S, O, etc.

– Elusidar una estructura• Establecer los enlaces y su tipo• Minimizar energéticamente la estructura 3D de una molécula• Distinción isomérica

– Determinar impurezas; Presencia de otros componentes en pequeñas proporciones

– Importante aplicación en: Orgánica, ambiental, alimentos, agricultura, salud y medicina

– Técnicas importantes: IR, UV, RMN y masas



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Análisis Cuantitativo• Después que se conoce que se tiene, la pregunta es,

“¿Cuanto se tiene?”– Análisis elemental: Cuanto contiene de cada elemento

• NaCl: Na= 39.33% Cl= 60.67%• C4H10: C= 82.76% H= 17.24%

• Cuantificar en una muestra de concentración des conocida

• Métodos tradicionales

• Métodos instrumentales



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Análisis Instrumetal• Desarrollados a principios del siglo XX

• Utiliza las propiedades físicoquímica

• Requiere de una fuente de energía (Estimulo)

• Depósito de la muestra

• Sensor o detector



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Propiedades fisicoquímica empleadas en AI


Propiedad Métodos instrumentales

Emisión de radiación Espectroscopía de emisión (rayos X, de electrones, Auger); Fluorescencia, fosforescencia y luminiscencia (Rayos X, UV y Visible)

Absorción de la radiación Espectrofotometría y fotometría (Rayos X, UV, Vis, e IR); Espectroscopía fotoacustica; RMN

Dispersión de la radiación Turbidimetría; Nefelometría, Espectroscopía Raman

Refreacción de la radiación Refractometría; Interferometría

Difracción de la rotación Difracción de rayos X y electrones

Rotación de la radiación Polarimetría; Dispersión rotatoria óptica; Dicroismo circular

Potencial eléctrico Potenciometría; Cronopotenciometría

Carga Eléctrica Culombimetría

Corriente eléctrica Polarimetría; Amperometría

Resistencia eléctrica Conductivimetría; Impedancia electroquímica

Masa Gravimetría con microbalanza de cuarzo

Razón masa a carga Espectrometría de masas

Propiedades térmicas Gravimetría y volumetría térmica;; Análisis térmico ; conductividad térmica

Radioactividad Métodos de activación isotópica


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Componentes básicos de análisis instrumental



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Confianza de resultados• El análisis cuantitativo de una muestra determinada produce resultados

bajo condiciones ideales– Confiables– Representación real de la muestra

• Fuente de error

• No es posible conseguir resultados con una certeza absoluta– Error de mayor magnitud– Propagación debido al procedimiento

• Para que un resultado analítico sea de confianza se debe conocer la magnitud del error



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Error sistemáticos y determinados• Causados por

– Errores del procedimiento– Errores del analista– Errores del material– Errores de instrumentos– Errores de Equipo

• Magnitud– Baja

• Puede despresiarse– Constante

• Siempre es constante, despresiandose por su repetición– Un resultado obtenido cinco ocasiones, presentará el mismo error para todos

– Proporcional• En el resultado se especifica la magnitud del error• El incremento del error debido a pasos defectusos en el procedimiento

analítico



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Indeterminados

• Causan variaciones en los resultados• De baja o alta magnitud• Puede incrementar en el límite de sensibilidad

del método– Límite de una balanza (±1mg)

• Una serie de resultados se puede expresar como una gausiana


-3 -2 -1 0 1 2 3

Valor real (t) / σ

Frec

uenc

ia

Baja ocurrencia

Alta ocurrenciaBaja ocurrencia

Punto de inflexión


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Criterios de seleción de métodos analíticos


• Se expresan en terminos numéricos llamados parámetros de calidad

• Se emplean para decidir si un determinado método es adecuado para resolver un problema analíticoCriterio Parámetro de calidad

Precisión Desviación estándar absoluta, Desviación estándar relativa, coeficiente de variación y varianza

Sesgo Error absoluto sistemático y error relativo sistematico

Sensibilidad Sensibilidad de calibración y analítica

Límite de detección Blanco más tres veces la desviación estándar

Intervalo de linealidad Intervalo calibrado del método analítico

Selectividad Coeficiente de selectividad

Otras características

Velocidad

Facilidad y comodidad

Habilidad del operador

Coste y disponibilidad del equipo

Coste por muestra


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Parámetros de calidad• Iésima madida de x:

• Media de N medidas (promedio):

• Desviación estándar absoluta:

• Desviación estándar relativa (RDS):

• Desviación estándar de la media (sm)

• Coeficiente de variación (CV):

• Varianza:


s x i x 2

i1

N

N 1

RDS sx

sm s

N

CV s*100%

x

s2

x i

x x i

i1

N

N


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Desviación estándar• Método más empleado para determinar el

confianza de los resultados experimentales– Los puntos entre ±1σ se encuentran el 68% de los

resultados– El 95% de los resultados se encuentran entre ±2σ


-3 -2 -1 0 1 2 3

Valor real (t) / σ

Frec

uenc

ia

68%

95%


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Criterios


• Límite de detección– Es la concentración mínima a la que se puede detectar en un nivel de confianza

dado– Depende de una relación entre la magnitud de la señal analítica y la

fluctuación estadística del blanco• El valor será k veces la variación del blanco• Señal del blanco (Sbl)

• Desviación estándar del bco (sbl)

• Mínima señal distinguible (Sm)

• Señal promedio del bco (Ŝbl)• Límite de detección (LD)

• Selectividad– Indica la medida del efecto de compuestos interferntes en una matriz

LD Sm S bl

m

Sm S bl ksbl


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Criterios


• Intervalo de linealidad– Intervalo de concentraciones que el método puede

determinar y que van desde• La más pequeña ( Límite de cuantificación )• la mayor (Límite de linealidad)

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