Qu­mica anal­tica cuantitativa

  • View
    338

  • Download
    11

Embed Size (px)

DESCRIPTION

 

Text of Qu­mica anal­tica cuantitativa

  • 1. 1 Qumica Analtica Cuantitativa 2013 Dr. Jos Mara Fernndez lvarez Facultad de Ciencias Universidad de Navarra 1. Qumica Analtica y Anlisis Qumico. 2. Importancia actual de la Qumica Analtica. 3. Problemas analticos. 4. Clasificacin de los mtodos de anlisis. 5. Las etapas del Procedimiento Analtico. 6. Tcnicas y mtodos de anlisis. 7. Toma y preparacin de muestras. Tema 1. Introduccin a la Qumica Analtica La Qumica Analtica es la ciencia que estudia el conjunto de principios, leyes y tcnicas cuya finalidad es la determinacin de la composicin qumica de una muestra natural o artificial. El Anlisis Qumico es el conjunto de tcnicas operatorias puesto al servicio de dicha finalidad. Qumica Analtica y Anlisis Qumico La Qumica Analtica, o el arte de reconocer diferentes sustancias y determinar sus constituyentes, adquiere un lugar destacado en las aplicaciones de la ciencia, gracias a que nos permite contestar las preguntas que surgen cuando se emplean cualesquiera de los procesos qumicos para propsitos cientficos o tcnicos. Su gran importancia ha hecho que se le cultive desde los inicios de la historia de la qumica, y ha permitido que gran parte del trabajo cuantitativo se extienda a todo el dominio de la ciencia. Wilhelm Ostwald, 1894 Cualitativo Reconocimiento e identificacin de los diferentes componentes Qu? Cuantitativo Determinacin (cuantificacin) del contenido de cada uno de los componentes Cunto? Anlisis La Qumica Analtica comprende la: identificacin determinacin separacin de las cantidades relativas de los componentes de una muestra de materia. Anlisis Qumico: operaciones secuenciaels

2. 2 Qumicos o Clsicos Anlisis cualitativo Anlisis gravimtrico Anlisis volumtrico Fsicoqumicos Instrumentales ptico-Espectroscpicos Electroqumicos Radioqumicos Trmicos Anlisis Qumico: Mtodos En el anlisis volumtrico se mide un volumen, que puede ser de un lquido (volumetras o titulometras) o de un gas (gasometras). Los mtodos clsicos tienen en comn su fundamento en reacciones qumicas en situacin de equilibrio. En el anlisis gravimtrico, la cuantificacin se realiza transformando la especie en un producto insoluble de gran pureza y estequiometra definida, que se pesa. Mtodos Clsicos Anlisis Gravimtrico Precipitacin qumica: 323 3 )( OFeOHFeFe TOH Electrodeposicin: paso de corriente por la disolucin y pesada del depsito formado en el ctodo. Volatilizacin Fsica: prdida de peso por calentamiento Qumica: CO2 desprendido de una calcita Gravimetras Los mtodos instrumentales hacen uso de la medida de magnitudes fsicas o qumico-fsicas para la determinacin del componente de la muestra. Son mucho ms sensibles. Los mtodos clsicos son los ms exactos y precisos. Sin embargo carecen de buena sensibilidad. Mtodos Clsicos vs. Instrumentales American Public Health Association American Society for Testing and Materials Environmental Protection Agency Un procedimiento es el modo de ejecutar, de la misma forma, determinadas acciones con una serie comn de pasos claramente definidos, que permiten realizar un anlisis o una investigacin correctamente. Nomenclatura Un procedimiento es el modo de ejecutar, de la misma forma, determinadas acciones con una serie comn de pasos claramente definidos, que permiten realizar un anlisis o una investigacin correctamente. Nomenclatura 1. Ttulo completo del estudio y acrnimo 2. Justificacin a) Hiptesis que se pretende verificar b) Por qu es necesario o interesante realizar el estudio c) Informacin relevante que exista al respecto y metodologa de bsqueda utilizada d) Utilidad de los resultados que se obtengan y entorno de aplicacin o generalizacin de stos 3. Si los hubiera, descripcin de los riesgos para los participantes y sistemas de control previstos 4. Tipo de diseo: aleatorizado, observacional, etc. 5. Descripcin del tratamiento o intervencin que se estudia, y en su caso del control o controles 6. Criterios de inclusin y exclusin 7. Calendario del estudio 8. Cules son las variables de medida que se van a estudiar, primaria (objetivo principal) y secundaria 9. Mtodo de asignacin a cada grupo (aleatorizado, aleatorizado por estratos, etc), as como otro tipo de mecanismos para controlar sesgos: por ejemplo estudio doble ciego. 10. Tamao de muestra previsto y justificacin de ste. Estimacin de posibles prdidas de seguimiento 11. Si se efectu un estudio piloto, descripcin y resultados 12. Cuaderno de recogida de datos 13. En su caso nmero de centros que intervendrn en el estudio 14. Anlisis estadstico que se prev efectuar 15. Subgrupos que se prev estudiar 16. Si est previsto efectuar anlisis intermedios, descripcin de stos 17. Personal involucrado en el estudio 18. Anlisis econmico del coste del estudio y fuentes de financiacin El protocolo es el documento que describe las hiptesis a investigar, los objetivos del trabajo, fundamentos, diseo, metodologa, consideraciones estadsticas, participantes, calendario de evolucin, organizacin y supervisin. A continuacin se indica un listado con una serie de tems a considerar en el diseo del protocolo: Procedures are detailed, step-by-step instructions instructing how to complete a specific task. 3. 3 Clases de Anlisis Atendiendo a lo que se determina, el anlisis puede ser: elemental elementos constitutivos de la materia funcional grupos funcionales inmediato grupo de sustancias integradas en un mismo anlisis total totalidad de los elementos parcial unos pocos componentes de inters Caractersticas de un Mtodo de Anlisis SENSIBILIDAD: cantidad o concentracin mnima que se puede determinar SELECTIVIDAD: interferencia de unas especies qumicas en la determinacin de otras EXACTITUD: proximidad de una medida a su valor real PRECISIN: concordancia entre dos o ms valores numricos de resultados obtenidos de forma idntica Calidad de un Mtodo Analtico Analytical Insight Etapas del Proceso Analtico 1. Identificacin del problema: planteamiento e historial del mismo (objetivo). 2. Eleccin del mtodo. 3. Obtencin de una muestra representativa. 4. Preparacin y, en su caso, disolucin de la muestra. 5. Eliminacin de interferencias. 6. Medicin de las propiedades del analito. 7. Clculo de resultados. 8. Evaluacin y discusin de los resultados. Condicionantes en la Eleccin del Mtodo Concentracin del componente mayoritario: > 1% minoritario: 1 - 0,01% traza: < 0,01% Naturaleza de la muestra Precisin y exactitud requeridos Tiempo del que se dispone Coste del anlisis Posibilidad de destruccin de la muestra Medios disponibles 4. 4 Toma de muestra Recogida de la muestra bruta. Reduccin de la muestra a un tamao adecuado para el laboratorio. Conservacin y preparacin de la muestra en el laboratorio. LQUIDOS: Porcin alcuota GASES: La problemtica est en la conservacin y transporte SLIDOS: Compactos: toma de probetas y limaduras Fragmentos o partculas: seleccin aleatoria de lotes Recogida de la muestra bruta Recogida de muestras marinas: botellas Niskin Recogida de sedimentos marinos: dragas y probetas Recogida de slidos Reduccin de la muestra Con frecuencia, la muestra inicial a tomar para garantizar la precisin adecuada en el muestreo es tan grande que se hace necesaria una reduccin considerable de su tamao. 1 2 1 2 Sistema de cuarteo 5. 5 Reduccin de la muestra En el caso de materiales particulados, va acompaado de la correspondiente disminucin del tamao de partcula (uso de molinos, tamices, mezcladores) Conservacin y preparacin de la muestra Reducir al mnimo los cambios que pueda sufrir antes de analizarla (absorcin de CO2, desprendimiento del agua de hidratacin, oxidacin atmosfrica, etc.) Normalmente, hay que eliminar la humedad de la muestra antes de iniciar la etapa de pesadas, o bien hay que determinar el contenido de agua de la muestra inmediatamente antes de pesar la muestra. Obtencin de una cantidad medida de muestra (pesada, medida de volumen) Disolucin de la muestra H2O en fro y en caliente HCl diluido HCl concentrado HNO3 diluido HNO3 concentrado Agua regia (3 HCl + 1 HNO3) Tema 2. Fundamentos del anlisis gravimtrico 1. Clasificacin de los mtodos gravimtricos. 2. Formacin de los precipitados: nucleacin y crecimiento cristalino. 3. Impurificacin de los precipitados. 4. Anlisis gravimtrico por precipitacin qumica. 5. Tratamiento trmico de los precipitados. 6. Anlisis gravimtrico por volatilizacin o por desprendimiento: determinacin de agua y de dixido de carbono. 7. Ventajas e inconvenientes de los reactivos orgnicos como agentes precipitantes. 8. Precipitacin homognea. Mtodos gravimtricos Precipitacin El analito se asla como un precipitado insoluble de composicin conocida, o que puede convertirse en otro producto de composicin conocida gracias a un tratamiento trmico adecuado. Volatilizacin El analito, o su producto de descomposicin, se volatiliza a una temperatura apropiada. Mtodos gravimtricos Aqul que reacciona de forma especfica con el analito para dar lugar a un slido que: Posee una solubilidad suficientemente baja . Se filtra fcilmente y sus impurezas se pueden eliminar por simple lavado. Posee una composicin qumica perfectamente conocida una vez secado o calcinado. Es un precipitado no reactivo. . Reactivo precipitante ideal Tamao de partcula En el anlisis gravimtrico interesa la formacin de partculas grandes por: Ser fcilmente retenidas en los soportes filtrantes Arrastrar menos contaminantes (impurezas) durante su precipitacin que las partculas finas. Iones en disolucin 10-8 cm Partculas coloidales 10-7 - 10-4 cm Precipitados > 10-4 cm Suspensiones coloidales: No sedimentan y no se retienen en los soportes filtrantes Suspensiones cristalinas: Tienden a aposentarse de forma espontnea y se filtran fcilmente 6. 6 Factores experimentales Solubilidad del precipitado Temperatura Concentracin de los reactivos Velocidad de mezcla de los reactivos Si bien el mecanismo del proceso de precipitacin no est claramente establecido, es seguro que el TAMAO DE PARTCULA viene afectado por variables como: Q: co