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Introducción
• ¿Qué es la Química Analítica ?
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Introducción
• La Química Analítica es la rama de la Química que está relacionada con la separación y análisis de las sustancias químicas.
• Estudia el conjunto de principios, leyes, y técnicas necesarias para la determinación de la composición química de cualquier muestra, tanto natural como artificial.
• Incluye el análisis cualitativo y el análisis cuantitativo.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Introducción
• ¿Qué es el análisis cualitativo ?
• ¿Qué es el análisis cuantitativo ?
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Introducción
• El análisis químico cualitativo responde a la pregunta de ¿qué? está presente en una muestra.
• El análisis químico cuantitativo responde a la pregunta de ¿cuánto? está presente en una muestra.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Introducción
• El análisis cualitativo indica la presencia o ausencia de algunos elementos, iones o moléculas.
• El análisis cuantitativo provee de datos que consideran la composición química de la materia. Es por esto que se le considera el análisis más importante.
• Los datos obtenidos pueden ser muy detallados, incompletos o generales, de allí que el análisis puede ser parcial o total.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Introducción
¿Dónde se usa la química analítica? • Para relacionar las propiedades químicas y
físicas. Ej:eficiencia de un catalizador, propiedades de un metal,etc.
• Control de calidad. Ej. El agua potable.• Determinar la cantidad de un
constituyente valioso. Ej. La cantidad de oro en un mineral.
• Diagnóstico. • Investigación :Ej. Estudios de
corrosión,procesos de extracción,etc.Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Introducción
¿Qué métodos son utilizados en el análisis cuantitativo?
• Gravimétricos• Volumétricos• Absorción de energía radiante• Emisión de energía radiante• Análisis Gaseoso• Eléctrico• Varios
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
CLASIFICACIONESGENÉRICAS DE LA
QUÍMICA ANALÍTICA
Seg ún final idad
Análisiscualitativo
AnálisisCuanti tativ o Análisis
Estructural
Otros
Otras
Seg ún tamaño inicial d ela muestra
Seg ún prop orciónrelativ a d e anal itos
Seg ún naturalezamuestra / anali to
Según técnica
Análisisclásico
Métodos deseparación
AnálisisInst ru mental
DIVISIONES MÁS USUALES DE LA QUIMICA ANALITICA
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Inorgánico
Inorgánico
ANÁLISIS
Bioquímico
Bioquímico
Orgánico
Orgánico
ANÁLITO
Tipos de análisis según la naturaleza de la muestra y de los analitosIng. Raúl Zaragoza Araiza
Según el tamaño de la muestra inicial que se somete al proceso analítico, puede clasificarse el análisis en cuatro tipos:
0.0001 g 0,01 g 0,1 g
Ultra- micro análisis
Micro análisis Semi- micro análisis
Macro análisis
Clasificación de los análisis químicos según el tamaño de la muestra
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Según la proporción relativa ( concentración) de los analitos en la muestra pueden diferenciarse tres tipos de determinaciones:
Trazas Micro-componentes Macro-componentes
DETERMINACIONES
0,01 % 1 %(100 ppm)
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
ETAPAS DE UN ANÁLISIS CUANTITATIVOETAPAS DE UN ANÁLISIS CUANTITATIVO
Cálculo de los resultadosCálculo de los resultados
Obtención de una muestra representativaObtención de una muestra representativa
Medición de la propiedad del analitoMedición de la propiedad del analito
Eliminación de InterferentesEliminación de Interferentes
Disolución de la muestraDisolución de la muestra
Preparación de la MuestraPreparación de la Muestra
Elección del Método
Evaluación confiabilidad de los resultadosIng. Raúl Zaragoza Araiza
ETAPAS DE UN ANÁLISIS CUANTITATIVO TÍPICO
1. Selección de un método de análisis• Balance entre exactitud y economía.
• Considerar el número de muestras.
• Método elegido siempre debe estar determinado por la complejidad de la muestra que se analiza y por la cantidad de
componentes en la matriz de la muestra.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS CUANTITATIVOS DE ANÁLISIS
Resultados se calculan a partir de 2 mediciones:• Masa de muestra• Volumen de muestra
Se clasifican de acuerdo con la naturaleza de la medición
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
MÉTODO GRAVIMÉTRICO • Determinación de la masa del analito o compuesto que
esté químicamente relacionado
MÉTODO VOLUMÉTRICO• Medición de volumen de una solución que contiene
suficiente reactivo para reaccionar completamente con el analito.
MÉTODOS ELECTROANALÍTICOS• Medición de propiedades eléctricas
como:potencial,corriente,resistencia y cantidad de carga
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS•Medición de la interacción de la radiación electromagnética con los átomos o moléculas del analito, o la radiación producida por los analitos.
MÉTODOS DIVERSOSMedición de propiedades como la relación masa-carga,calor de reacción, velocidades de reacción, índice de refracción,conductividad térmica,etc.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
2. Obtención de una cantidad medida de muestraMuestra representativa del total
• Contener la misma proporción de componentes que el producto total.
Importancia del muestreo• Productos a analizar no son homogéneos.
Definición de “Muestra”• a) Material sobre el cual se hace una determinación.• b) Material del que se toman porciones para la
preparación de un sistema susceptible de mediciones que determinen la cantidad de un constituyente deseado.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
TÉCNICAS DE MUESTREO
A) MUESTREO DE SÓLIDOSMaterial Homogéneo: Tomar muestra suficiente para poder efectuar las determinaciones requeridas y para conservar una parte (contramuestra)con la que se pueda comprobar algún dato.
Material Heterogéneo: El tamaño de la muestra dependerá de la cantidad de dicho material y de la variación del tamaño de sus partículas< número de masas individuales, < tamaño de partículas
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
TÉCNICAS DE MUESTREO
B) MUESTREO DE LÍQUIDOS• Líquido Homogéneo: Cualquier porción es representativa.
• Emulsiones y suspensiones: Agitar perfectamente antes de tomar la muestra.
• Líquidos que circulan en tuberías: Se recomienda dejar correr suficiente líquido antes de tomar la muestra y aplicar método intermitente.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
TÉCNICAS DE MUESTREO
C) MUESTREO DE SÓLIDOS
• Se emplean pipetas especiales. Se debe hacer un vacío aproximado de 1 mm de Hg para evitar la contaminación del gas con aire.
• Después se llena el recipiente dejando una presión superior a la atmosférica.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
MÉTODOS DE MUESTREO
•En movimiento
•En banda transportadora
•Sacar porciones de un determinado nº de material para formar la muestra
•Muestra sin orden o plan prefijado exclusivo de material homogéneo.
•Confiable
•Barato
Muestreo continuo,intermitente y errático
Muestreo mecánico y manual
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ERRORES DURANTE EL MUESTREO
• Contaminación• Oxidación• Cambios en la humedad• Pérdida de partículas volátiles o de poco peso
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CAUSAS QUE PROVOCAN VARIACIÓN EN LA COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA DESPUÉS DE
COLECTADA• Cambios internos• Reacción con el aire• Interacción de la muestra con el recipiente
Ejemplo: recipientes de vidrio provocan reacciones de intercambio iónico en la superficie del vidrio
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
CONCEPTOS EN LA OPERACIÓN DE MUESTREO
• LOTEMaterial completo del que se toman las muestras.A menudo están formados por unidades muestreales.
• MUESTRA BRUTAMuestra que se toma del lote para el análisis o almacenamiento. Debe ser representativa del lote. Su elección es crítica para un análisis válido
• MUESTRA DE LABORATORIOTiene la misma composición de la muestra bruta, pero de menor tamaño.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
• MUESTRA ANALÍTICAMisma composición de la muestra de laboratorio, pero ha sido sometida a un proceso previo a su análisis, generalmente molienda y pulverizado.
• PORCIONES DE PRUEBA (O ALÍCUOTAS)Pequeñas porciones de la muestra de laboratorio que se toman para realizar análisis individuales.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Conformar la muestra bruta
Muestra al azar
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
¿Qué hacer con materiales altamente segregados?
1º Constituir una muestra compuesta.2ª Homogenizar ( molienda).3º Muestra de Laboratorio
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
DISOLUCIÓN DE MUESTRAS
HClHCl
HNO3HNO3
H2SO4H2SO4
HClO4HClO4
Fundentes AlcalinosFundentes Alcalinos
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DISOLUCIÓN DE MUESTRAS
a)Elección del disolvente Debe disolver todos los componentes de la muestra. Tiempo de disolución debe ser razonable. Composición química del disolvente no debe aportar
interferentes en las subsiguientes etapas del análisis o en caso contrario que sea fácil de eliminar.
b)Método de disolución Se debe trabajar de preferencia con soluciones diluidas y
temperaturas moderadas.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Eliminación de Interferentes
Falta de reacciones y propiedades verdaderamente específicas dificultan el análisis químico.
INTERFERENTES O INTERFERENCIAS son compuestos o elementos que impiden la medida directa de las especies que se están determinando.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
Eliminación de Interferentes
Formas de eliminar interferencias: Ajuste de pH Acomplejando Cambio de estado de oxidación
A veces es necesario eliminar el interferente antes de la medición: Método de Precipitación Método de Destilación Extracción Cromatografía
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
MEDICIÓN Y CALIBRACIÓN• Todos los resultados dependen de la medición final de una
X propiedad física del analito, la cual debe variar de manera conocida y reproducible con la concentración del analito.
• A menudo la propiedad física es directamente proporcional a la concentración
CA= kX• Los métodos gravimétricos y coulombimétricos son los
únicos métodos en los que se requiere la “etapa de calibración”
• Al proceso de determinar k se le denomina “calibración”
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
CÁLCULOS DE RESULTADOS
Dichos cálculos se apoyan en:
• Datos experimentales sin procesar obtenidos en la etapa de medición.
• En la estequiometría de la reacción química particular
• Factores instrumentales
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
EVALUACIÓN DE RESULTADOS Y ESTIMADO DE CONFIABILIDAD
• Los resultados analíticos son completos cuando se ha estimado su confiabilidad.
• El analista debe proporcionar alguna medida de la incertidumbre asociada al cálculo de resultados.
• La incertidumbre es el parámetro que caracteriza el intervalo de valores dentro del cual se espera que esté el valor de la cantidad que se mide.
Ing. Raúl Zaragoza Araiza
TÉRMINO DEL ANÁLISIS
• Medida final que debe ser una verdadera indicación del punto final.
• Es el aspecto menos difícil del análisis:medición final,cálculos y resultados.
• Entrega de resultados debe involucrar exactitud y precisión.
• Exactitud Error relativo
• Precisión Desviación estándarIng. Raúl Zaragoza Araiza
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Buena precisión Buena exactitud
Buena precisión Mala exactitud
Mala precisión Mala exactitud
Mala precisión Buena exactitud
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Ing. Raúl Zaragoza Araiza