Unidad Nº 1: Química Analítica (PDF)

Unidad Nº 1: La Química Analítica. Análisis Cualitativo y Cuantitativo Contenidos: Química Analítica. Definición. Importancia. Clasificación de los métodos Analíticos Cualitativos y Cuantitativos. Escala de trabajo.Macroanálisis. Microanálisis. Análisis de trazas. Reacciones Analíticas....

Unidad Nº 1: La Química Analítica. Análisis Cualitativo y Cuantitativo Contenidos: Química Analítica. Definición. Importancia. Clasificación de los métodos Analíticos Cualitativos y Cuantitativos. Escala de trabajo.Macroanálisis. Microanálisis. Análisis de trazas. Reacciones Analíticas. Ecuaciones Fundamentales. Calidad de los reactivos analíticos. Reactivos Analíticos: preparación de soluciones. Expresión de las concentraciones. Soluciones. Patrones primarios y secundarios. La química analítica es una ciencia que se dedica a la medición, la cual está basada sobre un conjunto de ideas y métodos que son útiles en todos los campos de la ciencia, de la ingeniería y de la medicina. Relación entre la química analítica, otras ramas de la química y demás ciencias Tomado de Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J., Crouch, S.R. (2001). Química Analítica. 7ª Ed. México: Mc Graw Hill  La química analítica se ocupa de la separación, identificación y determinación de la composición de una muestra de materia. El análisis cualitativo revela El análisis cuantitativo indica la identidad de los elementos la cantidad de cada sustancia y compuestos en una muestra. en una muestra..  Análisis cuantitativo: Determinar la concentración en base a: El peso o volumen de la muestra y Una señal que es proporcional a la cantidad de analito Gravimetría: Se determina la masa de analito o de algún CLÁSICOS compuesto relacionado químicamente con él Interacción Volumetría: Se mide el volumen de una disolución de reactivo materia-materia (valorante), necesario para reaccionar con todo el analito Electroanálisis: Se miden propiedades eléctricas como el INSTRUMENTALES potencial, la intensidad, resistencia y cantidad de electricidad Interacción materia- Espectroscopía: Se basa en la interacción entre la radiación energía electromagnética y el analito, o bien en la producción de radiaciones por los analitos  Diagrama de flujo que muestra los pasos de un análisis cuantitativo Tomado de Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J., Crouch, S.R. (2001). Química Analítica. 7ª Ed. México: Mc Graw Hill https://www.youtube.com/watch?v=J6mc8svV1ew SENSIBILIDAD: medida de la capacidad de un instrumento o método, de diferenciar pequeñas variaciones en la concentración del analito. Dos factores limitan la sensibilidad: - La pendiente de la curva de calibración - La reproducibilidad o precisión del sistema de medida LD: límite de detección LOQ: límite de cuantificación LOL: límite de linealidad SELECTIVIDAD: indica el grado de ausencia de interferencia con otras especies que contienen la matriz de la muestra. PRECISIÓN: grado de concordancia mutua entre los datos que se han obtenido de una misma forma Indica la medida del error aleatorio, o indeterminado de un análisis. Los parámetros de calidad de la precisión son: - La desviación estándar absoluta - La desviación estándar relativa - El coeficiente de variación - La varianza - REPETIBILIDAD: precisión de un análisis en el que la única fuente de variación es el análisis de muestras repetidas. - REPRODUCIBILIDAD: precisión obtenida cuando se comparan los resultados de distintas muestras, distintos análisis o distintos métodos. EXACTITUD: medida de la proximidad entre la medida de tendencia central y la verdad o el valor esperado. Los errores que afectan la exactitud de un análisis se llaman sistemáticos y se caracterizan por una desviación sistemática en relación con el valor verdadero. El sesgo mide el error sistemático, o determinado de un método analítico. En general, al desarrollar un método analítico, todos los esfuerzos se dirigen hacia la identificación de la causa del sesgo y a su eliminación o corrección. Una forma puede ser la calibración del instrumento, etc. ¿Cómo saber si se ha REPLICAS o cometido algún error? REPETICIONES Cuando realizamos mediciones repetidas, la medida más utilizada para definir un valor central es la media, x La media de dos o más mediciones es su valor promedio. La mediana es el valor central de un conjunto de datos que han sido acomodados en orden numérico. Existen tres términos ampliamente utilizados para describir la precisión de los datos en un conjunto de réplicas: la desviación estándar, la varianza y el coeficiente de variación, las cuales son una medida de cuánto se aleja un resultado individual xi de la media, lo que se llama desviación de la media di. di= xi - x  La exactitud indica la cercanía que existe entre un valor medido y el valor real o aceptado; para expresar la exactitud, empleamos el error. El error absoluto E en la El error relativo se expresa en medición de una magnitud x porcentaje y se calcula con la está dado por la ecuación: siguiente ecuación: E = xi - xt E = xi – xt x 100% xt xt es el valor real o el valor aceptado para dicha magnitud Fuentes de errores sistemáticos Hay tres tipos de errores sistemáticos: - errores instrumentales son el resultado de un comportamiento instrumental no ideal, debido a calibraciones mal hechas o debidas al uso en condiciones inapropiadas de equipos e instrumentos. - errores de método son el resultado del comportamiento físico o químico poco ideal de un sistema analítico. - errores personales son el resultado de la falta de cuidado, la falta de atención o por limitaciones personales por parte del experimentador. Existen diferentes vías para detectar un error sistemático, algunas de ellas son: a- Analizar muestras de composición conocida, tales como materiales de referencia certificados. El método ensayado debe reproducir el resultado certificado. b- Analizar muestras blanco (que no contengan el analito). Si se observa un resultado distinto de cero, el método acarrea un error por exceso. c- Usar métodos analíticos diferentes para llevar a cabo el análisis. Si los resultados no concuerdan, hay un error en uno o más de los métodos. d- Comparación entre varios laboratorios. Designamos distintas personas para analizar la misma muestra mediante el mismo método o distintos métodos analíticos. Recordando: al desarrollar un método analítico, todos los esfuerzos se dirigen hacia la identificación de la causa del sesgo y a su eliminación o corrección. Una forma puede ser la calibración del instrumento, etc. Según la ISO (International Estándar Office), la calibración se define como el conjunto de operaciones que permiten establecer, en determinadas condiciones experimentales, la relación existente entre los valores indicados por el aparato, con los valores obtenidos en la medida de un valor conocido.  Diagrama de Control de Calidad Crear una gráfica de control requiere los siguientes pasos: 1) Elegir la característica a estudio y medir la variable. 2) Tomar los datos que nos permita obtener una visión representativa del proceso. 3) Introducir los datos en la hoja de cálculo, y calcular la cuál es la línea central (valor medio de los datos) y los límites superior e inferior. 4) Representar los datos en la gráfica y comprobar que el proceso sigue siendo el correcto. Los resultados experimentales crecen de importancia y valor, si no van acompañados de una estimación de los errores que han tenido lugar durante la medida.  Según finalidad Según técnica CLASIFICACION DE LAS TÉCNICAS ANALITICAS Según tamaño inicial de la muestra Según naturaleza muestra/analito  Tipos de análisis según la naturaleza de la muestra y de los analitos ORGANICA BIOQUIMICA INORGANICA Según el tamaño de la muestra inicial que se somete al proceso analítico: Según la proporción relativa de los analitos en la muestra, pueden diferenciarse en tres tipos : Cuando una reacción química origina fenómenos fácilmente observables que de alguna manera se relacionan con la sustancia que se analiza, recibe el nombre de reacción analítica REACCIONES ACIDO BASE HA + H2O A- + H3O+ REACCIONES DE FORMACIÓN DE COMPLEJO REACCIONES Mg+2 + Y-4 MgY-2 ANALÍTICAS REACCIONES DE PRECIPITACIÓN Cl - + Ag+ AgCl (Precipitado blanco) REACCIONES REDOX Reactivo El agente que suscita el analítico cambio y reacciona químicamente con el analito que se quiere reconocer.  analíticos Son aquellos cuyo contenido en impurezas no rebasa el número R mínimo de sustancias determinables por el método que se utilice. e purísimos a + c p Son reactivos con un mayor grado de pureza que los reactivos “para análisis” y por tanto su proceso de obtención es más riguroso. Es de t u suponer que estos reactivos tienen un mayor costo. i r v e especiales o z Son reactivos aun más puros que los anteriores y se destinan para s a métodos instrumentales especiales que demandan altos requerimientos de pureza.  MOLARIDAD: número de moles de soluto/L de solución UNIDADES QUÍMICAS DE NORMALIDAD: número de equivalentes CONCENTRACIÓN de soluto/L de solución N= n x M % Masa/ Masa (%m/m) UNIDADES FÍSICAS DE % Masa/Volumen (%m/v) CONCENTRACIÓN % Volumen/Volumen (%v/v) Preparación de soluciones  PATRON o ESTÁNDAR PRIMARIO - Composición conocida - Elevada pureza - Estable a temperatura ambiente - Estable cuando se seca en estufa - No debe absorber gases - Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante. - Poseer elevado peso equivalente. SECUNDARIO - Estable mientras se realiza el análisis - Reaccionar rápidamente con el analito - La reacción entre el valorante y el patrón primario debe ser completo o cuantitativa - Debe existir una ecuación balanceada que describa la reacción