Nefelometría y Turbidimetría_Navarrete Estrella

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS
NEFELOMETRÍA Y TURBIDIMETRÍA 
UNIDAD 2
-Análisis Instrumental-
NOMBRE DE ALUMNA: Navarrete Montoya Estrella Azeneth
NO. CONTROL: 21440157
GRUPO: T1N
CARRERA: Ingeniería Bioquímica
MAESTRA: Dra. Imelda Nohemí Monroy García
Domingo 19 de marzo de 2023
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN	3
NEFELOMETRÍA	4
Fundamento de la técnica	4
Instrumentos de medición	5
Usos y aplicaciones	7
TURBIDIMETRIA	8
Fundamento de la técnica	9
Instrumentos de medición	9
Usos y aplicaciones	10
CONCLUSIONES	12
Referencias	13
INTRODUCCIÓN
La turbidimetría es la medición de la luz transmitida a través de una suspensión, tiene la ventaja de permitir la valorización cuantitativa, sin separar el producto de la solución. Las mediciones, pueden efectuarse con cualquier espectrofotómetro.
La nefelometría mide la luz dispersada en dirección distinta a la luz emitida (generalmente con ángulos que oscilan entre 15 y 90º). Utiliza como instrumento el nefelómetro (en el que el detector se ubica con un ángulo que oscila entre 15 y 90º ej. a 90º). Se suele utilizar para concentraciones más diluidas. Permite mayor sensibilidad con concentraciones menores de partículas suspendidas. Constituye un método más exacto para la medida de la opacidad. (Robles, 2018).
La turbidimetría y la nefelometría son técnicas analíticas basadas en la dispersión de la luz por partículas en suspensión en el seno de una disolución. Como consecuencia de la interacción entre la radiación y las partículas, el sistema no se eleva a un nivel energéticamente excitado, sino que la radiación incidente induce un dipolo eléctrico oscilante, que actúa como una nueva fuente emisora de radiación. La intensidad de radiación en cualquier ángulo depende del número de partículas de su tamaño y forma, de los índices de refracción relativos de las partículas y del medio y de la longitud de la onda de la radiación incidente. Pueden realizarse dos tipos de medida, si la dispersión es lo suficientemente grande como para originar una disminución apreciable en la intensidad de la radiación incidente, denominándose turbidimetría a la correspondencia analítico. Si se trabaja con una suspensión que, o es muy diluida, o está constituida por partículas relativamente pequeñas, la relación entre la intensidad de radiación transmitida e incidente será prácticamente la unidad, por lo que no podrá realizarse la medición como en el caso anterior. Deberá medirse la intensidad de radiación en un cierto ángulo de 90° Esta técnica analítica recibe el nombre de nefelometría, y se caracteriza por su mayor sensibilidad respecto a la turbidimetría. La aplicación de la turbidimetría y de la nefelometría son muy variadas. Algunas determinaciones se hacen sobre los sistemas ya naturalmente turbios, por ejemplo, aguas fluviales, mientras en otros sistemas la turbidez se provoca en el laboratorio. (Gonzales & Romero, s.f.).
NEFELOMETRÍA 
La nefelometría es un procedimiento analítico que se basa en la dispersión de la radiación que atraviesan las partículas de materia. Cuando la luz atraviesa un medio transparente en el que existe una suspensión de partículas sólidas, se dispersa en todas direcciones y como consecuencia se observa turbia. La dispersión no supone la pérdida neta de potencia radiante, solo es afectada la dirección de la propagación, porque la intensidad de la radiación es la misma en cualquier ángulo. La intensidad depende de: el número de partículas suspendidas, su tamaño, su forma, los índices refractivos de la partícula y del medio dispersante, y la longitud de onda de la radiación dispersada. La relación entre variables y es más factible un tratamiento teórico, pero debido a su complejidad raras veces se aplica a problemas analíticos específicos. (Equipos Y Laboratorio de Colombia, 2012).
 El procedimiento generalmente es empírico y sólo se consideran 3 factores:
1. La concentración: Mayor sea el número de partículas, mayor es la dispersión.
2. Tamaño de la partícula: Factores como el pH, la velocidad y orden de la mezcla, concentración de los reactivos, duración del estado de reposo y la fuerza iónica.
3. Longitud de onda: Generalmente las muestras se iluminan con luz blanca, pero si están coloreadas, se debe escoger una porción del espectro electromagnético en la que la absorción del medio se reduzca al mínimo.
En las muestras se agregan agentes tensoactivos (como gelatina), para prevenir la coagulación del coloide. Sólo se obtienen datos confiables si se controlan escrupulosamente las variables que afectan el tamaño de partículas.
Fundamento de la técnica
La nefelometría es un procedimiento analítico que se basa en la dispersión de la luz que atraviesa las partículas de materia. Cuando la luz atraviesa un medio transparente en el que existe una suspensión de partículas sólidas se dispersa en todas direcciones y como consecuencia se observa turbidez. La intensidad de la luz depende del número de partículas suspendidas, su tamaño, su forma, los índices refractivos de la partícula y del medio dispersante y la longitud de onda de la radiación dispersada. (Guardia, Lam, Hernández, & Junco, 2017).
Instrumentos de medición
Nefelómetro
El nefelómetro es un instrumento utilizado para medir partículas suspendidas en una muestra líquida o en un gas. De modo que una fotocelda colocada en un ángulo de 90° con respecto a una fuente luminosa detecta la radiación por las partículas presentes en la suspensión. Asimismo, la luz reflejada por las partículas hacia la fotocelda depende de la densidad de las partículas. El diagrama 1, presenta los componentes básicos que conforman un nefelómetro:
A. Fuente de radiación
En nefelometría es de vital importancia disponer de una fuente de radiación con una gran potencia lumínica. Existen diferentes tipos, que van desde lámparas de xenón y lámparas de vapor de mercurio, lámparas halógenas de wolframio, radiación laser, entre otros.
B. Sistema monocromador
Este sistema está ubicado entre la fuente de la radiación y la cubeta, para que de esta manera se evite la incidencia sobre la cubeta de radiaciones con diferentes longitudes de onda en comparación con la radiación deseada.
De otra manera, reacciones de fluorescencia o efectos de calentamiento en la solución provocarían desviaciones de la medida.
C. Cubeta de lectura
Es un recipiente generalmente prismático o cilíndrico, y puede tener diferentes tamaños. En éste se encuentra la solución en estudio.
D. Detector
El detector se encuentra situado a una distancia específica (generalmente muy cerca de la cubeta) y es el encargado de detectar la radiación dispersada por las partículas de la suspensión.
E. Sistema de lectura
Generalmente se trata de una máquina electrónica que recibe, convierte y procesa datos, que en este caso son las medidas obtenidas del estudio realizado.
Desviaciones
Toda medición está sometida a un porcentaje de error, que principalmente está dado por:
· Cubetas contaminadas: en las cubetas cualquier agente externo a la solución en estudio, que se encuentre dentro o fuera de la cubeta, disminuye la luz radiante en el trayecto hacia el detector (cubetas defectuosas, polvo adherido a las paredes de la cubeta).
· Interferencias: la presencia de algún contaminante microbiano o turbidez dispersa la energía radiante, elevando la intensidad de la dispersión.
· Compuestos fluorescentes: se trata de aquellos compuestos que al ser excitados por la radiación incidente provocan lecturas erróneas y elevadas de la densidad de dispersión.
· Conservación de los reactivos: la temperatura inadecuada del sistema podría causar condiciones adversas al estudio e incitaría la presencia de reactivos turbios o con precipitados.
· Fluctuaciones en la potencia eléctrica: para evitar que la radiación incidente sea una fuente de error se recomiendan estabilizadores de voltaje, para una radiación uniforme.
Usos y aplicaciones
Los estudios nefelométricos ocupan una posición muy importante en los laboratorios clínicos. Las aplicaciones van desde la determinación de inmunoglobulinasy proteínas de fase aguda, del complemento y de coagulación.
Detección de complejos inmunes
Cuando una muestra biológica contiene un antígeno de interés, éste se mezcla (en una solución buffer) con un anticuerpo para formar un complejo inmune.
La nefelometría mide la cantidad de luz que se dispersa por la reacción antígeno-anticuerpo (Ag-Ac), y de esta manera se detectan los complejos inmunes.
Este estudio puede ser llevado a cabo por dos métodos:
Nefelometría del Punto Final:
Esta técnica puede ser utilizada para el análisis del punto final, en la cual el anticuerpo de la muestra biológica estudiada es incubado por veinticuatro horas.
El complejo Ag-Ac es medido utilizando un nefelómetro y la cantidad de luz dispersada es comparada con la misma medida llevada a cabo antes de la formación del complejo.
Nefelometría cinética
En este método, la tasa de la formación de complejos es monitoreada de forma continua. La tasa de reacción depende de la concentración del antígeno de la muestra. Acá las medidas se toman en función al tiempo, por lo cual la primera medida es tomada al tiempo “cero” (t=0).
La nefelometría cinética es la técnica más utilizada, ya que el estudio puede llevarse a cabo en 1 hora, en comparación al largo periodo de tiempo del método del punto final. La relación de dispersión se mide justamente después de agregar el reactivo.
Por lo tanto, siempre que el reactivo sea constante, la cantidad del antígeno presente se considera directamente proporcional a la relación de cambio.
La nefelometría es utilizada generalmente en análisis de calidad química del agua, para la determinación de claridad y para controlar los procesos de su tratamiento.
También se utiliza para medir la contaminación del aire, en el cual se determina la concentración de las partículas a partir de la dispersión que éstas producen en una luz incidente. (LIFEDER, 2021).
TURBIDIMETRIA 
La turbidimetría es una técnica analítica de medición que determina cuánto se atenúa un haz de luz que se traslada a través de una suspensión. Esta atenuación se produce gracias a los fenómenos de absorción y dispersión que experimenta la luz debido a las partículas.
Entonces, se pueden deducir las dimensiones de las partículas presentes en una suspensión mediante la medición de la turbidez que hay en esta. En este sentido, este procedimiento se usa para cuantificar la absorción y dispersión de la luz: se demuestra su dependencia de las dimensiones de las partículas y de la concentración de estas en la suspensión.
Asimismo, los métodos analíticos basados en la turbidimetría poseen ciertas ventajas, como, por ejemplo: cortos tiempos de análisis, simplicidad experimental, costos reducidos (con relación a otros procesos), ausencia de daño a la muestra y eliminación de la necesidad de calibrar. (LIFEDER, 2021).
Fundamento de la técnica 
La turbidimetría se fundamenta en la medición de la intensidad de la radiación lumínica que se transmite a través de un medio constituido por partículas que manifiestan cierta dispersión, las cuales poseen un índice de refracción distinto al de la suspensión donde se encuentran.
Como se describió previamente, se manifiesta una atenuación de la intensidad la luz debido al fenómeno de dispersión, por lo cual se estudia la radiación lumínica que no sufre esta dispersión.
Esta técnica consiste en hacer que la luz atraviese un filtro, mediante lo cual se produce una radiación de la que se conoce su longitud de onda; después, esta radiación atraviesa una cubeta en la que se encuentra una solución y es recolectada por una celda de naturaleza fotoeléctrica. Así se obtiene una cuantificación de la luz que se ha absorbido.
Dicho de otro modo, esta técnica se utiliza para cuantificar la turbidez que posee una solución, basándose en medir los efectos que ejerce esta propiedad sobre los procesos de dispersión y transmisión de la radiación lumínica. Cabe destacar que para estos análisis es indispensable que la suspensión sea uniforme, debido a que la falta de uniformidad puede afectar los resultados de la medición.
Instrumentos de medición
La turbidez se mide utilizando las técnicas de turbidimetría o nefelometría. La relación directa entre los datos de turbidez y la concentración de sólidos suspendidos depende de muchos factores, entre los cuales se incluye el tamaño de las partículas, la forma, la distribución y el estado de la superficie, índice de refracción de las partículas de dispersión y de la longitud de onda de la luz utilizada. (Acebo & Hernández, 2013).
Turbidímetro
Se conoce como turbidímetro al instrumento empleado en la medición de la claridad relativa que posee un fluido, al cuantificar la radiación lumínica en una muestra de fluido que ha sufrido dispersión ocasionada por partículas suspendidas.
Estas partículas que se encuentran suspendidas dificultan que la radiación sea transmitida a través de los fluidos, obstaculizando su paso. Entonces, la turbidez de una sustancia podría originarse debido a una sola especie o a un conjunto de especies químicas.
Los turbidímetros realizan la medición de esta obstaculización, con el fin de estimar la turbidez o la intensidad de la radiación lumínica presente en muestra, conociéndose como NTU a las unidades de turbidez nefelométrica con las cuales se representa. Sin embargo, estos instrumentos no se emplean en la estimación de las dimensiones de las partículas.
La estructura de los turbidímetros está constituida por una fuente de radiación lumínica, una lente que permite enfocar y conducir un haz de luz a través de un fluido y un dispositivo de naturaleza fotoeléctrica encargado de detectar y estimar la cantidad de radiación lumínica que se ha dispersado.
Además, existe una especie de trampa que previene la detección de otras radiaciones lumínicas que puedan interferir con la medición. (LIFEDER, 2021)
Usos y aplicaciones 
Detección de contaminantes
Esta técnica de medición posee una gran cantidad de aplicaciones, entre las que destacan la detección de contaminantes en forma de trazas en una variedad de muestras y la estimación de las dimensiones de las partículas en diversos fluidos.
Cuantificar células
Además, la turbidimetría es empleada en el campo de la biología para cuantificar las células presentes en determinadas soluciones, y en la observación de cultivos microbiológicos para la fabricación de fármacos antibióticos.
Inmunoturbidimetría
En el área de la química que estudia el diagnóstico de tipo clínico, se utiliza el método de inmunoturbidimetría en la estimación de las estructuras proteicas de tipo sérico que no pueden ser detectadas mediante otras técnicas clínicas.
Control de calidad del agua
Por otro lado, la turbidimetría es empleada en el control de la calidad del agua para estimar la cantidad de partículas suspendidas en aguas de origen natural, al igual que en el agua de las corrientes de procesamiento.
Medición de cantidad de azufre en muestras de petróleo
De la misma manera, se utiliza este método analítico para estimar la cantidad de azufre presente en muestras de petróleo, carbón y otras sustancias de naturaleza orgánica; en este caso, se produce una precipitación del azufre en forma de sulfato de bario. (LIFEDER, 2021)
CONCLUSIONES 
Como se comentó anteriormente, La turbidimetría y la nefelometría son técnicas analíticas basadas en la dispersión de la luz por partículas en suspensión en el seno de una disolución. 
Por lo general, la turbidez y la nefelometría se utilizan para analizar la calidad química del agua para poder así determinar la claridad y controlar los procesos de tratamiento. Estos métodos también pueden ser adecuados para el análisis cuantitativo o para medir el contenido de proteínas en líquidos. Se comenta de igual manera sobre la importancia de estas técnicas en laboratorios químicos. 
Como se aprecia, la elección entre ambos métodos reside en la dispersión de la luz, si logra ser extensa es apropiado aplicar la turbidimetría, por el contrario, si es mínima es apropiada la nefelometría. También podemos apreciarque la turbidimetría y la nefelometría son técnicas que están basadas en la dispersión de la radiación la cual permite la descripción y un análisis óptico de una muestra, por lo tanto, han sido muy útiles en control de calidad.
Referencias
Acebo, D., & Hernández, A. (01 de Enero de 2013). Los métodos Turbidimétricos y sus aplicaciones en las ciencias de la vida. Redalyc. Recuperado el 18 de Marzo de 2023, de https://www.redalyc.org/pdf/1812/181226886003.pdf
Equipos Y Laboratorio de Colombia. (2012). Equipos Y Laboratorio de Colombia. Recuperado el 19 de Marzo de 2023, de https://www.equiposylaboratorio.com/portal/articulo-ampliado/que-es-la-nefelometria
Gonzales, C., & Romero, J. (s.f.). DOKUMEN. Recuperado el 19 de Marzo de 2023, de https://dokumen.tips/documents/nefelometria-y-turbidimetria-559ca0f44fda7.html
Guardia, O., Lam, R., Hernández, A., & Junco, Y. (2017). Determinación del componente C4 del sistema del complemento usando un mini nefelómetro. infomed. Recuperado el 18 de Marzo de 2023, de https://revhematologia.sld.cu/index.php/hih/article/view/548/526#:~:text=La%20nefelometr%C3%ADa%20es%20un%20procedimiento,como%20consecuencia%20se%20observa%20turbidez.
LIFEDER. (09 de Julio de 2021). LIFEDER. Recuperado el 18 de Marzo de 2023, de https://www.lifeder.com/nefelometria/
LIFEDER. (09 de Julio de 2021). LIFEDER. Recuperado el 18 de Marzo de 2023, de https://www.lifeder.com/turbidimetria/
Robles, M. (2018). studocu. Recuperado el 19 de Marzo de 2023, de https://www.studocu.com/es-mx/document/universidad-juarez-del-estado-de-durango/investigacion-de-operaciones-i/turbidimetria-y-nefelometria/8496503
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