QuimicaAnalitica_Clase_1

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QUE HACEN LOS QUÍMICOS 
ANALÍTICOS 
“A menos que nuestro conocimiento se mida y se 
exprese en números, no significa mucho.” 
 Lord Kelvin 
Todo está hecho de productos químicos. 
Los químicos analíticos determinan cuáles y cuánto. 
QUÍMICA ANALÍTICA 
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Al plantearse el análisis químico de una muestra, surgen una 
serie de cuestiones que se esquematizan a continuación: 
EL PROCESO ANALÍTICO 
EL PROCESO ANALÍTICO 
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 Tiempo de análisis 
 Costo de análisis 
 Posibilidad de destruir la muestra 
 Cantidad de muestra disponible 
 Medios de que dispone el analista 
 Número de análisis (necesidad de automatizar) 
 Calidad de los resultados (exactitud y precisión) 
Matriz (interferencias) 
Concentración del analito (sensibilidad) Muestra 
Naturaleza (estado físico, solubilidad, volatilidad, ect) 
Información estructural, superficial y distribución espacial ¿CÓMO? 
Determinación ¿CUANTO? 
 
 
 Información 
Identificación ¿QUÉ? 
 PARAMETROS A DEFINIR EN EL PROBLEMA ANALÍTICO 
EL PROCESO ANALÍTICO 
PROCESO DE MEDIDA QUÍMICO : conjunto de operaciones que 
separa a la muestra (sin tomar, sin medir, sin tratar) de los resultados 
generados y expresados según los requerimientos del problema 
analítico planteado 
- Define o establece un límite. 
 Ej.: una concentración 
- Corrobora una decisión. 
- Decide sobre el perjuicio o beneficio de o 
en, una transformación con cambio de 
materia. 
EL PROCESO ANALÍTICO 
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EL PROCESO ANALÍTICO 
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Problema 
 
Problema analítico 
 
Contaminación de un río 
Identificación y determinación de 
contaminantes orgánicos e 
inorgánicos 
“Doping “en los Juegos Olímpicos 
Determinación de anfetaminas, 
hormonas, ect, en muestras de orina 
Adulteración de aceite de oliva con 
otras grasas 
Determinación de grasas vegetales y 
animales en el aceite 
Toxicidad en juguetes 
Determinación de Cd en pinturas 
amarillas 
Antigüedad de un zircón (mineral de 
Th y U) 
Determinación de las relaciones 
isotópicas de Pb en el mineral 
 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ANÁLITICO 
EL PROCESO ANALÍTICO GENERAL 
EL PROCESO ANALÍTICO GENERAL 
¿Qué? ¿Cómo? Ejemplos 
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Definiciones 
Identificación Información 
del problema. 
Elección de la técnica instrumental 
1. Compuestos químicos a los que puede aplicarse 
2. Número de compuestos o elementos que se pueden analizar simultáneamente 
3. Naturaleza de las muestras (orgánicas o inorgánicas) 
4. Estado físico de las mismas (muestras sólidas, líquidas o gaseosas) 
5. Cantidad mínima de muestra necesaria 
6. Límites de detección 
7. Intervalos de concentración 
8. Precisión deseada 
9. Efectos de matriz 
10. Tiempo de preparación de la muestra 
11. Tiempo disponible para efectuar el análisis 
12. Tamaño, disponibilidad y costo del equipo 
13. Dificultad de manejo del mismo 
14. Posibilidad de automatizar el análisis 
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Definir el problema analítico 
• 1. ¿Cual es el analito a determinar? 
• 2. ¿Qué exactitud y precisión se requieren? 
• 3. ¿De que metodologías analíticas se dispone para su 
determinación? 
• 4. ¿Cuál es la muestra en que se encuentra el analito? 
 ¿De cuanta muestra se dispone? 
 ¿Cuál es el intervalo de concentraciones en que puede encontrarse 
del analito en la muestra? 
 ¿Qué componentes de la muestra interferirán en la determinación? 
 ¿Cuáles son las propiedades físicas y químicas de la matriz de la 
muestra? 
• 6. ¿Cuántas muestras deben analizarse? 
 
Diagnóstico, control ambiental y desarrollo 
 
• Auditorías y Peritajes ambientales 
• Proyectos de control de residuos y vertidos 
• Implantación y seguimiento de redes de monitorización 
de la calidad del agua y del aire. 
• Recuperación de tierras degradadas y seguimiento. 
• Estudios en yacimientos Arqueológicos 
• Búsqueda y optimización de bio y fitorremediadores 
• Aplicación de microorganismos de ambientes extremos 
 en biorrecuperación 
• Nuevos bioindicadores 
• Búsqueda de subproductos en vertidos y 
 residuos orgánicos 
• Valorización y aprovechamiento de residuos y vertidos 
 
 
¿Quién? ¿Para qué? Ejemplos 
EL PROCESO ANALÍTICO GENERAL 
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EL PROCESO ANALÍTICO 
 TOMA DE MUESTRA 
 El objetivo básico del programa de muestreo es asegurar que la muestra 
tomada sea REPRESENTATIVA de la composición del material a analizar 
Etapas del programa de muestreo : 
 1.-Estudios Preliminares 
 2.-Definición de parámetros a determinar 
 3.-Frecuencia de muestreo y tamaño de muestra 
 4.- Elección de los puntos de muestreo 
 5.-Tipo de muestra a analizar 
 6.-Estado físico de la fracción a analizar 
 7.-Propiedades químicas del material 
 8.-Selección del sistema de preparación, transporte y almacenamiento 
 9.-Reducción de la muestra a un tamaño adecuado 
 10.- Preparación de la muestra para el laboratorio 
En la medida en que se logra que las muestras sean homogéneas y 
representativas, el error de muestreo se reduce 
EL PROCESO ANALÍTICO GENERAL 
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 TRANSFORMACIÓN DEL ANALITO EN FORMA MEDIBLE 
1ª Etapa: Medida de la cantidad a analizar para referir la cantidad del analito 
encontrado en el análisis a la composición del material problema 
2ª Etapa: Puesta en disolución 
Objetivos: 
 Disolución de toda la muestra (ataque y/o disgregación) 
 Reactivos : 
• Líquidos: agua, ácidos, otros 
• Sólidos: fundentes 
• Gases :aire, oxigeno 
 Disolución del analito o de la matriz (lixiviación) 
 Extractantes: 
• Líquidos: agua, ácidos, disolventes orgánicos 
• Fluidos supercríticos 
3ª Etapa : Separación para aislar el analito de posibles interferencias. 
4ª Etapa : Preconcentración. cuando la concentración del analito en la 
muestra es muy baja. 
EL PROCESO ANALÍTICO GENERAL 
EL PROCESO ANALÍTICO 
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 MEDIDA DEL ANALITO 
 
 Una vez recorrido parte del proceso analítico, se llega a la medida final 
de una propiedad analítica de la especie a determinar, que nos dará la 
cantidad real presente en la muestra . 
 
 Cualquier propiedad medible que sea función de la concentración o 
cantidad del analito sirve de base de un método para la determinación de 
dicho componente. 
 
 La medición constituye un proceso físico realizado por un instrumento 
de medida, cualquier mecanismo que convierte una propiedad del sistema 
en una lectura útil. 
 
 Las propiedades medibles son muy variadas, por lo que se dispone de 
una amplia variedad de métodos analíticos 
 
EL PROCESO ANALÍTICO GENERAL 
Selección metodológica analítica 
Existen diversas formas de medir o cuantificar: 
Métodos Químicos: 
 volumétricos, gravimétricos… 
Métodos Instrumentales: 
 espectroscópicos, electroquímicos… 
Todos los métodos ofrecen características diferenciadas, 
por lo que es preciso su selección en función de la sensibilidad 
y selectividad requeridas en el problema de análisis. 
En un método (técnica) instrumental se mide una señal S: 
S  Canalito 
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Métodos Analíticos 
Métodos químicos 
por vía húmeda 
Métodos instrumentales 
Análisis 
volumétrico 
Separación Electroquímicos 
Titulación Cromatografía Electrólisis 
conductimetría 
Gravimetría 
Precipitación 
Pesada 
Opticos 
Emisión 
Absorción 
Método Estándar: 
Expresa un procedimiento de análisis que incluye los pasos 
secuenciales (etapas) y técnicas a utilizar en el análisis de muestras 
específicas y que viene recogido por la normativa de organismos y 
agencias nacionales e internacionales ,competentes en el tema. (Puede 
haber mas de un método estándar aplicable para un mismo analito) 
Si es de cumplimiento obligado, recibe el nombre de protocolo. 
 
Ejemplos:  técnicas AOAC(Association Official Analytical 
Chemistry) 
  normas FIL (Federation International de Laiterie) 
 
Cualquier diseño de métodos alternativos, requiere una validación comparativa 
de los resultados obtenidos en el nuevo método con el de otros métodos 
estándar. Por lo general se requieren muestras estándar (composición fija, 
conocida y estable) (Material de referencia certificado) 
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EL PROCESO ANALÍTICO 
 TRATAMIENTO DE DATOS, CALCULOS E INTERPRETACIÓN 
DE RESULTADOS 
 
 OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO DE DATOS 
 Optimizar los métodos de análisis. 
 Comprobar el funcionamiento correcto de las etapas del proceso 
analítico general. 
 Proporcionar información satisfactoria sobre la composición del 
material objeto de análisis 
 
 CALCULOS E INTERPRETACION DE RESULTADOS 
 La Quimiometria, es actualmente la disciplina que hace uso de 
métodos matemáticos y estadísticos, permitiendo una mayor calidad 
en la información obtenida. 
 El análisis concluye cuando los resultados obtenidos se expresan de 
forma clara , de tal forma que se puedan comprender y relacionar con 
la finalidad del análisis 
EL PROCESO ANALÍTICO 
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 CARACTERISTICAS DE UN MÉTODO ANALÍTICO 
 EXACTITUD : Grado de concordancia entre el valor obtenido de la 
concentración del analito en la muestra y el valor verdadero. 
 PRECISIÓN: grado de concordancia mutua entre un grupo de resultados 
obtenidos al aplicar repetitiva e independientemente el mismo método analítico 
a alícuotas de la misma muestra. 
 SENSIBILIDAD: capacidad de un método analítico para discriminar entre 
concentraciones semejantes del analito en la muestra o capacidad para poder 
detectar (análisis cualitativo) o determinar( análisis cuantitativo) pequeñas 
concentraciones del analito en la muestra. 
 SELECTIVIDAD: Capacidad de un método para originar resultados que 
dependan de forma exclusiva del analito para su identificación o cuantificación 
en la muestra. 
 ROBUSTEZ: Propiedad de un método analítico, que describe su resistencia 
al cambio de respuesta (resultado) cuando se aplica independientemente a 
alícuotas de la misma muestra variando ligeramente las condiciones 
experimentales. (Selecciona y cuantifica los “puntos débiles” experimentales). 
 FIABILIDAD: capacidad de un método para mantener su exactitud y 
precisión a lo largo del tiempo. 
EL PROCESO ANALÍTICO 
 VALIDACIÓN DE UN PROCESO DE MEDIDA QUÍMICO. 
EL PROCESO ANALÍTICO 
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Ejemplo EL PROCESO ANALÍTICO GENERAL 
Contaminación 
EL PROCESO ANALÍTICO 
Muestreo 
Objetivo: 
Selección de una o varias porciones o alícuotas del 
material a ensayar, como primera parte de un 
procedimiento analítico .·. El método de muestreo y la 
preparación de la muestra están intimamente relacionados 
con el procedimiento analítico a realizar. 
La estrategia se basa en el balance entre el número de muestras a 
analizar y los costos que esto implica, es decir: se debe compatibilizar 
el máximo nivel de exactitud y precisión deseadas, minimizando el 
número de muestras a tomar . 
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Definimos como Plan de Muestreo a la estrategia a seguir 
para garantizar que los resultados obtenidos reflejen la 
realidad del material analizado. 
 
Debe distinguirse 
entre dos tipos de 
materiales: 
• En "pilas" con 
contenidos sin 
subdivisiones o 
unidades. 
• En “lotes” que 
pueden ser 
especificados como 
unidades de muestreo. 
 
• Una muestra adecuada debe 
ser representativa del 
material a analizar. 
 
• Además la muestra a analizar 
debe ser homogénea, lo que 
significa que debe ser igual en 
todas sus partes. 
 
• En la medida que esto se logra 
el error de muestreo se reduce. 
 
• Muchas veces el muestreo es el 
factor limitante en la precisión 
y en la exactitud de los 
resultados obtenidos. 
 
 
 
 
Muestra 
REPRESENTATIVA HOMOGÉNEA 
Muestreo 
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Heterogeneidad 
• La problemática principal del muestreo se origina en la 
heterogeneidad del material a analizar. 
• La heterogeneidad siempre existe y podemos considerarla 
como espacial, temporal o ambas. 
Heterogeneidad 
Espacial Temporal Espacial/Temporal 
Muestreo 
Heterogeneidad 
 Espacial: significa que el material es diferente en 
extención, profundidad, etc. Ej: una lámina de acero, una pila 
de un mineral extraído de una mina o un contenedor colmado 
de cereales. 
 Temporal: el material presenta cambios a lo largo del 
tiempo. Pueden ser continuos o discontinuos. Ej: el 
incremento de una especie en particular en un reactor 
industrial o cambios accidentales que se producen en el 
tiempo, son ejemplos de cambios continuos. 
 Tabletas farmacéuticas en una cinta de 
producción/embalaje es un ejemplo de cambios 
discontinuos. 
 Espacial/Temporal: es cuando el material varía 
simultáneamente en espacio y tiempo. Ej: un río cambia desde 
su nacimiento hasta su desembocadura y además en las 
distintas épocas del año. 
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Tipos de 
muestreo 
Al Azar 
Regular 
 
Estratificado 
 
Intuitivo 
Estadístico 
Dirigido 
De protocolo 
Tipos de muestreo 
• Al azar: consiste en un procedimiento de muestreo para el análisis de materiales 
que se presentan como unidades uniformes, por ejemplo pastillas, botellas de agua 
mineral, etc. Las unidades para el análisis son escogidas totalmente al azar. 
 Muestreo regular: se eligen al azar un número determinado de unidades a analizar 
del total, donde cada una tiene la misma probabilidad de ser elegida. 
 Muestreo estratificado: se eligen dentro de las unidades de muestreo, estratos o 
subdivisiones del total y se toman aleatoriamente las unidades a analizar. 
 
• Intuitivo: se selecciona por decisión personal la porción del material a analizar, por 
ejemplo debido a un cambio textural o cromático de la sustancia a analizar, o 
cuando se observa alguna alteración puntual en un proceso productivo, etc. 
 
• Estadístico: la selección se basa en reglas estadísticas. Se calcula el número 
mínimo de muestras suponiendo distribución gaussiana de la composición del 
material. 
 
• Dirigido: el problema analítico exige un tipo específico de información, por 
ejemplo el análisis de trazas de metales en las partículas en suspensión en un agua 
natural. 
 
• De protocolo: cuando se debe seguir un procedimiento de muestreo detallado en 
una norma, método estándar, publicación oficial, etc. 
 
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Tipos de muestras 
• Muestras aleatorias: Son aquellas resultan de un 
muestreo regular al azar. 
• Muestras representativas: Son aquellas que resultan 
de un plan de muestreo estadístico. 
• Muestras selectivas: Son aquellas que resultan de un 
muestreo dirigido. 
• Muestra estratificadas: Son aquellas que resultan del 
muestreo al azar estratificado 
Algunos ejemplos de toma de muestra para análisis 
medioambientales: 
 
•A. Muestras Gaseosas: 
Un muestreador de partículas en suspensión y gases inorgánicos en aire, consta de un 
tubo que se conecta a una bomba de succión, por él pasa un determinado volúmen de 
aire que se controla mediante el caudal del sistema y la bomba. 
Las partículas quedan retenidas en el filtro de teflón. Los gases como el SO2 son 
retenidos por el lecho de carbón impregnado de un reactivo que lo transforma en SO4
2-
que queda absorbido en el soporte activo. 
 
B.Muestras Líquidas: 
Se utilizan módulos automáticos para tomar muestras de agua de lagos, ríos o mares a 
diferentes profundidades y tiempos según el plan de muestreo. Consta de una sonda de 
longitud variable por donde se aspira la muestra, una bomba de succión, un distribuidor 
automático de las muestras, un automuestreador de 20 a 100 contenedores y un 
microprocesador de control del proceso. 
La única precaución es emplear contenedores adecuados para evitar pérdidas o 
ganaciasde trazas indeseables durante la operación de transporte y conservación de la 
muestra. 
 
•C. Muestras sólidas: 
Por ejemplo en el estudio de la contaminación del suelo suele utilizarse un muestreo 
superficial y a distintas profundidades, o bien buscando una composición media de una 
zona entre la superficie y una profundidad dada. Se utilizan generalmente taladros de 
tornillos que se introducen verticalmente en el suelo manual o mecánicamente. Después 
se retiran verticalmente y en sus intersticios se encuentran las diferentes muestras del 
suelo para analizar. 
 
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EL PROCESO ANALÍTICO 
Toma y preparación de la muestra 
Almacenamiento de muestras 
 DESHIDRATACION 
 HIDRATACION 
 OXIDACION 
 EVAPORACION 
 CONTAMINACION 
 
 
La muestra puede estar sometida a los siguientes riesgos: 
Los requisitos para un correcto almacenamiento de una muestra son: 
 ENVASE ADECUADO 
 ETIQUETADO CORRECTO 
 CONDICIONES ADECUADAS DE CONSERVACIÓN ( 
TEMPERATURA, HUMEDAD, EXPOSICÓN A LA LUZ) 
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Preparación y tratamiento de la muestra 
Son escasos los problemas que se resuelven sin necesidad 
de tratamiento de la muestra. 
Lo habitual, es que la muestra necesite algún tipo de 
tratamiento, con el fin de: 
• Eliminar interferencias matriciales 
• Preparar la muestra en la forma, tamaño y 
concentración adecuada del analito(s), más conforme 
al método (técnica) seleccionado 
Esto requiere que se deben tener en cuenta 
los cinco principios generales: 
1) La preparación de la muestra debe llevarse a cabo sin la pérdida de 
analito(s) (máxima recuperación). 
3) Se debe incluir, si es necesario, la eliminación de interferencias de 
 la matriz (mayor selectividad). 
4) No se deben introducir nuevas interferencias (contaminación cruzada). 
 5) Debe considerar la dilución o concentración del analito, de manera que 
 esté dentro del intervalo de concentraciones optimas del método 
 seleccionado. 
2) Se debe transformar el analito en la mejor forma química para el 
método de ensayo a utilizar. 
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Tipos de tratamientos más frecuentes 
• Disolución simple con disolventes o asistida (ultrasonidos) 
• Digestión simple ácida, alcalina, oxidante, etc 
•Vaporización 
•Disgregación 
• Extracción 
EL PROCESO ANALÍTICO 
Proceso de medida