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Quim 3025Por: Rolando Oyola Martínez

Derechos Reservados@2015‐161

Química Analítica

• Definición:

– Ciencia que se ocupa de la caracterizaciónquímica de la materia.

• Análisis Cualitativo = ¿Qué es?, ¿Qué consiste?

• Análisis Cuantitativo = ¿Cuánto contiene? 

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Analytical Chemistry & Quantitative Analysis, Hage & Carr, 2011

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Divisiones generales en Química Analítica

Analytical Chemistry & Quantitative Analysis, Hage & Carr, 2011

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Definiciones Importantes:

• Analito = componente en la muestra que sequiere determinar su presencia o cantidad.

• Matriz = todos los componentes presentes en lamuestra menos el analito. Puede variar en gradode complejidad. Ejemplo: agua de mar vs. aguade la pluma.

• Muestra = lo compone el analito y la matriz.

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Conclusiones

Conocer los límites y restricciones del método

Calcular los resultados

Llevar a cabo medidas

Preparación muestra

Eliminar interefencias, dilución, concentrar, etc

Obtener muestra representativa

Homogénea vs heterogénea, propiedades físicas y químicas

Seleccionar el método

Tipo y tamaño de muestra, nivel de concentración, selectividad y/o especifidad

Definir el objetivo

Problema, fin del análisis, tiempo que se necesita, precisión, presupuesto, cantidad muestra

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Tamaño de la muestra Tipo de Análisis

>0.1 g Macro

0.01 a 0.1 Semimacro

0.0001 a 0.01 g Micro

< 0.0001 g Ultramicro

Cantidad del analito Tipo de constituyente

1 a 100 % Mayor

0.01 (100 ppm) a 1% Menor

0.0001 (100 ppb) a 100 ppm Trazas

< 100 ppb Ultratrazas

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Comparación entre diferentes métodos analíticos

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Clásicos

Instrumentales

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Métodos para análisis Cualitativo y cuantitativo

• Llevar a cabo reacciones específicas o selectivas con el analito.– Específicas = reacción o prueba que ocurre sólocon el analito.

– Selectiva = reacción o prueba que puede ocurrircon otras especies, pero que exhibe un grado de preferencia por el analito. 

• Uso de técnicas instrumentales que proveaninformación estructural, análisis elemental, etc.

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Métodos para análisis Cuantitativo

• El próposito es medir una señal de respuesta (S) quesea proporcional a la concentración (C) del analito.

• Se preparan soluciones de concentración conocidas(estándares) a las cuales se le mide la señal de respuesta para construir una curva de calibración.

• Se tiene que tener en cuenta los blancos en el análisiscuantitativo ya que brindan información del error de análisis y la cantidad mínima que se puede medir del analito.

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C kS

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Concepto Señal a Ruido (S/N)

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Curva de Calibración

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Señal(S)

Concentración

Sensitividad de calibración = cambio en respuesta señal por cambio en unidad de concentración.  La pendiente (m)

Sensitividad Analítica = pendiente sobredesviación estándar señal a cierta concentración(m/σC). Depende de concentración.

Límites de detección (DL) = concentraciónmínima que se puede detectar con cierto nivel de confianza. (k= 2 (92.1%), k = 3 (98.3%))

Límite de cuantificación (LOQ) = cantidad mínimaque se puede cuantificar a cierto nivel de precisión. (k =10 (100%))

bkSDLor LOQ

m

Sb es la desviación estándar de medida del blanco o la desviación estándar del interceptoen curva de calibración y m la pendiente.

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Algunos términos en industria

• Organizaciones que cuidan de buenas prácticas de laboratorio(GLP, Good Laboratory Practices)

– ISO = International Organization of Standards

– OECD = Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico.

• GLP = Reglas, procedimientos operativos y prácticasestablecidas por una organización que se consideranobligatorios con el objetivo de certificar la calidad y la corrección de los resultados que produce un laboratorio.

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¿Cómo se establecen los GLP?

• GLP contienen dos elementos comunes:

– SOP = Standard Operating Procedures

• Descripción detallada de las actividades que hace un laboratorio.

– QAU = Quality Assurance Unit, control de certezade calidad. 

• Por lo general es una unidad externa al laboratorio y responde a la gerencia.

• Es responsable de que se efectúen procedimientos de calidad y de su evaluación en forma contínua, incluyendo auditorías.

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Jerarquía de la metodología analítica

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Definición Ejemplo

Técnica Principio científico útil para darinformación de la composición.

Espectrofotometría

Método Adaptación bien determinada de una técnica para un propósito de medición seleccionado.

Método de p‐rosanilinapara medición de SO2 

Procedimiento Instrucciones por escrito necesariaspara aplicar el método. Área másamplia del GLP.

ASTMD2914: métodoestándar de prueba para el contenido de SO2 en la atmósfera

Protocolo Conjunto de instruccionesdefinitivas que se deben seguir, sin excepción , si los resultadosanalíticos han de ser aceptados paraun propósito determinado.

Método de referencia de EPA para la determinaciónde SO2 en la atmósfera.

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Ejemplos de áreas uso métodos analíticosEjemplos de áreas uso métodos analíticos

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Medicina = Análisis clínico de la sangre, materiales uso en medicina

Agricultura = fertilizantes y pesticidas

Industria = calidad de materia prima, control de calidad de los productos tales como pintura, medicinas, comestibles, etc.

Ambiental = Contaminantes, establece límites de de concentración

Otros = Ciencias forenses (razones de muerte, asesinatos), aplicaciónde leyes

I. Definir el problema o establecer la pregunta

•¿Cuál es el problema? ¿Qué se necesita encontrar?¿Cualitativo o cuantitativo?

•¿Para qué se usará la información? ¿Quién la usará?

•¿En cuánto tiempo se necesita el resultado?

•¿Qué tan precisa y/o exacta debe ser? 

•¿Cuál es el presupuesto disponible?

•¿Cuáles son las condiciones físicas que pueden afectar el análisis?

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II. Seleccionar el método

•Tipo de muestra, tamaño de la muestra•Preparación de la muestra•Grado de concentración del analito•Grado de selectividad o especificidad del análisis•Exactitud/precisión•Instrumentos y equipos disponibles•Personal adecuado y entrenado•Costo y rapidez•Número de muestras•¿Hay métodos disponibles en la literatura?

Factores a considerar para seleccionar el método:

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III. Obtener una muestra representativa

Tipo de muestra (sólida, líquida, gaseosa o mezcla) •homogeneidad y tamaño

•Propiedades físicas y químicas

Factores estadísticos y errores de muestreo

Factores a considerar:

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IV. Preparación de muestra para análisis

Tipo de muestra (sólida, líquida, gaseosa o mezcla) •homogeneidad y tamaño•Propiedades físicas y químicas

¿Se requiere eliminación de interferencias?

¿Se requiere concentrar el analito?

¿Se necesita derivatizar el analito?

¿Se necesita ajustar condiciones de la solución?

Factores a considerar:

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V. Llevar a cabo todas las separaciones químicasnecesarias:

Destilación

Precipitación

Extracción disolvente

Extracción fase sólida

Cromatografía

Factores a considerar:

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VI. Llevar a cabo medidas

CalibraciónValidación y puntos de controlMedidas de blanco y estándaresRéplicas

Factores a considerar:

VII. Calcular e informar resultados

Análisis EstadísticoLimitaciones del métodoValidación del método (exactitud)

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